EXISTEN UNIVERSOS PARALELOS. Publicada la teoría final de Hawking sobre el origen del Universo

Nuestro universo es uno entre muchos. Pero el número total de universos es finito. Y los múltiples universos existentes son similaresentre ellos. Esta es la visión final del cosmos que desarrolló Stephen Hawking en sus últimos meses antes de morir y que se publicó ayer póstumamente en la revista Journal of High Energy Physics.

El trabajo, realizado en colaboración con su discípulo Thomas Hertog, de la Universidad de Lovaina (Bélgica), se fundamenta en la teoría de cuerdas de la física (que postula que las partículas elementales son en realidad como minúsculas cuerdas que vibran) y en el concepto de multiverso (que postula que existen múltiples universos).

Hawking y Hertog defienden que su modelo del universo tiene la ventaja, en comparación con otros modelos, de que permite hacer predicciones sobre fenómenos que se podrían llegar a observar. Por lo tanto, se podría comprobar experimentalmente si es válido o erróneo.

“Nuestro objetivo ha sido trasladar el estudio del origen del universo íntegramente al campo de las ciencias naturales. Esto significa que desarrollamos teorías del universo que son al mismo tiempo matemáticamente consistentes y comprobables con observaciones”, declara Hertog por correo electrónico.

Las observaciones que pueden indicar en el futuro si el modelo de Hawking y Hertog es válido son las de “ondas gravitacionales originadas en los estadios iniciales del universo”, señala el cosmólogo. Estas ondas, que nunca han sido observadas todavía, se podrían llegar a detectar directamente con instrumentos más avanzados que los actuales. O bien se podrían detectar de manera indirecta a través de la señal que debieron dejar en la radiación de fondo cósmica, popularmente conocida como el eco del big bang, señala Carlos Sopuerta, físico del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

Las teorías actuales sobre el big bang predicen que nuestro universo local nació con un brevísimo episodio de inflación. Según esta visión, el universo se expandió de manera exponencial durante una fracción de segundo después del big bang. Estas teorías proponen que, “una vez se inicia la inflación, hay regiones donde nunca se detiene”, explica un comunicado difundido por la Universidad de Cambridge, donde trabajaba Hawking, con motivo de la publicación de su artículo póstumo. “Se cree que los efectos cuánticos pueden mantener la inflación en marcha para siempre en algunas regiones del universo, de manera que globalmente la inflación es eterna. La parte observable de nuestro universo sería por lo tanto sólo una bolsa hospitalaria, una región donde la inflación ha terminado y donde se han formado estrellas y galaxias”.

“Nunca he sido un fan del multiverso”, declaró Hawking el pasado otoño en una entrevista. “La teoría usual de la inflación eterna predice que globalmente nuestro universo es como un fractal infinito, con un mosaico de universos diferentes separados por un océano en inflación. Las leyes de la física y la química pueden diferir de un universo a otro, que juntos forman un multiverso. Pero […] si la escala de los diferentes universos en el multiverso es grande o infinita, la teoría no se puede comprobar experimentalmente”.

Paradójicamente, este multiverso del que Hawking no era fan se derivaba de sus propias investigaciones. Concretamente, en 1983 desarrolló un modelo del universo junto el físico James Hartle que proponía que no hubo un instante inicial de modo similar a como una esfera -la Tierra, por ejemplo- no tiene un lugar inicial. El llamado modelo de Hartle-Hawking, fundamentado en las matemáticas de la mecánica cuántica, eliminaba el problema de cómo pudo formarse el universo a partir de la nada. Sin embargo, implicaba que tenían que haberse creado una cantidad ilimitada de universos con características muy variadas. Algunos –pocos- serían parecidos al nuestro y muchos otros serían completamente diferentes.

“El problema de los multiversos es que todo es posible en algún lugar. Por lo tanto, no permite predecir gran cosa sobre qué deberíamos observar en nuestro universo local”, explica Hertog. “Nuestra nueva teoría resuelve esta cuestión reduciendo la vastedad del multiverso a un universo mucho más pequeño, homogéneo y manejable”.

Hertog empezó a trabajar con Hawking a finales de los años 90 como estudiante de doctorado y siguió colaborando con él desde entonces. Hace unos tres años, explica, se dieron cuenta de que, si aplicaban las matemáticas de la teoría de cuerdas al estudio del origen del universo, podían corregir los aspectos de la teoría del multiverso que les incomodaban.

“El punto clave de nuestra teoría es que el rango de universos posibles se restringe”, explica Hertog. “Esto hace que la cosmología basada en esta teoría sea más predictiva, científicamente más sólida y esperamos que en última instancia comprobable. Este artículo final es la culminación del trabajo que Stephen y yo hemos hecho juntos a lo largo de estos años”.

Para que la teoría se pueda comprobar, sin embargo, será necesario desarrollarla hasta el punto de hacer predicciones concretas sobre las ondas gravitacionales emitidas en los estadios iniciales del universo. Se podría predecir, por ejemplo, qué tipo de irregularidad deberían haber dejado las ondas gravitacionales en la radiación de fondo cósmica. Si las observaciones experimentales coinciden con las predicciones derivadas de la teoría, incluso podrían llegar a ofrecer indicios de la existencia de universos paralelos. Pero estas son predicciones que Hawking y Hertog no llegan a hacer en el artículo publicado ayer.

“Existen muchos modelos del universo”, advierte Carlos Sopuerta, del IEEC, para quien no hay motivos para pensar a priori que el de Hawking y Hertog sea más acertado que otros. “Mientras no tengamos predicciones concretas sobre los fenómenos que podemos esperar observar, no podremos comprobarlo”.