¿Por qué este universo? Tal vez no especial, solo probable

Los cosmólogos han gastado décadas tratando de descubrir por qué nuestro universo es tan sorprendentemente vainilla. Por lo que podemos ver, no solo es uniforme y plano, sino que también se expande a un ritmo cada vez más lento, cuando los cálculos ingenuos sugieren que, al salir del Big Bang, el espacio debería haber sido aplastado por la gravedad y destruido por una explosión. energía repulsiva oscura.

Para explicar la planitud del cosmos, los físicos han agregado un capítulo inicial dramático a la historia cósmica: proponen que el espacio se infló rápidamente como un globo al comienzo del Big Bang, suavizando cualquier curvatura. Y para explicar el ligero crecimiento del espacio después de ese hechizo inicial de inflación, algunos han argumentado que nuestro universo es solo uno de los muchos universos menos hospitalarios en un multiverso gigante.

Pero ahora dos físicos han puesto patas arriba el pensamiento convencional sobre nuestro universo vainilla. Siguiendo una línea de investigación iniciada por Stephen Hawking y Gary Gibbons en 1977, el dúo ha publicado un nuevo cálculo que sugiere que la simplicidad del cosmos es esperable, en lugar de rara. Nuestro universo es como es, segundo Neil Turok de la Universidad de Edimburgo y latham boyle del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Canadá, por la misma razón por la que el aire se distribuye uniformemente por toda una habitación: opciones más extrañas son concebibles pero extremadamente improbables.

El universo “puede parecer extremadamente refinado, extremadamente improbable, pero [they’re] diciendo: ‘Espera un minuto, él es el favorito'», dijo Tomas Hertogcosmólogo de la Universidad Católica de Lovaina en Bélgica.

«Es una nueva contribución que utiliza métodos diferentes a los que la mayoría de la gente ha estado haciendo», dijo. steffen gielencosmólogo de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido.

La provocativa conclusión se basa en un truco matemático que consiste en cambiar a un reloj con números imaginarios. Utilizando el reloj imaginario, como hizo Hawking en la década de 1970, Turok y Boyle pudieron calcular una cantidad, conocida como entropía, que parece corresponder a nuestro universo. Pero el truco del tiempo imaginario es una forma indirecta de calcular la entropía, y sin un método más riguroso, el significado de cantidad sigue siendo objeto de acalorados debates. Mientras los físicos se preguntan cuál es la interpretación correcta del cálculo de la entropía, muchos lo ven como una nueva guía en el camino hacia la naturaleza cuántica fundamental del espacio y el tiempo.

«De alguna manera», dijo Gielen, «nos está dando una ventana para quizás ver la microestructura del espacio-tiempo».

caminos imaginarios

Los colaboradores frecuentes Turok y Boyle son conocidos por generar ideas creativas y poco ortodoxas sobre cosmología. El año pasado, para estudiar cuán probable podría ser nuestro universo, recurrieron a una técnica desarrollada en la década de 1940 por el físico Richard Feynman.

Con el objetivo de capturar el comportamiento probabilístico de las partículas, Feynman imaginó que una partícula explora todos los caminos posibles que conectan el principio con el final: una línea recta, una curva, un bucle, hasta el infinito. Ideó una forma de dar a cada camino un número relacionado con su probabilidad y sumar todos los números. Esta técnica de «camino integral» se ha convertido en un poderoso marco para predecir cómo se comportaría cualquier sistema cuántico.

Tan pronto como Feynman comenzó a promocionar el camino integral, los físicos detectaron una curiosa conexión con la termodinámica, la venerable ciencia de la temperatura y la energía. Fue este puente entre la teoría cuántica y la termodinámica lo que permitió el cálculo de Turok y Boyle.