Universos nacidos del vacío

Universos nacidos del vacío
Multiversos burbuja
Universos nacidos a partir del vacío.

Un modelo permite la aparición espontánea de un Big Bang a partir de una fluctuación cuántica en un falso vacío metaestable en el que no hay materia ni espacio-tiempo.

Además, el problema de la singularidad inicial puede ser evitado de manera natural.

Desde hace décadas se ha sugerido que el Universo podría haber aparecido de “la nada” a partir de una fluctuación cuántica del vacío, pero esto que tan bien suena ha recibido pocas pruebas teóricas que lo apoyen, pues no hay o había buenos esquemas matemáticos que lo apuntalasen.

El problema principal es que no contamos con una teoría cuántica de gravedad que describa el Universo a esos regímenes.

Intentos de cuantificar la Relatividad General y así lograr una teoría cuántica de la gravedad se han realizado en numerosas ocasiones.

Uno de esos intentos se basa en la ecuación de Wheeler-Dewitt, que es una ecuación diferencial funcional que se puede derivar a partir del concepto de integral de caminos sobre una clase de métricas riemanniana y ciertas condiciones de contorno.

Se propuso por primera vez en 1967.

El universo es descrito bajo esta ecuación como una función de onda.

Desafortunadamente, trabajos posteriores basados en esta idea no han permitido la obtención de una teoría cuántica de la gravedad completa.

Sin embargo, puede usarse esta ecuación como modelo de juguete para poner a prueba ciertas ideas.

Dongshan He y sus colaboradores de Instituto de Matemáticas y Física de Wuhan ha partido de esta ecuación y del principio de incertidumbre de Heisenberg para obtener un modelo que permite la aparición espontánea de un Big Bang desde “la nada”.

Aquí “la nada” corresponde a un vacío en el que no hay materia, energía, ni espacio-tiempo.

La ventaja es que el problema de la singularidad inicial puede ser evitado de manera natural bajo este esquema.

Como ya sabemos, el principio de incertidumbre permite la creación de pares partícula-antipartícula siempre que se aniquilen entre sí en un tiempo inferior al permitido por este principio.

Según esto, el espacio vacío no está realmente vacío, sino que está lleno de un montón de partículas virtuales que aparecen y desaparecen constantemente y que dan al vacío sus propiedades.

Desde que se propuso esta idea de que el Big Bang podría ser el resultado de una fluctuación cuántica se pensó en la existencia de un estado de vacío en el que no hay espacio y que a partir de una fluctuación se creaba el propio espacio de manera espontánea en un proceso al que podemos denominar Big Bang.

Plasmarlo matemáticamente es otra cosa.

Estos investigadores dicen demostrar que una vez se crea una burbuja de verdadero vacío tiene cierta probabilidad de que se expanda exponencialmente.

En el trabajo se describen estas burbujas de verdadero vacío como esferas y se las estudia en las tres geometrías posibles del espacio-tiempo: abierta (hiperbólica), cerrada (tipo Rienmann) y plana.

En todos los casos existe una probabilidad de que esas burbujas se expandan hasta una tamaño lo suficientemente grande como para dar lugar a un Big Bang.

Una vez que una burbuja de vacío verdadero es creada mediante una fluctuación cuántica de un estado de vacío metaestable se puede expandir exponencialmente independientemente de la geometría hasta llegar a un tamaño similar al que se cree tenía el Universo en sus primeros estadios.

Es relativamente sencillo demostrar que estas burbujas pueden aparecer espontáneamente a partir de una fluctuación cuántica, pero si estas burbujas no se expanden exponencialmente una vez creadas desaparecerán al poco tiempo debido a la misma fluctuación.

Pero si hay esta expansión entonces es posible que un universo aparezca de forma irreversible.

Hace falta, por tanto, un mecanismo que genere esa expansión.

La energía oscura, que es la responsable de la expansión acelerada del Universo, se explica a luz de este modelo como el potencial cuántico de la onda piloto Bohm.

Idea que proviene de la interpretación de la onda piloto de la Mecánica Cuántica propuesta en 1952 por David Bohm como una extensión de la onda guía de Louis de Broglie.

Proporciona una descripción determinista que permite resolver algunas de las paradojas de la Mecánica Cuántica, como el problema de la medida.

Sin embargo, presenta ciertos problemas propios y sus predicciones experimentales son las mismas que predice la Mecánica Cuántica bajo interpretaciones más tradicionales.

Es decir, en este modelo el potencial cuántico jugaría el papel de constante cosmológica y proporciona el empuje para la expansión exponencial de la burbuja de verdadero vacío.

Estos investigadores afirman que, por tanto, el nacimiento del Universo depende completamente de la naturaleza cuántica.

Así que el mecanismo descrito permite la creación del espacio-tiempo.

Para poder crear materia sólo hace falta considerar el principio de incertidumbre de Heisenberg.

La creación constante de pares de partícula-antipartícula también se daba en esas burbujas de vacío verdadero, pero la expansión exponencial evitó su aniquilación mutua y entonces aparecieron como partículas verdaderas.

Aunque el modelo no sea correcto nos proporciona un mecanismo de los posiblemente muchos posibles para que el Universo aparezca de cierto estado de vacío, pero tenemos que tener claro que nunca es desde la nada absoluta, pues siempre hay un estado cuántico (y unas leyes cuánticas) que preceden la Big Bang.

En este caso se trata de un estado de vacío metaestable en el que no hay ni materia ni espacio-tiempo.
Si tomamos la palabra “nada” como sinónimo de “vacío” vemos que el concepto de nada ha cambiado a lo largo del tiempo.

El propio aire era considerado como la nada hasta que se demostró que el aire era algo.

Posteriormente se desarrollaron las bombas de vacío y los distintos conceptos de vacío en los que sucesivamente se iba despojando de algo al anterior vacío.

Pero un vacío de espacio-tiempo y materia no es la nada absoluta.

Conviene recordarlo para no ir poniendo y quitando dioses por ahí.

Paradójicamente al ser humano le costó mucho llegar al concepto de cero o de nada absoluta.

Copyleft: http://neofronteras.com
Licencia Creative Commons
http://vidacotidianitica.blogspot.com/
Comparte cultura en tu red social