Una nueva teoría multiplica al infinito el número de posibles universos paralelos al nuestro

Y ahora, una nueva interpretación de la Mecánica Cuántica llevada a cabo por un equipo de investigadores dirigido por el físico Arsalan Adil, de la Universidad de California en Davis, ha abierto la posibilidad de que el Multiverso sea todavía muchísimo más grande de lo que se había imaginado. El trabajo, que próximamente se publicará en una revista especializada, puede consultarse ya en el servidor de prepublicaciones 'arXiv'.

Uno de los pilares en los que se basa la Mecánica Cuántica es la llamada 'función de onda'. Según la clásica 'interpretación de Copenhaguen', formulada en 1927 durante una conferencia en la localidad italiana de Como por el físico danés Niels Bohr, ayudado por Max Born y Werner Heisemberg, la función de onda es una descripción matemática de todos los estados posibles de un objeto antes de que sea 'observado'. En el momento de la observación, en efecto, la función de onda colapsa, y todos los posibles estados en los que podría estar el objeto en cuestión se concretan en uno, que es precisamente el que observamos.

Un buen ejemplo es el famoso experimento (mental, nunca se hizo de verdad) del gato de Schröedinger, en el que se coloca un gato en el interior de una caja que se llenará de gas venenoso en cuanto un átomo se desintegre y abra el frasco que lo contiene. Debido a que el átomo sigue las reglas de la Mecánica Cuántica, su función de onda contiene a la vez tanto su estado de 'desintegrado' como el de 'no desintegrado' Dos realidades diferentes, pero ambas auténticas, que 'conviven' en absoluta igualdad de condiciones. Sin embargo, esto implica que también el gato, que no sigue las reglas del mundo cuántico sino las del 'mundo clásico', también se encuentra simultáneamente en su 'estado vivo' y en su 'estado muerto'. Y en nuestra realidad clásica las dos cosas no pueden ser a la vez .

Cuando finalmente un observador abre la caja, la función de onda colapsa y el gato aparece en uno de los dos estados (o vivo o muerto), al tiempo que la otra posibilidad se desvanece. Es decir, que el colapso de la función de onda en el mundo cuántico (el átomo que está a la vez desintegrado y no desintegrado) hace que emerja un comportamiento 'clásico' en nuestra realidad física, un gato que, o bien está vivo, o bien está muerto.

Lo cierto es que, a pesar de haber pasado casi un siglo y del hecho de que la función de onda resulta extremadamente buena a la hora de describir el comportamiento de átomos o de partículas como fotones y electrones, los científicos no consiguen ponerse de acuerdo sobre cómo se produce el 'salto' desde el extraño mundo de las partículas subatómicas a nuestra realidad física tangible, donde las leyes físicas son muy diferentes.

De hecho, un gato que está vivo y muerto a la vez puede resultar difícil de digerir, pero otra visión de la Mecánica Cuántica creada por el físico Hugh Everett en la década de 1950 resuelve la cuestión, aunque a costa de una serie de implicaciones, si cabe, aún más sorprendentes. Se trata de la llamada 'interpretación de muchos mundos', según la cual la función de onda no colapsa en un único estado clásico determinado (el gato vivo o muerto), sino que cada posible estado cuántico es igualmente real, solo que en distintos universos. Es decir, que según esta interpretación, si abrimos la caja y encontramos un gato vivo, una réplica nuestra en otro universo acaba de encontrarlo muerto. En resumen, el mero acto de la observación da lugar a dos universos separados y paralelos.

¿Pero cómo se aplica a todo el Universo lo que nosotros percibimos como el surgimiento de comportamientos clásicos a partir del mundo cuántico?

En palabras de Adil, «todas las estrellas, las galaxias, los planetas, la vida... todo comenzó como fluctuaciones cuánticas en un Universo muy, muy temprano. Y después, a medida que el Universo se expandió, todas estas cosas se fueron volviendo clásicas con el tiempo. La teoría cuántica está muy bien probada, por lo que estamos de acuerdo en que es, hasta cierto punto, la teoría correcta, pero nos gustaría entender cómo surge el mundo clásico a partir de ella».

Uno de los problemas, que afecta tanto a la interpretación de Copenhaguen como a la de los muchos mundos, es definir qué es exactamente un 'observador'. Después de todo la observación es el acto que determina que el Universo se esté dividiendo continuamente. ¿Pero qué hay del Universo primitivo, cuando aún no había nada ni nadie para hacer observaciones?. Para evitar este importante inconveniente, Adil y sus colegas sustituyeron la idea demasiado antropocéntrica de 'alguien' observando conjuntos de partículas por el comportamiento de cada partícula determinado por la forma en que se estructura la energía en todas las partículas del sistema.

«Somos objetos grandes y cálidos -dice Zoe Holmes, investigadora del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana y coautora del estudio-, acostumbrados a interactuar con otros objetos grandes y cálidos que están bien localizados en su posición, y construimos historias científicas basadas en estas cosas. Pero, olvidando nuestra perspectiva humana, se le puede dar la vuelta a esto, y decir que lo que realmente nos da el Universo en su forma más cruda es sólo una estructura energética».

De esta forma, y una vez liberados de la necesidad de tener en cuenta a múltiples 'observadores', el equipo desarrolló un algoritmo que identifica formas de dividir estos sistemas de partículas en subsistemas. Cualquier subsistema se considera una visión válida del mundo, siempre que las interacciones entre subsistemas conduzcan a que uno de ellos se vuelva clásico: esencialmente una versión mucho más general de abrir la caja en el experimento mental de Schrödinger. «Se puede tener parte de la Tierra y la galaxia de Andrómeda en un subsistema, lo cual es un subsistema perfectamente legítimo», afirma Arsalan.

La nueva perspectiva implica que existen innumerables universos paralelos totalmente nuevos, y no solo los que dependen de los posibles resultados de una observación (como la del gato que está vivo o muerto). Lo cual llevó a los científicos a llamarla 'la interpretación de muchos más mundos'.

Para entender cómo funciona esta nueva idea, consideremos una versión cuántica de decidir si tomar café o té en el desayuno. En la interpretación de Copenhague, la clásica, al tomar una decisión la función de onda colapsa y ante nosotros aparece un universo en el que estamos tomando café, o té, pero no las dos cosas. Si luego añadimos otra decisión, y elegimos entre comer tostadas o cereales, se colapsa una segunda función de onda, y la realidad vuelve a configurarse para mostrarnos una de las dos opciones. Es importante señalar que en esta interpretación todo tiene lugar dentro de un único Universo, el nuestro, que es en el que tomamos las decisiones.

Pero en la interpretación de muchos mundos, el yo que prefiere el café y el que prefiere el té existen en mundos paralelos, y cada uno de esos mundos se bifurcará nuevamente después en otros dos dependiendo de lo que decidamos comer.

En la nueva 'interpretación de muchos más mundos' la cosa se complica aún más, ya que nuestra interacción con el desayuno da lugar a un reino formado por muchos universos, pero surgen más reinos de universos a partir de divisiones menos intuitivas del nuestro en subsistemas como la taza y algún objeto celeste lejano, o más extraño aún, nuestro brazo izquierdo en un subsistema y el derecho en otro. Todo vale, y con tal cantidad de posibilidades, cada una de las cuales da lugar a un reino de nuevos universos, el efecto neto es que el posible número de universos en el ya vasto Multiverso ideado por Everett crece de forma exponencial.

En otras palabras, la nueva interpretación de Arsalan y sus colegas 'democratiza' las formas de segmentar la realidad, ya que admite cualquier división de subsistemas, incluso los que resultan extraños o contrarios a la intuición. Y además prescinde del acto de observar. Sin embargo, el algoritmo que utilizan los investigadores para encontrar las divisiones de los diversos subsistemas todavía contiene algunas suposiciones, como cuánto tiempo le toma a un subsistema volverse clásico, lo que deja espacio para una exploración matemática aún más profunda y un ulterior refinamiento de la idea.

Con importantes cuestiones aún por resolver, los investigadores admiten que todavía no está claro qué podría significar exactamente este Multiverso ampliado para nuestra comprensión de la realidad. Adil asegura que tanto él como sus colegas son, hoy por hoy, «agnósticos acerca de las conclusiones ontológicas» de lo que han descubierto hasta ahora. Holmes, por su parte, confiesa que cuando se siente escéptica, le preocupa que su trabajo sea algo similar a encontrar formas en las nubes, en lugar de un reflejo fiable de la realidad.

Con todo, ambos investigadores no pueden evitar la sensación de haber encontrado algo significativo y pretenden seguir adelante. «Yo diría -dice Holmes- que sabemos que esto es cierto, pero no sabemos si es importante. Hemos tenido tantas discusiones sobre esto que hemos terminado caminando en círculos».