El VACÍO CUÁNTICO Y LA NADA.
UN UNIVERSO DE LA NADA A PARTIR DE LA “PROPUESTA DE AUSENCIA DE FRONTERAS”
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CRÍTICA HACIA ALGUNAS INTERPRETACIONES SURGIDAS EN TORNO
LA PROPUESTA DE AUSENCIA DE FRONTERAS
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SOBRE LA “PROPUESTA DE AUSENCIA DE FRONTERAS"
— Qué nos Dicen Hawking y Hartle —
— ¿Podemos Definir Mejor La Función de Onda del Universo? —
— ¿Cómo se haría entonces? —
— Conclusiones acerca de la propuesta de ausencia de fronteras —
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ACERCA DE ALGUNAS INTERPRETACIONES SOBRE LA PROPUESTA
«El Universo surgió de la Nada y puede volver a suceder» — Viatcheslav Mukhanov. Físico teórico ruso y cosmólogo, conocido por predecir el origen cuántico de la estructura del Universo
Sobre el proceso que da origen al universo en sí mismo, la teoría cosmológica estándar o inflacionaria, nos explican cómo evoluciona el universo, pero no nos explican de dónde surge, de dónde salió, o qué proceso hizo posible nuestro universo. Stephen Hawking, junto a sus colaboradores James Hartle y Thomas Hertog, desarrollaron una propuesta que explicaría, justamente, ese origen. La propuesta se conoce como “Propuesta de Ausencia de Frontera”; Advirtiéndose de la propuesta la posibilidad, referido por diferentes físicos, que el universo hubiese comenzado a existir surgiendo desde la Nada Absoluta. Pero sería esto posible: ¿Puede aparecer un universo o un vacío a partir de la nada absoluta? Así, y en crudo, lo planteaba Enrique Fernández Borja (físico) en una conferencia que pude escuchar allá por 2019. Lawrence Krauss (físico) en su libro "Un universo de la nada" se atreve, aún más casi a afirmar, en su libro —no en un paper o investigación— que todo indica que el universo habría surgido (muy probablemente) de la Nada (entiéndase aquí absoluta igualmente). La cuestión, luego en ambos casos, tanto en la conferencia de Enrique, como en su libro Lawrence Krauss, es desarrollada y se resuelve en ambos casos, dejando dicha posibilidad abierta, como muy probable / que no dándola por cierta. Todo ello basándose (claro está) en los últimos trabajos realizados en física, entre ellos y muy particularmente los últimos de Stephen Hawking (aquellos últimos) apoyados en una teoría llamada: “Propuesta de la Ausencia de Fronteras”.
Pero antes de seguir, volvamos un momento a la cuestión tanto del libro, como de la conferencia. ¿Puede el universo aparecer y formarse a partir de la Nada? Parece una pregunta inocente, pero no nos engañemos, primero no es una pregunta abierta, sino que más bien dirigida, diría yo; y con la que se pretende una afirmación o la respuesta: El Universo a partir de la nada. Ahora, es cierto que llama la atención, pues resulta que tiene una clara intención o razón: una practicidad Implícita en el modo respuesta, desarrollada en un libro o conferencia y que demuestra una extraordinaria capacidad constructiva en algunas personas, así como la síntesis perfecta hoy entre lo irracional-absurdo y su practicidad" en la sociedad moderna, cuando leemos o, más bien perdemos el tiempo (unas horas) leyendo algo, cuya solución final es (Nada). Por tanto, y no como insinúa Enrique Fernández Borja, “no nos preguntamos por el origen del universo”: algo que entraría dentro de los parámetros de la ciencia; en la cuestión que nos proponen, sino que se pregunta "directamente", si el origen del universo es "la Nada", lo que entraría más del corte especulativo, y más hacia el lado la filosofía que del de la ciencia.
Pues, la ciencia y a día de hoy se limita a lo existente, o posible existente; entiéndase: (De entre todas las cosas posibles las hay que pueden existir y las hay que no existirán jamás en las condiciones actuales de la existencia posible, aunque “teóricamente” mantengan su posibilidad. (Pegaso, el caballo con alas, o el Unicornio pueden existir teóricamente, pero de hecho y en las condiciones actuales, no es posible su existencia; otras son radicalmente imposibles, como el “cuadrado redondo”); y por último, las esencialmente imposibles —a las que su propia esencia se lo impide— como “La Nada” cuya propiedad, primera y última, es “la no existencia”). Pero quizá, y antes de seguir adelante, deberíamos preguntarnos, no solo si tiene sentido la pregunta, sino si la tendría incluso la propia respuesta, pues en el caso de encontrar que las ecuaciones propicien la posibilidad —vuelvo a preguntar—tiene sentido buscar una respuesta afirmativa, sobre aquello que no tiene ningún sentido de ser ¿tendría algún sentido esa respuesta? ¿Qué querría decir… que (("nada" es todo, y "todo" es nada))? ¡Absurdo!! Sin embargo, se insiste: Lawrence Krauss, apenas iniciado su libro “Un universo de la nada", nos explica, literal: [El objetivo de este libro es simple. Quiero mostrar cómo la ciencia moderna, de varias formas, puede enfrentarse y se está enfrentando a la cuestión de ¿por qué hay algo en vez de nada? Todas las respuestas que se han obtenido —a partir de observaciones experimentales abrumadoramente bellas, así como de las teorías que subyacen a buena parte de la física moderna— sugieren que obtener algo de la Nada no supone ningún problema. De hecho, para que el universo llegara a existir se podría haber requerido algo a partir de Nada. Es más: todos los indicios sugieren que es así como podría haber surgido nuestro universo.] Pero, yo aquí se observa ya una contradicción, dice enfrentar la cuestión ¿por qué hay algo en vez de nada?, cuando a lo que se dispone, —y así se entiende del final del párrafo— es a explicar, y espero que lo explique ¿por qué al principio, hay Nada en lugar de algo? ("algo" que bien pudiese ser el principio, de "algo", y no Nada, ser el principio "absurdo" de algo). Pues eso él afirma, como probable: algo a partir de Nada Aunque, todos sabemos que la divulgación no es ciencia, como demuestra este comentario en un párrafo siguiente, y que no hay por donde cogerlo: “A menudo enturbian las aguas (filósofos y teólogos), por ejemplo, centrándose en arrojar dudas sobre la Nada sin proporcionar ninguna definición del término fundamentada en pruebas empíricas”. Y a esto yo lo llamo “la soberbia de la ciencia”, muy extendida por cierto; pues parece que le intentaron explicar algo pero no quiso escuchar. Y escuchar a otras personas es bueno y sobre todo aconsejable, cuando estás pidiendo pruebas empíricas de la Nada. Muchas veces, el pensamiento debe empezar por callarse y escuchar, para poder comprender: comprender como una acontecimiento, pues comprender no se comprende ‹por sí mismo›; siempre está en vísperas [steht bevor]. Por lo tanto, uno, no tan solamente ha de ‹entender de ello›, estar en condiciones de y ser capaz de ello en el sentido de la techné y de un know how; el mismo comprender en cada caso ha de ser traído a la comprensión en la distancia consigo, como un comprender detraído de sí". — (Lo torcido ante lo recto /diálogo con Werner Hamacher – Kulcsár-Szabó; Lénárt y Hamacher). Estos serían solo unos ejemplos, pero hay otros flotando en esto tan moderno, y que llamamos "divulgación científica" donde y aunque estén hablándonos científicos precisamente, no precisamente hablan de ciencia.
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SOBRE LA “PROPUESTA DE AUSENCIA DE FRONTERAS"
Pero qué nos dice La propuesta de ausencia de fronteras, para que algunos fiscos anticipen esta existencia de la Nada. De entrada, la propuesta es una prescripción para facilitar el estado cuántico de todo el universo. Y esto es fundamental, fundamental al disponer de ese elemento cuántico para entender el origen del universo, pues recordemos: la teoría clásica, la relatividad general, nos dice que hay una singularidad en el origen.
Qué nos dicen Hawking y Hartle
Hawking y Hartle nos dicen que la evolución del universo ha de ser regular desde su origen cuántico hasta nuestros días. Lo que obliga a aceptar, al menos en la teoría, que lo más probable fue que el universo comenzase sin borde, y aceptando que al principio espacio y tiempo tenían el mismo carácter, intercambiable, y que luego el tiempo se diferenció del espacio y este último se expande a partir de ese momento. Y dado que nuestro universo (así lo parece hoy, de nuestra percepción y entendimiento) está en una expansión acelerada, significa, que se comportará en el futuro como un espacio de-Sitter (Dentro de los desarrollos inflacionarios, un modelo paradigmático es el llamado De Sitter, entiéndase El modelo de De Sitter como correspondiente a una expansión inflacionaria del universo en que la densidad de energía del mismo y su presión se hallan vinculadas por una ecuación de estado). Además, la propuesta de ausencia de frontera, dice que la transición entre el régimen cuántico y clásico que da la imagen de la cosmología estándar, fue precisamente debida a un proceso de expansión muy grande, la inflación cosmológica. Aunque La hipótesis plantea un problema, es cierto que esta predice la inflación; sin embargo, y en el caso de la hipótesis Ausencia De Fronteras, parece ser muy limitada. Es decir, con la inflación predicha por la función de onda o estado cuántico de la propuesta, no resulta un universo como el nuestro, pues el proceso de inflación en nuestro universo tuvo que ser bastante acusado, ¿inválida entonces esto, la hipótesis de Hawking y Hartle? Sí, a la vista de lo comentado. Pero, y aquí viene lo bueno, hay un detalle que no hemos considerado. Nosotros estamos aquí, en el universo. Y no es una tontería, aunque lo parezca. ¿Por qué? Resulta que para construir la función de onda del universo y para poder hacer predicciones con ella, hemos de considerar, primero, qué cosas podemos predecir. Y ¿qué podemos predecir?, ¿Qué podemos utilizar para predecir? Tenemos a nuestra disposición por ejemplo la radiación cósmica de fondo, pero hay un problema: no tenemos acceso a todo nuestro universo de una tacada, estamos limitados a lo que nos llega y vemos, Por lo tanto, depende de donde nosotros estemos aquello que observaremos: y solo podemos observar aquello que ha tenido tiempo de alcanzarnos desde que fue emitido hasta hoy. De ahí, que nuestra presencia y donde estemos condiciona nuestras observaciones. Además, la propuesta de ausencia de frontera nos dice, que la transición entre el régimen cuántico, denominado euclídeo, y el clásico que nos da la imagen de la cosmología estándar fue debida a un proceso de expansión muy grande, la inflación cosmológica. Y esto es importante, pues la función de onda del universo no es toda la historia. La probabilidad de tener un universo como el nuestro depende de la función de onda del mismo, pero igualmente de las contribuciones condicionales a que nosotros estemos aquí en algún sitio.
“Hace 10 años Stephen Hawking y el joven físico belga Thomas Hertog publicaron un trabajo científico en el que postulan que el pasado no existe independientemente del presente o de la observación que hacemos en este momento. Hawking y Hertog invirtieron el orden usual en el que se estudian los fenómenos —de abajo hacia arriba o desde el principio hasta el final— proponiendo que un método top-down —de arriba hacia abajo— es más adecuado para entender el delicado balance que ha hecho posible el surgimiento de la vida en el universo”. (Abajo resumen del paper). Como no sabemos el lugar que ocupamos, las probabilidades calculadas con la función de onda han de ser multiplicadas por factores que dependen del volumen del universo que habitamos. Asumiendo eso, que podéis leer en este artículo de Hawking y Hertog —Populatingthe landscape (Populating the landscape: A top-down approach) –, encontramos un efecto dramático.
PHYSICAL REVIEW D 73, 123527 (2006)
Populating the landscape: A top-down approach
S. W. Hawking1 and Thomas Hertog2
1DAMTP, University of Cambridge, Wilberforce Road, Cambridge CB3 0WA, UK 2Physics Department, Theory Division, CERN, CH-1211 Geneva 23, Switzerland
(Received 20 February 2006; published 23 June 2006)
Presentamos un marco para la cosmología que combina el paisaje de cuerdas sin condiciones iniciales de contorno. En este marco, las amplitudes para historias alternativas para el universo se calculan solo con condiciones de contorno finales. Esto conduce a un enfoque de arriba hacia abajo de la cosmología, en el que las historias del universo dependen de la pregunta precisa que se hace. Estudiamos las consecuencias observacionales de las condiciones iniciales sin límite en el paisaje y delineamos un esquema para probar la teoría. Esto se ilustra en un paisaje modelo simple que admite varias historias inflacionarias alternativas para el universo. Solo se llenarán algunos de los posibles vacíos en el paisaje. También discutimos en qué se diferencia el enfoque de arriba hacia abajo de otros enfoques de la cosmología en el panorama de las cuerdas, como la inflación eterna.
Si bien es cierto que la función de onda observada del universo predice (por si sola) poca inflación, si tenemos en consideración que nosotros estamos aquí, deberíamos asumir que para que esto sea posible: yque estemos aquí, y podamos observar el universo que observamos, este ha de tener un cierto volumen (grande cuando menos). Por ejemplo, en el universo nosotros podemos ver dos cosas en el universo, hay estructura y hay vida. Y para que esto sea posible, el universo ha de ser lo suficientemente grande y “suficientemente viejo” pero (al menos hasta hace muy poco, pues se han encontrado estructuras: galaxias bien formadas supuestamente a 13.500.000 de años, incluso con el nuevo telescopio de la NASA, más alejadas de nosotros o próximas al origen del universo) y esto podría estar ahora en cuestión como para que haya dado tiempo y lugar a formarse aquellas estructuras bien formadas y reconocibles, tan próximas al origen del universo (y lo estamos observando, por tanto, no es especulación). Así, la función de onda que predice poca inflación, debe ir pesada por las probabilidades a priori de observar lo que observamos que lo que hacen seleccionando historias en las que la inflación es suficiente como para que se formen estructura a gran escala y se pueda dar la vida. Dicho de otro modo, la combinación de ambos términos predice que nuestro universo ha debido de pasar por un proceso grande de inflación, o un proceso de inflación eterna.
¿Podemos definir mejor la función de onda del universo?
Sabemos mucho de las ondas, afirma Borja (yo no sé tanto y por ello me tengo que guiar por él). En ella se encuentra el factor de velocidad de propagación de la onda que depende del medio en el que se propaga, que a su vez depende de las características físicas de aquello que soporte el movimiento ondulatorio (Maxwell, ecuaciones de electromagnetismo, unifico un conjunto finito de ecuaciones, y de ahí sabemos todo) las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío. Que tiene propiedades electromagnéticas que no hacen otra cosa que fijar la velocidad de la luz, y la luz, la velocidad de la luz, es una constante universal. Por ella se pueden medir las propiedades del vacío. En el ámbito de la cuántica de campos, resultando… que el único estado cuántico de los campos, que todos los observadores inerciales ven igual, es el vacío. Entiéndase, que cuando decimos que la velocidad de la luz es una constante, la misma para todos los observadores inerciales, lo que se está determinando es la estructura de nuestro vacío.
Un detalle importante aquí es que tenemos definida la función de onda del universo teniendo en cuenta las contribuciones de todas las posibles evoluciones regulares del universo que acaban en la situación que vemos hoy día a nuestro alrededor. A partir de aquí La cuestión en este caso era plantearse la creación del universo a partir de distintas situaciones, como por ejemplo, que hubiese empezado en un punto (ya desfasado) y haya explotado (big bang) / o bien uno que hubiese empezado más diminuto y después se agrandó y vuelta a colapsar / y, observando las probabilidades de empezar en universos (tipo) como los mencionados, luego (condición exigida) terminar en un universo como el nuestro. Luego, y viendo todas las posibles maneras que tiene el universo de empezar, de una forma u otra, y calculando la probabilidad de que el universo se parezca al nuestro (integral de camino sobre universos ((Lo que se hace aquí es tomar la integral de caminos evaluada para condiciones de contorno que involucran geometrías al inicio sin frontera alguna y luego estudiar el caso dominante y a partir de la propuesta de Feynman / demostrar la opción más probable, en una aproximación de punto de silla. Como estamos en un contexto euclídeo, eso se verifica tomando un contorno determinado en la integral compleja que tenemos que manejar. Para pasar a la descripción que vamos a presentar ahora lo único que tenemos que hacer es modificar el contorno de manera inteligente.))), ¿Cómo? ¿Se puede calcular? Sí, ¿cómo se calcula? — (por esto siempre grabo y me guardo las conferencias)— [[Cada posibilidad representa un espacio/tiempo con unas magnitudes, intervalos temporales, una forma, por tanto, de medir espacio e intervalos de tiempo, etc., esto se hace a través de la métrica, mirando la probabilidad de que nuestro universo empiece desde la Nada. Eso es hacer muchas cuentas porque hay que considerar todas las posibles historias del universo y determinar cuál de ellas es más probable. La hipótesis de Hartle-Hawking es que las contribuciones más importantes vienen dadas por universos que se comportan de la forma que hemos hablado antes. Resulta que por las características matemáticas del problema, que involucran aproximaciones e integrales complejas, este universo es análogo a un universo que empieza regular y sin borde/frontera, pero que pasa por una fase de Anti-de Sitter. Recordemos que El universo anti-de Sitter no corresponde a un modelo cosmológico realista — ((El universo anti Sitter es un modelo cosmológico en el que el contenido material del universo está compuesto exclusivamente por una constante cosmológica de valor negativo. El nombre anti de Sitter resulta del hecho de que forma en cierto sentido la contraparte del universo de De Sitter (llamado así por Willem de Sitter quien lo propuso en 1917)) que tiene una constante cosmológica positiva)) — pero juega un papel crucial en la teoría de cuerdas, dentro del marco de la correspondencia AdS / CFT.
¿Cómo se haría entonces?
Poniendo todos los parámetros iguales a cero, es decir, eliminando todos los componentes de la métrica. Así pues, la cuestión se plantea: ¿qué probabilidades tengo, de empezando con una métrica que es cero, llegar a la de nuestro universo? ¿Esto se calculó? Si, y la solución empieza con la métrica todo a cero y calculando la probabilidad de que el universo se abra, encuentran que la probabilidad de contorno, de llegar a un universo como el nuestro, dando como resultado (aquí es donde yo discrepo) que el universo aparece de la Nada ¿Cómo? Sencillamente, porque así puede suceder —nos dicen los físicos— por tanto, primero tenemos un universo que no existe donde no hay nada, no hay energía, tiempo ni espacio, y en entonces aparece algo que en principio va a colapsar: inicia y colapsa (universo cerrado) dando el universo cerrado que su energía total, —no como otras posibilidades de universos— puede aquí valer cero… luego, una vez se crea la materia y la energía el componente gravitatorio que se crea a la vez, compensando así la ausencia de energía, de modo que la magnitud total de la energía en un universo cerrado es cero. De modo, que al calcular la posibilidad de que aparezca el universo desde el vacío, la primera posibilidad que se encuentra es que aparece algo, que parece que va a ser cerrado ((pero sabemos que no es así, nuestro universo no es cerrado, por medidas experimentales, y sabemos que no es cierto al comprobarlo en la radiación cósmica de fondo))... una vez se impone este universo, si se impone evoluciona hacia el nuestro resulta algo espectacular, y es que el paso siguiente, en lugar de cerrarse y al pasar al nuestro, ha tenido que pasar necesariamente por un proceso inflacionario que es lo que nos explica cómo es la radiación cósmica de fondo. Esto en su interpretación más especulativa, así lo afirma Enrique Fernández Borja al final de su conferencia Implicaría “que no podamos descartar ahora que nuestro universo se haya creado de la Nada”.]] La teoría da para más, pero el que no da para más soy yo (mi admiración y felicitaciones para aquellos que encienden una luz en la oscuridad / aunque se funda esa luz) Hasta aquí, creo es suficiente para lo que quería mostrar.
Resumiendo y según esta perspectiva, la inflación, aunque sea eterna, nos da universos muy grandes pero con características similares en toda su extensión. Lo que no elimina el multiverso Pues la función de onda ahora hace referencia a una configuración específica y nos dice que la salida de la inflación será similar en toda su extensión, pero no nos dice que no haya más posibles formas de salir. Lo que sí nos dice es que todas las formas posibles serán suaves. Es decir, no se ha acabado con el multiverso, pero sí se ha reducido en mucho su comportamiento salvaje que tan poco gusta a mucha gente de la física. Ni que decir tiene que todo esto no es más que una propuesta, que faltan muchos detalles por pulir para que podamos confiar en este resultado (cómo comprobar igualmente qué pasa con estas estructuras y galaxias bien formadas pueden existir tan lejanas en el tiempo o tan cercanas la formación del universo) Sin embargo, tiene algo bueno todo esto —Más allá de ser buena idea, a explotar, al menos para aquellos divulgadores, científicos que ven el vacío algo más que algo a estudiar —Si todo esto funciona en situaciones realistas podremos calcular cosas como la generación de ondas gravitacionales en la salida de la inflación para cada tipo de (multi) universo posible (ahora son más controlables en sí mismos) y comparar con nuestras medidas observacionales en la polarización del fondo cósmico de microondas. Sin duda alguna ha sido una gran despedida de Hawking. Un trabajo bonito y elegante en el que queda mucho por hacer. Seguro que el tema depara más sorpresas en un futuro próximo. Algunos esperan una Nada crea creadora que surja de ese vacío, yo los espero a ellos con paciencia, y todas sus explicaciones.
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