El universo es un lugar rico y complejo, pero su geometría es sorprendentemente simple. Quizás nos obligue a hacer la próxima gran revolución en la física del pensamiento.
Nuestro universo es en realidad muy simple. Representa nuestras teorías cosmológicas, que resultan ser demasiado complejas. Este pensamiento fue expresado por uno de los principales físicos teóricos del mundo.
Esta conclusión puede parecer ilógica. Después de todo, para comprender completamente la verdadera complejidad de la naturaleza, debe pensar más en grande, estudiar las cosas de una manera más detallada, agregar nuevas ecuaciones variables y proponer una física "nueva" y "exótica". Al final, aprendemos qué es la materia oscura y nos hacemos una idea de dónde se esconden estas ondas gravitacionales, si solo nuestros modelos teóricos estuvieran más desarrollados y más ... complejos.
"Esto no es del todo cierto", dice Neil Turk, director del Instituto Perimetral de Física Teórica en Ontario, Canadá. Según él, el Universo, en sus escalas más grandes y más pequeñas, nos dice que, de hecho, es muy simple. Pero, para entender completamente lo que esto significa, tendremos que hacer una revolución en la física.
En una entrevista con Discovery News, Turok señaló que los mayores descubrimientos de las últimas décadas han confirmado la estructura del Universo en escalas cosmológica y cuántica.
"En gran escala, trazamos un mapa de todo el cielo (un fondo cósmico de microondas) y medimos la evolución del Universo a medida que cambia, dependiendo de la expansión ... y estos descubrimientos muestran que el Universo es sorprendentemente simple", dijo. "En otras palabras, puedes describir la estructura del Universo, su geometría y la densidad de la materia ... esencialmente puedes describir todo con un solo número". El resultado más fascinante de este razonamiento es que la descripción de la geometría del universo con un número es en realidad más simple que la descripción numérica del átomo más simple que conocemos: el átomo de hidrógeno. La geometría del átomo de hidrógeno describe 3 números que surgen de las características cuánticas de un electrón en órbita alrededor de un protón.
“Básicamente, nos dice que el Universo es suave, pero tiene un pequeño nivel de fluctuaciones, que este número describe. Y eso es todo. El universo es lo más simple que conocemos ".
Por otro lado, algo similar sucedió cuando los físicos realizaron una investigación en el campo de Higgs utilizando la máquina más compleja jamás construida por la humanidad: el Gran Colisionador de Hadrones. Cuando en 2012, los físicos introdujeron el descubrimiento histórico de una partícula en el campo de Higgs, el bosón de Higgs, resultó ser un tipo de Higgs simple, que se describe en el modelo estándar de física.
"La naturaleza ha encontrado una salida con una solución mínima y un mecanismo mínimo que podría haber imaginado para darles masas de partículas, cargas eléctricas, etc.", dijo Turk.
Los físicos del siglo XX nos enseñaron que, tan pronto como obtengas una mayor precisión, y al profundizar la sonda en la esfera cuántica, encontrarás un zoológico de nuevas partículas. Dado que los resultados experimentales generan la generosidad de la información cuántica, los modelos teóricos predijeron partículas y fuerzas más extravagantes. Pero ahora hemos llegado a una encrucijada, donde muchas de nuestras ideas teóricas más avanzadas sobre lo que se encuentra detrás de nuestra comprensión actual de la física recurren a resultados experimentales que respaldan sus predicciones. "Estamos en una situación tan extraña cuando el Universo nos habla, y nos dice que estas teorías muy simples que fueron populares (en los últimos 100 años de física) se están volviendo cada vez más complejas y arbitrarias", dijo. .
Turk señaló la teoría de cuerdas, expuesta como una "teoría final unificada", que presentaba todos los misterios del universo en un paquete ordenado. Además, la búsqueda de evidencia de inflación, la rápida expansión del Universo inmediatamente después del Big Bang hace unos 14 mil millones de años, en forma de ondas gravitacionales primarias grabadas en el fondo cósmico de microondas (CMB), o el "eco" del Big Bang. Pero mientras buscamos evidencia experimental, continuamos agarrando el proverbio; los datos experimentales simplemente no están de acuerdo con nuestras teorías increíblemente complejas.
Nuestros orígenes cósmicos
El trabajo teórico del turco se centra en el origen del universo, un tema que ha recibido mucha atención en los últimos meses.
El año pasado, la organización BICEP2, que utiliza un telescopio ubicado en el Polo Sur, para estudiar el CMB, anunció el descubrimiento de señales gravitacionales primarias a partir de los ecos del Big Bang. De hecho, este es el "Santo Grial" de la cosmología, el descubrimiento de las ondas gravitacionales, que fueron generadas por el Big Bang. Esto podría confirmar ciertas teorías inflacionarias del universo. Pero, desafortunadamente, para el equipo BICEP2, anunciaron el "descubrimiento" prematuramente y el telescopio espacial Planck (que también rastrea la radiación CMB) mostró que la señal BICEP2 fue causada por el polvo en nuestra galaxia, y no por las antiguas ondas gravitacionales. ¿Qué hacer si estas ondas gravitacionales primordiales nunca se encuentran? Muchos teóricos que depositaron sus esperanzas en el Big Bang con un período de inflación rápida subsiguiente pueden sentirse decepcionados, pero según el turco "esta es una clave muy poderosa" de que el Big Bang (en el sentido clásico) no puede ser el comienzo absoluto del universo.
"El mayor problema para mí fue la descripción matemática del Big Bang", agregó Turk.
Quizás este es un modelo cíclico de evolución universal, donde nuestro Universo se está colapsando y recuperando de nuevo, podría ajustarse mejor a las observaciones. Estos modelos no necesariamente generan ondas gravitacionales primarias, y si estas ondas no se detectan, tal vez nuestras teorías de inflación deberían ser desechadas o alteradas.
En cuanto a las ondas gravitacionales, que según los pronósticos se obtendrán como resultado del rápido movimiento de objetos masivos en nuestro universo moderno, Turk confía en que alcanzaremos el ámbito de la sensibilidad, que nuestros detectores de ondas gravitacionales los detectarán muy pronto, confirmando otro pronóstico del Tiempo de Einstein.
"Esperamos que aparezcan ondas gravitacionales de colisiones de agujeros negros en los próximos 5 años", dijo.
¿Próxima revolución?
Desde escalas grandes a pequeñas, el universo parece “libre de escalas”. Y este hallazgo en realidad sugiere que el Universo tiene una naturaleza mucho más simple de lo que sugieren las teorías actuales. "Sí, esto es una crisis, pero esta es una crisis en su mejor momento", dijo Turk.
Por lo tanto, para explicar el origen del Universo y aceptar algunos de sus secretos más misteriosos, como la materia oscura y la energía oscura, es posible que tengamos que mirar nuestro cosmos de manera diferente. Esto requiere una revolución en la física.
“Necesitamos una visión completamente diferente de la física fundamental. Ha llegado el momento de nuevas ideas radicales ", concluyó, señalando que este es un gran momento en la historia de la humanidad para que los jóvenes sean notados en el campo de la física teórica. Lo más probable es que cambien la forma en que vemos el universo.
