Universo bebé¿se puede hacer un universo en un laboratorio?
Los físicos han estudiado qué haría falta para fabricar un universo. La investigación real detrás del final de Cosmos Era "Universo bebé", de Farhi y Guth a la inflación.
¿Se podría crear un universo nuevo en un laboratorio? Edward Farhi y Alan Guth estudiaron la cuestión en serio en 1987, y en 1990 Farhi, Guth y Jemal Guven dieron un paso más. La conclusión: la relatividad general permite que una pequeña masa de falso vacío se expanda hasta convertirse en un «universo bebé» causalmente aislado del nuestro, pero en la física clásica el punto de partida debe ser una singularidad, y el efecto túnel cuántico podría sortear eso. Crear de verdad un universo bebé y darle forma a sus constantes físicas es ficción.
Esta página explica primero cómo desbloquear el final y luego la investigación real tras la «Fábrica cósmica» y el desarrollo de la teoría de la expansión y de la inflación, para que veas por qué los físicos llegarían siquiera a plantearse «crear un universo».
Cómo desbloquearlo
- Pista: Primero mira cómo muere este universo y luego decide si crear uno nuevo.
- Condición: Presencia primero el final «Decaimiento del protón». Después desbloquea «Fábrica cósmica» y presencia el final del universo.
- Recompensa: Puedes escribir una frase de apertura para el siguiente universo y reescribir gratis una constante física (solo para el siguiente universo).
El nodo «Fábrica cósmica» dice que un universo tiene que morir antes de que le toque el turno a uno nuevo.
Investigación real: las condiciones para crear un universo
- 1987: Farhi y Guth estudiaron si se podría crear un universo nuevo en un laboratorio. La relatividad general permite que una pequeña masa de falso vacío se expanda hasta convertirse en un «universo bebé» causalmente aislado del nuestro, pero en la física clásica el punto de partida debe ser una singularidad.
- 1990: Junto con Guven, propusieron que el efecto túnel cuántico podría sortear esto.
Por qué los físicos se atreven a pensarlo
La teoría de la expansión cósmica fue aportando, paso a paso, los conceptos que hacen falta para «crear un universo».
- Friedmann dedujo de la relatividad general que el universo puede expandirse o contraerse, siete años antes de que aparecieran pruebas observacionales (Friedmann, Zeitschrift für Physik, 1922).
- Lemaître propuso por su cuenta que el universo se expande, y más tarde imaginó que empezó a partir de un «átomo primigenio», una forma temprana de la teoría del Big Bang (Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, 1927).
- Cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido se aleja. El universo no es estático (Hubble, PNAS, 1929).
- Guth propuso que el universo temprano pasó por una expansión exponencial, lo que explica de golpe por qué el universo es tan plano y por qué su temperatura es casi igual en todas partes (Guth, Physical Review D, 1981).
- Andrei Linde resolvió el problema de cómo podía terminar la inflación con elegancia, y convirtió la teoría de la inflación en algo realmente viable (Linde, Physics Letters B, 1982).
Vale la pena notar que el Guth que estudió los universos bebé es el mismo Guth que propuso la inflación.
De qué está hecho el universo
Usando supernovas lejanas como «velas estándar», los astrónomos descubrieron que la expansión del universo se acelera, y así apareció la energía oscura. El trabajo ganó el Nobel de 2011 (Riess et al., The Astronomical Journal, 1998). Otro equipo llegó por su cuenta a la misma conclusión (Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999). El satélite Planck dio los parámetros cosmológicos más precisos hasta ahora: una edad de unos 13 800 millones de años y la materia ordinaria en solo un 5 % aproximadamente (Colaboración Planck, Astronomy & Astrophysics, 2020).
Higgs propuso un campo que llena todo el espacio y da masa a las partículas (Higgs, Physical Review Letters, 1964), y el Gran Colisionador de Hadrones encontró una nueva partícula de unos 125 GeV, que confirmaba una predicción que llevaba 48 años esperando (Colaboración ATLAS, Physics Letters B, 2012). La recompensa del juego te deja reescribir una constante física, lo cual es ficción.
El final del universo
El destino del universo dentro de billones de años y más allá: las estrellas se apagan, los protones quizá decaen y los agujeros negros acaban evaporándose (Adams y Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997). Esto se hace eco de la pista «primero mira cómo muere este universo».
Ficción del juego, no real
Crear de verdad un universo bebé y darle forma a sus constantes físicas es ficción. La última pregunta (1956), de Asimov, trata de gente que, generación tras generación, le pregunta a un ordenador cada vez más potente si se puede revertir el aumento de la entropía. Cada vez responde «DATOS INSUFICIENTES PARA UNA RESPUESTA SIGNIFICATIVA», hasta el último instante del universo. Su trasfondo científico es este: la segunda ley de la termodinámica no tiene ninguna excepción conocida, y la muerte térmica del universo es una de las predicciones principales.
¿Quieres leer los originales? Busca estos títulos
- Friedmann (1922): "Über die Krümmung des Raumes", aproximadamente «Sobre la curvatura del espacio»
- Guth (1981): "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
- Linde (1982): "A new inflationary universe scenario"
- Higgs (1964): "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
- Adams y Laughlin (1997): "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
Base real
Farhi y Guth en 1987, y Farhi, Guth y Guven en 1990, estudiaron en serio las condiciones físicas para crear un universo en un laboratorio.
Fábrica cósmica: En 1987 Farhi y Guth estudiaron si se podría crear un universo nuevo en un laboratorio. La relatividad general permite que una pequeña burbuja de falso vacío se expanda hasta ser un «universo bebé» causalmente aislado del nuestro, pero en la física clásica el punto de partida tiene que ser una singularidad. En 1990 ellos y Guven propusieron que el efecto túnel cuántico podría sortearlo.
La última pregunta (Isaac Asimov, 1956), la ciencia: la segunda ley de la termodinámica no tiene excepciones conocidas; la muerte térmica es una de las principales predicciones para el universo.
Investigación relacionada
Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.
El universo se expande: Hubble descubrió que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. El universo no es estático: se expande.
Fuente:Hubble, PNAS 1929, "A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae"
El universo de Friedmann: Friedmann dedujo de la relatividad general que el universo puede expandirse o contraerse, siete años antes de que hubiera pruebas observacionales.
Fuente:Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"
El átomo primigenio: Lemaître propuso por su cuenta que el universo se expande y luego imaginó que empezó como un «átomo primigenio», precursor de la teoría del Big Bang.
Fuente:Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles 1927, "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant"
El universo inflacionario: Guth propuso que el universo temprano sufrió una expansión exponencial, lo que explica de golpe por qué es tan plano y por qué la temperatura es casi igual en todas partes.
Fuente:Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
Nueva inflación: Linde resolvió el problema de cómo podía terminar la inflación sin sobresaltos, y con eso la teoría de la inflación se volvió viable.
Fuente:Linde, Physics Letters B 1982, "A new inflationary universe scenario"
Expansión acelerada: Usando supernovas lejanas como «candelas estándar», descubrieron que la expansión del universo se acelera. Entró en escena la energía oscura, y el trabajo ganó el Premio Nobel de 2011.
Fuente:Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"
42 supernovas: Otro equipo llegó por su cuenta a la misma conclusión: hay una energía en el universo que impulsa la expansión acelerada.
Fuente:Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"
La receta del universo: El satélite Planck dio los parámetros cosmológicos más precisos hasta entonces: una edad de unos 13 800 millones de años, con la materia ordinaria en solo un 5 % aproximadamente.
Fuente:Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"
De dónde viene la masa: Higgs propuso un campo que llena el espacio y da masa a las partículas, y predijo una partícula nueva.
Fuente:Higgs, Physical Review Letters 1964, "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
El hallazgo de la partícula de Higgs: El Gran Colisionador de Hadrones encontró una partícula nueva de unos 125 GeV, con lo que se confirmó una predicción hecha 48 años antes.
Fuente:ATLAS Collaboration, Physics Letters B 2012, "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC"
El último capítulo del universo: Se calculó el destino del universo a lo largo de billones de años y más allá: las estrellas se apagan, quizá los protones decaen y los agujeros negros por fin se evaporan.
Fuente:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
Ficción del juego (inventada)
- Construir de verdad un universo bebé e influir en sus constantes físicas es ficción.
- Nodo "Fábrica cósmica": un universo tiene que morir antes de que le llegue el turno a uno nuevo.
- Resumen de la novela La última pregunta: generación tras generación, la gente pregunta a un ordenador cada vez más potente si el aumento de la entropía puede revertirse. Cada vez responde "datos insuficientes", hasta el último instante del universo.