Imagine un día en el que usted se despierta y se mira en el espejo sólo para encontrar que algo anda terriblemente mal. Su aspecto es granulado y confuso, como una imagen de baja calidad tan hinchada que los rasgos son apenas reconocibles. Usted grita, y el sonido que sale también está distorsionado, muy parecido a escucharlo en una mala línea teléfonica. Entonces, todo se queda vacío.
Bienvenido al Big Snap, una forma nueva y terrible de finalizar el universo y que parece lógicamente difícil de evitar.
Ideado por el cosmólogo Max Tegmark del Instituto de Tecnología de Massachusetts, el Snap es lo que sucede cuando la rápida expansión del universo se combina con la insistencia de la mecánica cuántica de que la cantidad de información en el cosmos se conserva. Las cosas empiezan a descomponerse, como un computador que se ha quedado sin memoria.
Es un consuelo el que usted no va a sobrevivir el tiempo suficiente para ver esto en el espejo, cuando los átomos que componen su cuerpo desde hace mucho tiempo se han separado. Pero tenga confianza, la aceptación de este destino sin duda significa descartar preciadas nociones,tales como la "inflación" exponencial del universo poco después del Big Bang. Y eso es casi tan difícil de aceptar para los cosmólogos como el mismo Snap.
Así que en lugar de servir como una sentencia de muerte espantosa, Tegmark prefiere pensar el Big Snap como un útil punto focal para el trabajo futuro, en particular,en la búsqueda de la teoría más codiciada la gravedad cuántica, la cual uniría a la mecánica cuántica con la relatividad general. "En el pasado, cuando nos hemos enfrentado a grandes desafíos esto ha demostrado ser muy útil", dice. "Eso es lo que siento por el Big Snap. Es una espina en nuestro lado, y espero que mediante más estudios nos dará algunas pistas valiosas en nuestra búsqueda para entender la naturaleza del espacio." Eso sería conveniente mientras Tegmark no se proponga predecir una manera desgarradora para el final del universo. Por el contrario, el fué guiado a esta posibilidad por algunas propiedades desconcertantes del universo como lo conocemos.
Según la mecánica cuántica, todas las partículas y campo de fuerzas en el universo está asociadas con una onda, que nos dice todo lo que hay que saber acerca de esa partícula o ese campo.Podemos predecir la apariencia de las ondas en cualquier momento en el futuro de su estado actual. Y si grabamos la apariencia de todas las ondas en el universo en un momento dado, entonces tenemos toda la información necesaria para describir el universo entero. Tegmark decidió pensar en lo que le sucede a esa información cuándo el universo se expande (ver aquí).
Para comprender su razonamiento, es importante entender que incluso el espacio vacío tiene información asociada a él. Esto se debe a que la relatividad general nos dice que el tejido del espacio-tiempo puede ser deformado, y se necesita una cierta cantidad de información para especificar si y de qué manera un determinado sector del espacio está curvado.
Una forma de visualizar esto es pensar en el universo como dividido en celdas de 1 longitud de Planck de ancho - la más pequeña escala que es significativa, como un solo píxel en una imagen. Algunos físicos creen que un bit de información es necesario para describir el estado de cada celda, aunque la cantidad exacta es objeto de debate. Problemas surgen, sin embargo, cuando se extrapola el destino de estas celdas desde aquí a un mil millones de años en el futuro, cuando el universo será más grande.
Una opción es aceptar que el volumen adicional de espacio, y todas las celdas de longitud de Planck en su interior, llevan nueva información con ellas, suficiente para describir si y cómo se ha deformado. Pero esto trae una bofetada en contra de un principio fundamental de la mecánica cuántica conocido como unitariedad - que la cantidad de información en un sistema siempre es el mismo.
Es más, la capacidad de hacer predicciones se rompe - la existencia misma de la información adicional significa que no podríamos haber anticipado algo a partir de lo que ya sabíamos.
Otra opción es dejar intacta la mecánica cuántica, y asumir que el nuevo volumen de espacio no trae ninguna nueva información con él. Entonces tenemos que describir a un mayor volumen de espacio con el mismo número de bits. Así que si el volumen se duplica, la única opción es describir un centímetro cúbico de espacio con sólo la mitad del número de bits que teníamos antes (véase el diagrama abajo).
cada sector(celda) del espacio tiene información asociada con él incluso el espacio vacío.Cuando el universo se expande hay 2 maneras diferentes mediante las cuales su información contenida podría cambiar y ambas representan malas noticias para la física, en la primera(parte izquierda de la imágen) las celdas permanecen del mismo tamaño y la información total se incrementa violándo la mecánica cuántica en la segunda (parte derecha de la imágen)las celdas se vuelven más grandes lo que originaría una catástrofe cósmica (Big Snap) pero contradiciéndo las observaciones.
Esto podría ser adecuado si cada celda crece, dice Tegmark.Dónde nada previamente varió sobre las escalas más pequeñas que una longitud de Planck, ahora nada varía en escalas menores que 2 longitudes de Planck, o tres, o más, dependiéndo de hasta qué punto el universo se expande. Con el tiempo, esto afectaría a las leyes de la física de una manera que podemos observar.
Los fotones de diferentes energías sólo viajan a la misma velocidad bajo el supuesto de que el espacio es continuo. Si las celdas del espacio-tiempo se convirtieran en lo suficientemente grande, podríamos empezar a notar a los fotones con una longitud de onda muy corta moverse más lentamente que los de longitudes de onda más larga. Y si las celdas se hicieran aún más grande, las consecuencias serían nefastas. Las trayectorias de las ondas asociadas con partículas de materia serían sesgada. Esto cambiaría la energía asociada con distintos conjuntos de partículas en el núcleo atómico. Algunos núcleos normalmente estables se desintegrarían.
Las reacciones químicas también se desordenarían, ya que estas dependen fundamentalmente de la energía asociada con las configuraciones de los electrones e iones que se verían alteradas por el nivel de granulidad mucho mayor del espacio. Los seres vivos, lamentablemente dejarían de funcionar. "Eso probablemente nos mataría en el punto donde la física nuclear se desordene," dice Tegmark. "Muchos de los átomos de los que estamos hechos se desintegrarían."
¿Esperan un futuro terrible? Tal vez no. Si el big snap es realmente lo que está almacenado dentro, deberíamos ya estar viendo señales de él - y por suerte no lo estamos.
En un universo en expansión, con una vida finita, la mayor parte del volumen - junto con sus estrellas, las galaxias y los planetas – aparecen en el telón final, simplemente porque es cuando el universo ha crecido a su mayor tamaño. Si asumimos que el universo primitivo se expandió a un ritmo extremadamente rápido, como proponía la teoría ampliamente aceptada de la inflación, nosotros estaremos lo más probable a sólo unos pocos miles de millones de años de distancia del big snap. En ese caso, la granularidad del espacio debería ser ya lo suficientemente grande como para inclinar el tiempo de llegada de los fotones de diferentes longitudes de onda en las explosiones de rayos gamma. Sin embargo, las observadas explosiones de rayos gamma, poderosas explosiones estelares que se pueden ver desde muy lejos, no muestran ningún signo de tal efecto.
Por lo tanto, para que el universo termine en un big snap, nosotros tenemos que bien rechazar por completo la inflación o, alternativamente, asumir que somos seres muy atípicos, y, de hecho, ocupamos un lugar especial en el universo, en violación del principio copernicano. Ambas opciones son un anatema para la cosmología. "Aquí hay algo que esta muy mal", dice Tegmark.
Raphael Bousso de la Universidad de California en Berkeley y Andreas Albrecht de la Universidad de California en Davis, ambos están de acuerdo. Un Big Snap en el futuro del universo "de alguna manera no puede estar bien", dice Bousso.
Eso es un alivio. Pero que sucede a la información en un universo en expansión, entonces? Tegmark espera que una teoría completa de la gravedad cuántica, la cual describiría cómo las más pequeñas regiones del espacio y su información asociada se comportan, podría cambiar todo el panorama de una manera que evite el Big Snap.
"Un montón de gente en la gravedad cuántica se han puesto un poco deprimida", dice. Hay una sensación de que el progreso no se puede hacer sin la necesidad de construir aceleradores de partículas para sondear el espacio más allá de la longitud de Planck, que está tan lejos de la tecnología actual, que parece fuera de discusión.
Reflexionar sobre el big snap, sin embargo, podría estimular nuevas formas de pensar. Tegmark dice: "Sospecho que podría haber otras maneras de aprender acerca de la gravedad cuántica sin la construcción de máquinas imposibles."
fuente de la información:
http://www.newscientist.com/article/mg21128314.200-will-the-universe-end-in-a-big-snap.html
