Esta es una gran pregunta que llega al corazón de una gran idea errónea de lo que significa el multiverso y las leyes de la física. Usted tiene toda la razón en que solo hay un conjunto de leyes de la física y que todos los “universos” dentro del multiverso deben cumplirlas. Para aclarar todo esto, repasemos lo que realmente queremos decir cuando decimos que “las leyes de la física” pueden variar y lo que realmente es el multiverso.
Para el propósito de nuestra discusión, concentrémonos exclusivamente en la masa del electrón, algo que la mayoría de las personas consideraría una ley de la física o una constante de la naturaleza. En física fundamental, hemos llegado a entender el mundo en términos de algo llamado teoría cuántica de campos, donde lo que llamamos electrones no son más que perturbaciones en un campo. Piense en este campo como una especie de espacio permeable al fluido (esto es, por supuesto, solo una analogía). Cuando este campo está perturbado, lo notamos en términos de un grupo de electrones. Cuando escribimos las ecuaciones relevantes, hay un término en particular que se parece aproximadamente a esto:
[math] \ ldots + m \ bar {\ psi} \ psi + \ ldots [/ math]
No se preocupe por la noción, lo importante es notar la constante [math] m [/ math] en esta expresión: es lo que resulta ser la masa del electrón. Ahora, resulta que en el modelo estándar, ¡en realidad no existe tal término! En cambio, hay un término que se parece a esto:
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[math] \ ldots + \ phi \ bar {\ psi} \ psi + \ ldots [/ math]
Aquí [math] \ phi [/ math] hay otro campo, denominado campo de Higgs, que a su vez puede variar y fluctuar. De hecho, las fluctuaciones en este campo se denominan partículas de Higgs y se descubrieron recientemente. De cualquier manera, suponga que el campo de Higgs solo toma un valor uniforme en todas partes en el espacio. Entonces, ¡el electrón actuaría como si tuviera una masa! En otras palabras:
[math] m \ sim \ phi [/ math]
Entonces, ¿qué determina el valor del campo de Higgs en el mundo? Bueno, resulta que los diferentes valores del campo de Higgs cuestan diferentes cantidades de energía y, como usted esperaría, tenderá a moverse hacia los de menor energía. Esto es aproximadamente lo que parece el costo de la energía (algo que se llama potencial de Higgs):
Observe que la configuración de energía más baja obliga a los Higgs a tomar un cierto valor. En otras palabras, mientras se permita que el campo de Higgs se estabilice, el electrón ganará una cierta masa predecible. Entonces, lo que hemos aprendido es que la masa del electrón no es realmente una constante fundamental, sino una consecuencia de cómo actúa el campo de Higgs. Ahora, note algo extraordinario: ¿qué pasaría si el potencial de Higgs se viera así?
Entonces habrían existido múltiples valores diferentes que el campo de Higgs podría tomar. Como resultado, la masa de electrones ya no está fijada en piedra, dependería de dónde se establezca el campo de Higgs. Aquí es donde entra el multiverso. Supongamos que el campo de Higgs comienza en la parte superior de la “colina” entre los dos mínimos anteriores. Sin duda, quiere bajar a uno de los mínimos, pero ¿cuál elige? Bueno, no es irrazonable suponer que diferentes regiones del espacio se asientan en diferentes mínimos. Si este fuera el caso, la masa de electrones sería diferente dependiendo de dónde se encuentre en el espacio. Dicho de otra manera, diferentes observadores observarían diferentes “constantes de la naturaleza”. Estas diferentes regiones a menudo se llaman universos, y la colección de todas ellas, el multiverso. Es en este sentido que diferentes universos pueden tener diferentes leyes de la física. Fundamentalmente, solo hay un universo y solo un conjunto de leyes, pero el lenguaje en uso sigue siendo bastante útil.
Un rápido descargo de responsabilidad: la discusión del campo de Higgs aquí solo pretende ser una imagen aproximada de lo que está sucediendo, y la historia real es mucho más complicada. En particular (hasta donde sabemos), no existen tales mínimos múltiples en el potencial de Higgs. Sin embargo, en otras teorías (incluida la teoría de cuerdas) este tipo de situaciones son comunes.