Nikodem Janusz Popławski (nacido el 1 de marzo de 1975) es un físico teórico polaco , conocido sobre todo por la hipótesis de que cada agujero negro podría ser una puerta de entrada a otro universo y que el universo se formó dentro de un agujero negro que a su vez existe en un universo más grande. [1] Esta hipótesis fue incluida por las revistas National Geographic y Science entre sus diez principales descubrimientos de 2010. [2] [3]
El enfoque de Popławski se basa en la teoría de la gravedad de Einstein-Cartan, que extiende la relatividad general a la materia con momento angular intrínseco ( espín ). El espín en el espacio-tiempo curvo requiere que la conexión afín no pueda restringirse a cero y su parte antisimétrica, el tensor de torsión , debe ser una variable en el principio de acción estacionaria de Hamilton , que da las ecuaciones de campo. La torsión da la generalización correcta de la ley de conservación para el momento angular total (orbital más intrínseco) en presencia del campo gravitatorio, pero también modifica la ecuación de Dirac para los fermiones .
Los efectos gravitacionales de la torsión sobre la materia fermiónica son significativos en las densidades extremadamente altas que existen dentro de los agujeros negros y al comienzo del Universo. Popławski teoriza que la torsión se manifiesta como una fuerza repulsiva que hace que los fermiones se extiendan espacialmente y evita la formación de una singularidad gravitacional dentro del horizonte de eventos del agujero negro . [4] Debido a la torsión, la materia que colapsa en el otro lado del horizonte alcanza una densidad enorme pero finita, explota y rebota, formando un puente de Einstein-Rosen (agujero de gusano ) hacia un nuevo universo cerrado y en expansión. [5] [6] La producción de partículas cuánticas en campos gravitacionales fuertes ayuda a la torsión a superar la cizalladura . [7] [8] [9] Análogamente, el Big Bang es reemplazado por el Big Bounce antes del cual el Universo era el interior de un agujero negro. [10] Este escenario genera inflación cósmica , lo que explica por qué el Universo actual en las escalas más grandes parece espacialmente plano, homogéneo e isótropo . [11] [12] Puede explicar la flecha del tiempo , resolver la paradoja de la información del agujero negro y explicar la naturaleza de la materia oscura . [13] La torsión también puede ser responsable de la asimetría observada entre la materia y la antimateria en el Universo. [14] La rotación de un agujero negro podría influir en el espacio-tiempo del otro lado de su horizonte de sucesos y dar como resultado una dirección preferida en el nuevo universo. Popławski sugiere que las fluctuaciones observadas en el fondo cósmico de microondas podrían proporcionar evidencia para su hipótesis. [15]
Popławski propuso que los componentes del momento no conmutan en presencia de torsión. En consecuencia, la integración sobre el momento continuo en los diagramas de Feynman se reemplaza con la suma sobre los valores propios del momento discreto cuya separación aumenta con la magnitud. En consecuencia, las integrales divergentes en los diagramas de Feynman se reemplazan con sumas convergentes. Por lo tanto, la torsión podría eliminar la divergencia ultravioleta y proporcionar un mecanismo físico para la regularización en la teoría cuántica de campos , dando valores finitos de cantidades simples como la masa y la carga eléctrica del electrón . [16]
También propuso que la cuatro-velocidad de una partícula fermión ( espinor ) está relacionada con su función de onda relativista . Para un espacio-tiempo curvo con torsión, el cuatro-momento de un espinor está relacionado con un generador de traslación , dado por una derivada covariante , y el cuatro-momento angular está relacionado con un generador de rotación en el grupo de Lorentz . De las leyes de conservación covariantes para el tensor de espín y el tensor de energía-momento para un campo de espinor en presencia de torsión, se deduce que si la onda satisface la ecuación de Dirac curva , entonces la cuatro-velocidad, el cuatro-momento y el cuatro-espín satisfacen las ecuaciones de movimiento de Mathisson-Papapetrou , que se reducen a la ecuación geodésica . En consecuencia, el movimiento de una partícula guiada por la cuatro-velocidad en la interpretación de la onda piloto de la mecánica cuántica coincide con el movimiento geodésico determinado por el espacio-tiempo, lo que demuestra una dualidad onda-partícula relativista . [17]
Popławski obtuvo su maestría en astronomía en la Universidad de Varsovia (1999) y su doctorado en física en la Universidad de Indiana (2004), donde más tarde trabajó como profesor e investigador en física teórica. Se incorporó al Departamento de Matemáticas y Física de la Universidad de New Haven como profesor titular en 2013 y se convirtió en profesor distinguido en 2020.
Popławski apareció en un episodio del programa de televisión Through the Wormhole titulado "¿Existen universos paralelos?" (temporada 2) y en un episodio del programa Curiosity de Discovery Channel titulado "¿Existe un universo paralelo?", [18] que se emitió en 2011.