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Ciencias y letras por Salvador Ruíz Fargueta

Ciencias y letras, trata de acercar las dos culturas , favorecer su mestizaje. En realidad, sólo es una cultura que nos puede acercar más a nosotros mismos, a las complejas relaciones humanas, al mundo y a sus interrogantes. El autor, ingeniero y físico, es editor de La bella teoría. Publica los días 1 de cada mes.

Ni el espacio ni el tiempo

Ni el espacio ni el tiempo son ya lo que parecían. La relatividad general de Einstein puso de manifiesto que el espacio-tiempo no es la entidad absoluta e inamovible que siempre se había creído y que su esencia no es independiente, está ligada a la de la matería-energía. La mecánica cuántica, por su parte nos presenta fenómenos que llamamos no-locales , porque describen entidades que parecen mantener su conexión más allá de la separación espacial.

La llamada gravedad cuántica trata de fundir en una sola esas dos teorías físicas, las más soberbias con las que contamos, que en el estado actual de nuestro conocimiento parecen incompatibles . Su estudio, ahora mismo, es en algunos aspectos análogo a la física de hace cien años, cuando se creía en los átomos, pero se ignoraban los detalles de su estructura. A pesar de ello, Boltzmann, Einstein y otros pudieron comprender muchas cosas sobre la materia utilizando únicamente el hecho de que estaba compuesta por átomos. Sin conocer nada más que su tamaño aproximado fueron incluso capaces de realizar predicciones de efectos observables. De forma parecida se han podido derivar resultados importantes a partir de modelos sencillos basados en tres principios que suponemos básicos: que el espacio es “emergente”, no fundamental, que la descripción más esencial debe ser “discreta” (no continua) y que esta descripción supone “causalidad” de una forma fundamental, es decir, que las relaciones causales pueden determinar la propia geometría del espacio-tiempo.

Cuando se dice que el espacio es emergente y no fundamental, se quiere decir que el continuo del espacio es una ilusión y que, del mismo modo que la materia está compuesta de átomos, el espacio emerge como una aproximación de alguna entidad formada por elementos esenciales discretos. Pero las ideas sobre el espacio o sobre el espacio-tiempo son mucho más radicales todavía. Desde la relatividad general sabemos que la esencia del espacio-tiempo está ligada a la de la matería-energía, de manera que en las proximidades de una gran masa se deforma como una membrana lo haría por la acción de un peso. Esta geometría del espacio-tiempo, ligada a la materia-energía indica a los rayos de luz como propagarse (el camino más corto) pues nada puede viajar más rápido que la luz, y una vez conocemos cómo se propaga ésta, podemos determinar qué acontecimientos pueden haber causado otro acontecimiento concreto, de lo que se deduce que la geometría del espacio-tiempo contiene información de cuáles son los acontecimientos que pueden causar otros y de cuáles son estos últimos. Es lo que llamamos la estructura causal del espacio-tiempo.

En el ámbito de la gravedad cuántica se cree que en realidad ocurre al contrario de lo que parece, es decir que son las relaciones causales las que deben determinar la geometría del espacio-tiempo. Se cree que la propia causalidad es lo fundamental y significativo incluso a un nivel donde la noción del espacio haya desaparecido. La idea fundamental es que la geometría de espacio-tiempo está compuesta por una gran cantidad de bloques o ladrillos apilados, cada uno de los cuales representa un sencillo proceso causal. Las reglas que gobiernan cómo se apilan los bloques son sencillas y también una sencilla fórmula proporciona la probabilidad mecánico-cuántica para cada uno de estos modelos de un espacio-tiempo cuántico.

Una de las reglas que se imponen es que cada espacio-tiempo cuántico tiene que entenderse como una secuencia de espacios posibles que se suceden los unos a los otros, igual que los tic-tacs de un reloj universal. La coordenada temporal es arbitraria, igual que sucede en la relatividad general, pero el hecho de que la historia del mundo pueda ser vista como una sucesión de geometrías que se suceden las unas a las otras no lo es. Con esta restricción y unas sencillas reglas, ya se han conseguido pruebas de que el espacio-tiempo clásico emerge de un simple juego de construcción a partir de un mundo puramente cuántico fundamentado tan sólo en lo discreto y en la causalidad.

La gravedad cuántica supondrá la completa reformulación del espacio y del tiempo, y nos dará una nueva mirada sobre lo fundamental y lo accesorio en la propia esencia de las cosas. Ni el espacio ni el tiempo son la entidad absoluta e inamovible que pensábamos que lo contenía todo como un formidable envase espacio-temporal. La realidad más profunda que nos espera será muy diferente de la que nos presenta nuestro sentido común.

Salvador Ruiz Fargueta | 01 de agosto de 2009

Comentarios

  1. Miguel A. Román
    2009-08-02 03:23

    No sé si lo he entendido, porque estas cosas para un profano como el que suscribe son algo inasibles.

    Permíteme la osadía de ponerte un ejemplo “coloquial” de esto que nos has descrito y tú me dirás si me aproximo a la idea o si es que no he entendido nada (lo que no significa que tú te hayas explicado mal, sino que probablemente está fuera del alcance de mis modelos conceptuales posibles).

    He creído entender que el espacio-tiempo, en realidad es la proyección digamos macroscópica o percibible de sucesos que tienen lugar a nivel cuántico. Algo así, y va el ejemplo, como la proyección que vemos en pantalla grande que en realidad no es sino la sucesión de minúsculos fotogramas que pasan “físicamente” frente a la lente, allá arriba en la sala de proyección. De tal forma que esos elementos-fotogramas, discretos pero no percibibles (fuera del alcance de nuestros sentidos fisiológicos), en su sucesión generan un efecto continuo y percibible, que es este entorno en el que existimos (suponiendo, entonces, que existamos, claro :-)).

    No es una broma, me interesan estos temas, pero me temo que carezco de la base matemática y conceptual para digerirlos, no hablemos ya de asimilarlos.

  2. Ana Lorenzo
    2009-08-04 01:19

    Miguel, pues tú ya tienes suerte de haber comprendido eso.
    Lo que yo he entendido, tras el artículo y los enlaces (profana en la materia y, para colmo, desbordada por la física cuántica me encuentro, al final de ¿El tiempo o la memoria? en La bella teoría, a la derecha, en Lo más popular: La física cuántica es fácil ja, pues va a ser que no); lo que temo haber entendido es que la realidad sucede en ahoras que se relacionan entre sí, pero que no se relacionan con algo anterior ni algo posterior y que esas proyecciones al pasado y al futuro las creamos nosotros. Al menos eso me da a entender la entrevista a Julian Barbour. Pues vaya, si el tiempo es un mero mecanismo del cerebro humano para sobrevivir en el mundo, y del cerebro animal y de la evolución, y de… que no, que no me casa eso de los ahoras, leñe.
    Salvador, no te hagas el sueco, que aquí nos has dejado, al menos a mí, perplejos. (Y hasta un poquito desconsolada: ¿es que mi abuela, como ya no está y no tiene ahoras, no cuenta?)
    Un beso.

  3. Salvador
    2009-08-05 03:25

    Hola Miguel y Ana. Perdonad que no haya contestado antes, pues estoy de vacaciones y sin acceso a internet. No tengo mucho tiempo, pero la cosa va con lo que dice Miguel. Y, por otra parte, como comento en el post nadie sabe lo que nos deparara la gravedad cuántica, nadie sabe exactamente donde van a quedar, de verdad, el espacio y el tiempo tal como los percibimos. Un saludo y hasta la vuelta.

  4. Ana Lorenzo
    2009-08-05 17:23

    Gracias a los dos; Miguel, con tu ejemplo y charlándolo con mi hija mayor, creo que lo he entendido algo más (que no completamente; porque, además, el chip es difícil de cambiar :-)). Sin embargo, que los fotogramas sean lo que existe, y que la película sea la ilusión, lo entiendo en tanto que hay una finalidad en los fotogramas para crear esa ilusión de continuidad en la película: vale, lo que existe es el fotograma, pero el objetivo real de esta existencia es crear la ilusión de continuidad en ese orden y no en ningún otro. Es más, si se pudiera, se renunciaría al fotograma (medio) en favor del continuum (fin).
    Ay, me marea un poco todo esto. Creo que tengo demasiadas lagunas.
    Salvador, a la vuelta, le das más vueltas, ¿sí?
    Un beso.



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