domingo, 1 de abril de 2007

¿Existen el espacio vacío y el tiempo por sí solos?

De acuerdo a la física moderna la pregunta anterior "¿De donde salió el universo?" se contesta en una cáscara de nuez con "El universo comenzó hace 14 billones de atrás en una explosión que lo creó de la nada." Esto es en esencia la teoría del Big Bang (aunque horrendamente simplificada sin matemáticas, y por tanto sin mucho sentido lógico). Toda persona inteligente al oír esta idea por primera vez piensa que los físicos y los astrónomos deben estar locos de atar.

¿Como puede la nada explotar? ¿Donde ocurrió esa explosión si no había nada? ¿Que causó esa supuesta explosión de la nada? Las explicaciones en español sin matemáticas suenan patentemente absurdas y ridículas. La nada explotó debido a una fluctuación cuántica ya que no puede existir un vacío totalmente vacío por culpa del principio de incertidumbre de Heisenberg. El Big Bang no ocurrió en ningún sitio ni hubo nada antes que lo causara porque el espacio y el tiempo surgieron de esa explosión.

¿En que cabeza cabe que cosas no materiales y aparentemente no existentes como el espacio vacío y el tiempo empiecen a existir como producto de una explosión que no ocurrió en ningún sitio ni en ningún monento pero sí ocurrió? En la de Albert Einstein y nosotros sus discípulos relativistas.

Según la teoría de la relatividad el tiempo y el espacio vacío son "cosas", y están hechas de lo mismo. Es decir, son intercambiables. Hay maneras de ver al mundo donde lo que para mí es tiempo para tí sea espacio. Y lo que para tí es espacio para mí sea tiempo. Ambos son invisibles, y como que existen y como que no.

¿Que rayos quiere decir eso? ¿Como convertir espacio en tiempo, o tiempo en espacio? Si tú te mueves rápido una cosa que mide un pie para mí, tú lo ves como si midiera 11 pulgadas. Pero una acción que para mí dura 20 segundos, para ti dura 21 segundos. Una pulgada de mi espacio se tornó en un segundo de tiempo para ti. El movimiento, el espacio y el tiempo son relativos. Cada cual los puede ver diferente. Claro, esto no es por magia, ni uno los puede intercambiar como le dé la gana. Hay reglas matemáticas de como se hace, y condiciones que hay que cumplir estrictamente.

¿Extraño? Definitivamente. Pero PASA. Lo hemos comprobado con experimentos precisos. Y no es que al moverte tú estés viendo las cosas mal, y yo las vea bien. Ambos tenemos razón. Es imposible decir que lo que tu ves es menos real que lo que yo veo. Y que el tiempo que tu sientes pasar no es tan real como el que yo siento pasar. Aunque ninguno de los dos vemos ni sentimos lo mismo AUNQUE ESTEMOS MIRANDO LAS MISMAS COSAS.

Por eso los relativistas mezclamos el espacio y el tiempo en un mismo pote e inventamos una amalgama llamada espaciotiempo. Cada punto en este espaciotiempo se conoce como un evento. Un evento es decir donde exactamente en el espacio está algo y cuando está ahí. Pero este espaciotiempo es flexible y maleable como una plasticina, y además todo es según el color de la persona que lo mire. Dos observadores mirando un mismo evento pueden diferir y no estar de acuerdo ni en donde ocurrió ni cuando ocurrió. Dos cosas que parecen estar lejos y ocurrir al mismo tiempo para Pedro puede que estén más cerca y una ocurra primero que otra para Juan.

Para entender este mundo loco, relativo y cambiante hay que inventar reglas matemáticas que se aseguren que todo mundo vea las mismas cosas pasar (aunque difieran de en donde y cuando pasaron), y se respete la causalidad. En la relatividad el pasado se mezcla con el presente y con el futuro. No son cosas absolutas. Lo que está en el pasado para mí puede estar en el futuro para ti. Lo que para ti está pasando ahora, para mí puede que ya haya pasado, y para mi vecino puede que no haya pasado todavía.

Pero si algo causa o es culpable de que pase otra cosa, las causas deben siempre ocurrir antes que los efectos. Uno de los trabajos principales de una teoría sensata y lógica de la relatividad que no incurra en contradicciones es asegurarse que esto siempre suceda, pero manteniendo la flexibilidad de mover las cosas en el espacio y el tiempo para diferentes observadores.

Llamo un manifold multidimensional a la construcción matemática que me permite escribir leyes de la física que cumplan con estos requisitos. Cada punto en el manifold se distingue de los demás puntos por un set de números o coordenadas que lo identifican. Cuantas dimensiones tiene un manifold es el número mínimo de etiquetas o coordenadas que necesito para que esta identificación sea clara y no contenga ambiguedades. El manifold que aparentemente describe el universo que vemos tiene cuatro dimensiones. Tres de espacio y una de tiempo. Tambien hay que tener en cuenta que en el espacio uno se puede mover de atrás para alante, y de alante para atrás, pero en el tiempo no se puede ir para atrás ni para coger impulso. Es "one-way". A esto se le llama un manifold de Lorentz. Uno donde no todas las dimensiones tienen el mismo signo.

1 comentario:

Anónimo dijo...

Te vas a reir. Estaba leyendo tu entrada "¿Existen el espacio vacío y el tiempo por sí solos?" con el sonido apagado. Al final hay un video sobre Einstein y la relatividad, entonces pongo el video y le pongo sonido a mi compu y oigo "De sabio no tiene na' ". Crei que era el sonido del video diciendo que Einstein de sabio no tiene na'!