El show de televisión “La Dimensión Desconocida”, era una zona de la imaginación, una dimensión de la vista, el sonido y la mente, una dimensión tan vasta como el espacio y eterna como el infinito. Todo estaba muy claro, excepto por la parte de espacio y tiempo. El guionista de la serie, Rod Serling nunca lo explicó de forma convincente a los tele-expectadores.

Desde Albert Einstein, los científicos también han estado rascándose la cabeza sobre cómo dar sentido al espacio y al tiempo. Antes de eso, casi todo el mundo pensaba que Isaac Newton lo había descubierto todo.

El tiempo «fluye equitativamente sin relación con nada externo», declaró. El espacio absoluto es también algo propio, «siempre similar e inamovible». No hay nada que ver allí.

Los eventos de la realidad física se realizaron de manera independiente en un escenario neutral donde los actores se paseaban y se inquietaban sin influir en el resto del teatro.

La verificación de la revolución espacial de Einstein, se produjo hace un siglo cuando una expedición de eclipses confirmó la predicción principal, de su teoría general (una cantidad precisa de la luz que pasa cerca del borde de un cuerpo masivo, en este caso el sol). Foto: fuentes.

Bienvenidos al show de la relatividad

Pero las teorías de Einstein, convirtieron el espacio y el tiempo absolutos de Newton en una mezcla relativista; sus ecuaciones sugerían un espacio-tiempo fusionado, un nuevo tipo de escenario en el que los jugadores alteraban el espacio del campo de juego.

Fue un cambio de juego de física. El espacio y el tiempo ya no proporcionaron un fondo sin rasgos para la materia y la energía. Antes independiente y uniforme, el espacio y el tiempo se volvieron inseparables y variables.

Y como Einstein mostró en su teoría general de la relatividad, la materia y la energía deformaron el espacio-tiempo que los rodeaba. Esa simple verdad (¡ja!) Explicó la gravedad. La aparente fuerza de atracción de Newton se convirtió en una ilusión perpetrada por la geometría del espacio-tiempo.

Fue la forma del espacio-tiempo lo que dictó el movimiento de los cuerpos masivos, una justicia simétrica, ya que los cuerpos masivos determinaron la forma del espacio-tiempo.

La verificación de la revolución espacial de Einstein, se produjo hace un siglo cuando una expedición de eclipses confirmó la predicción principal, de su teoría general (una cantidad precisa de la luz que pasa cerca del borde de un cuerpo masivo, en este caso el sol).

Pero el espacio-tiempo siguió siendo misterioso. Como era algo en lugar de nada, era natural preguntarse de dónde venía.

Una nueva geometría

Ahora, una nueva revolución está a punto de responder a esa pregunta, basada en los conocimientos de la otra gran sorpresa de la física del siglo pasado: la mecánica cuántica. La revolución de hoy ofrece el potencial para una nueva versión del currículum del espacio-tiempo, con la ventaja de que tal vez explique por qué la mecánica cuántica parece tan extraña.

«El espacio-tiempo y la gravedad finalmente deben surgir de otra cosa», escribe el físico Brian Swingle en la Revisión Anual de Física de la Materia Condensada de 2018. De lo contrario, es difícil ver cómo la gravedad de Einstein y las matemáticas de la mecánica cuántica pueden conciliar su incompatibilidad de larga data.

La visión de Einstein de la gravedad como la manifestación de la geometría del espacio-tiempo ha sido enormemente exitosa. Pero también lo ha sido la mecánica cuántica, que describe las maquinaciones de la materia y la energía en la escala atómica con una precisión infalible.

Rarezas cuánticas

Sin embargo, los intentos por encontrar una matemática coherente que se adapte a la rareza cuántica con la gravedad geométrica, han encontrado obstáculos técnicos y conceptuales formidables.

Un tipo extraño de espacio-tiempo con una curvatura inusual conocido como anti-espacio de Sitter, ilustrado aquí, no se parece en nada al universo en el que vivimos, pero sin embargo podría proporcionar pistas sobre los procesos cuánticos que pueden ser responsables de producir el espacio-tiempo ordinario. Gráfica: U.Moschella. Seminario Poincare 2005.

Al menos eso ha sido durante mucho tiempo para los intentos de entender el espacio-tiempo ordinario. Pero, las claves de un posible camino hacia el progreso han surgido del estudio teórico de geometrías alternativas del espacio-tiempo; muchas de ellas con propiedades inusuales.

Una de esas alternativas, conocida como anti-espacio de Sitter, es extrañamente curvada y tiende a colapsarse sobre sí misma; en lugar de expandirse como lo hace el universo en el que vivimos. No sería un buen lugar para vivir. Pero como laboratorio para estudiar teorías de la gravedad cuántica, tiene mucho que ofrecer.

«La gravedad cuántica es lo suficientemente rica y confusa; que incluso los universos de juguete pueden arrojar una enorme luz sobre la física»; escribe Swingle, de la Universidad de Maryland.

ACN/Discover magazine/@DiscoverMag

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