NeoFronteras

Universo 1+1

Área: Física — Martes, 14 de Septiembre de 2010

Según algunos modelos el Universo podría tener a pequeña escala sólo una dimensión espacial y otra temporal.

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Rodaja espacial y una historia típica obtenida en la teoría de Triangulación Causal Dinámica . Fuente: R. Kommu and M. Sachs, UC Davis.

Hace un tiempo publicábamos en NeoFronteras un artículo en el que se hacia una revisión de las alternativas a las teorías de cuerdas. En varias se esas alternativas se obtenía que la dimensión del espacio a pequeña escala (a la escala de Planck) era menor de tres. Ahora surgen más resultados que apoyan esa misma idea.
Lo malo de la escala de Planck es que es tan pequeña que no hay manera de obtener resultados experimentales sobre qué es lo que sucede a esa escala. Las teorías son libres de proponer toda clase de ideas.
Los intentos en estos últimos cuarenta años de describir la realidad, tanto a pequeña escala como a gran escala, han fracasado, principalmente porque no contamos con una teoría cuántica de la gravedad. Nuestros mejores modelos se basan en variedades riemannianas de tres dimensiones espaciales y una temporal (3+1).
Recordemos que el principal problema de la Relatividad General es la presencia de singularidades, lugares en donde las geodésicas tienen un final y en donde la física deja de tener sentido. Se asume que una buena teoría de la gravedad debe de estar libre de singularidades. En algunos casos esto se consigue con alguna suerte de “espuma cuántica” presente en la escala de Planck.
Quizás, abandonar la visión 3+1 pueda ayudarnos en nuestro empeño de explicar la realidad. Puede que haya dimensiones espaciales que surjan de manera emergente a partir de la propia física del espacio-tiempo. Desde hace tiempo se sospecha que a esa escala de Planck incluso la propia concepción del espacio-tiempo, la “espuma” antes mencionada no tenga el mismo sentido que tiene en el mundo macroscópico. De ahí han surgido, como subproducto de teorías recientes, espacios fractales o de dimensiones menores a las tres habituales del espacio.
Desde un punto de vista filosófico uno esperaría que una buena teoría no solo proporcionara una teoría cuántica de la gravedad consistente, sino que además dé una explicación al origen del propio espacio-tiempo, algo que las teorías de cuerdas no proporcionan.
Steve Carlip, de la Universidad de California en Davis, apunta precisamente a que el espacio-tiempo tenga menos dimensiones que las habituales a la escala de Planck. Aunque parezca contraintuitivo afirma que hay muchos signos que apuntan en esa dirección.
Según él en recientes trabajos de teoría cuántica de lazos, cuerdas, aplicaciones del grupo de renormalización sobre Relatividad General y en otras áreas de la gravedad cuántica se apunta a dos dimensiones del espacio-tiempo en la escala pequeña de Plack. En muchos casos el número de dimensiones simplemente colapsa, conforme la escala se reduce, en un proceso denominado reducción espontánea de la dimensión.
Según sostiene Carlip, a esa escala debe de haber sólo una dimensión espacial y una temporal y la dinámica escoge una dimensión especial preferente de entre las tres posibles. Esta dimensión preferente estaría determinada clásicamente y entonces sería alternada al azar por los procesos físicos que estén operando a esas escalas. Esto recuerda un poco a las teorías de variables ocultas propuestas hace tiempo para explicar los extraños resultados de la Mecánica Cuántica.
Carlip admite que todavía la idea es muy especulativa, de hecho, la parrafada anterior no está sostenida en el artículo original por ningún aparato matemático y está expresado solamente por lenguaje normal. Pero a diferencia de otros teóricos de la gravedad cuántica, Carlip da pistas del tipo de experimentos que podrían demostrarla. Según él, el mecanismo que propone y que rompe la invarianza Lorentz a la escala de Planck produciría violaciones de esa invarianza que podrían ser aumentados a escalas grandes en las que podrían ser observables, incluso cuando esas violaciones fueran muy pequeñas a la escala de Planck. Esto también podría dar problemas a una posible teoría de este tipo si esas violaciones son magnificados en exceso, pues ya se han puesto límites observacionales a ese tipo de efectos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3238

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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11 Comentarios

  1. Miky:

    Si comprendí correctamente según esté nuevo tanteo teórico el espacio 3D colapsaría en las singularidad que vendrían a funcionar como un operador rotacional que originaria una dimensión de espacio mientras que el tiempo que se dentendría en el horizonte de eventos y reanudaría su tic tac al cruzar dicha singularidad para formar un plano espacio tiempo.

    Si lo que entendí es correcto se podría probar esto si se lograra robar que información cruza dicho singularidad. como si fueran bit

    O tal ves es que nuestro espacio es ta contenido en una dimensión, como si fuera una irregularidad de dicha dimensión; algo similar a lo de las dimensiones en-ruladas de la teoría de las cuerdas…

    Como sea que el tiempo esté promete mucho para lograr predicciones que se puedan probar en un futuro.

  2. lluís:

    Me pregunto si una teoría cuántica de la gravedad consistente no daría por sí misma una explicación del espacio-tiempo.

  3. NeoFronteras:

    Estimado Lluis:
    Pues eso es lo que pensamos muchos. Se viene especulando con esa idea desde hace décadas. Es ahora cuando se vislumbra un algo, pero como no tenemos tal teoría todavía…
    Da la impresión de que muchas de estas nuevas aproximaciones apuntan hacia algo común. Probablemente ninguna de ellas es totalmente correcta, pero consiguen “ver” algo. Como no están basadas en premisas incoherentes ni en cálculos inconsistentes se llega a resultados más o menos razonables, pero no son completamente correctas.
    Es una pena que no se financia más este tipo de cosas. Y menos mal que al menos está el Perimeter.

    Quizás sea necesario desarrollar alguna matemática básica.

  4. lluís:

    Pues sí, no puedo estar más de acuerdo en que no se financien más estas investigaciones.Quizás las encuentren demasiado “filosóficas” y poco rentables en términos de aplicabilidad práctica y económica.Menos mal que, efectivamente, hay un Perimeter.Creo que Smolin está por ahí.

  5. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    ¿Ha querido decir que “no se financien”?

  6. joabbl:

    Ojalá esos centros punteros como el Perimeter acaben descubriendo la ansiada teoría cuántica de la gravedad, aunque por lo que yo sé hasta ahora no han encontrado nada digno de mención. Por supuesto que hay que seguir intentándolo, pero como yo tengo más bien una visión romántica de estas cosas simplemente diré que Einstein descubrió lo que descubrió sin trabajar en ningún centro de campanillas, siendo simplemente “técnico de patentes de tercera clase” o algo así y trabajando en sus ratos libres. Quizá ya haya pasado esa época de individualidades, o tal vez no…

    Saludos

  7. lluís:

    Grave error el mio, Neo.Por supuesto que me equivoqué.Todavia me queda algo de coherencia.Claro y directo:ojalá tuvieran más financiación.

  8. tomás:

    Yo tengo la secreta esperanza -sólo la confío a los amigos- de que prescindir del tiempo podría ayudar, pero mis incursiones en matemáticas nuevas, cuando las clásicas las tengo muy olvidadas se limitan a los números primos que ejercen sobre mí una irresistible fascinación.

  9. joabbl:

    Tomás : Tal vez hayas oído hablar de Julian Barbour. Tiene un libro llamado precisamente The End of Time. No lo he leído, pero me consta que trata justamente de eso : un intento de unificar la mecánica cuántica y la RG a través de la eliminación del tiempo. Puedes echar un ojo a su página web :
    http://www.platonia.com/

    Personalmente no sé qué opinar de todos estos intentos de unificación. Hasta la fecha me parecen tan ingeniosos/interesantes como estériles. Seguiremos esperando.

    Saludos

  10. tomás:

    Muy estimado joabbl: Agradezco mucho tu información. Intentaré conseguir ese libro. ¡Y yo que creía estar sólo desde hace tantos años, que sólo hablaba de este tema con mis hijos porque temía que me tomasen por loco! Recientemente Neo me informó de un artículo en “Investigación y Ciencia” en el que el autor defiende lo mismo.
    Cuando, aquí, en esta web, empecé a insinuar algo, muy prudentemente, -el también muy admirado por mí- RicardM debió apiadarse y me aclaró las tres partes en que dividimos el tiempo. Como es natural, agradezco su buena intención, pues sospecho que su ocupación es muy valiosa. No sabes cuantas satisfacciones me proporciona el tratar con personas como todos vosotros.
    Un saludo muy agradecido.

  11. Jose:

    ¿A qué velocidad se desplaza la luz en un espacio unidimensional?
    Si en el momento del Big Bang el universo tenía menos dimensiones espaciales, y velocidad de la luz era superior, tal vez podríamos prescindir de la teoría de la gran inflación…

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