Los físicos se plantean que las dimensiones surgieron al enfriarse el universo
El espacio habría aparecido en un cosmos en el que al principio sólo existía el tiempo
La historia científica de la creación, con la que comulgan tanto físicos como
cosmólogos, según la cual el universo tuvo su origen en una gran explosión (big
bang), parece explicarlo casi todo, con una llamativa excepción: ¿De dónde vinieron
las dimensiones? Los científicos intentan recrear el proceso por el que surgieron el
tiempo y el espacio.
En el principio no había gran necesidad de físicos. El universo, en el momento de la creación, no
estaba regido por las cuatro fuerzas diferentes observadas en tiempos posteriores, sino sólo por
una única superfuerza. En lugar de una variedad de distintas partículas sólo existía la pequeña
masa primordial, la abuela de todas las partículas, lista para explotar en el big bang o gran
explosión.
Vino entonces la detonación, proporcionando a los científicos algo lioso que estudiar. Al enfriarse
el recién nacido universo, la fuerza única se escindió en cuatro fuerzas, radiando a través de las
cuatro dimensiones del espacio y el tiempo, y las diferentes clases de partículas brotaron de una
en una. Esta historia científica de la creación, con la que comulgan tanto físicos como cosmólogos,
parece explicarlo casi todo con una llamativa excepción: ¿de dónde vinieron las dimensiones?
Ahora algunos físicos añaden un nuevo toque al cuento edénico. Un trabajo publicado
recientemente en la revista Physical Review Letters sugiere que las dimensiones, como las fuerzas
y las partículas, podrían haber surgido al enfriarse el universo. Aunque la idea está aún en un
estadio muy preliminar, a los físicos les intriga la posibilidad de que la realidad puede haber
comenzado con una sola dimensión: el tiempo. Al descender las temperaturas en los momentos
posteriores a la explosión primordial, surgieron las dimensiones espaciales -longitud, anchura y
altura-. La creación no fue sólo un asunto de 'hágase la luz', sino también de 'hágase el espacio'.
'Esto nos da la oportunidad, por primera vez, de investigar lo que entendemos por espacio', dice
Andrew G. Cohen, un físico de la Universidad de Boston que escribió este trabajo junto con Nima
Arkani-Hamed, de la Universidad de California, y Howard Georgi, de la de Harvard. 'Todos nos
entusiasmamos mucho cuando nos dimos cuenta de que ésta era una forma de encontrar un
asidero para esta idea'.
Durante décadas los físicos se han sentido inclinados a dar por supuesto el espacio, como un telón
de fondo eterno, el escenario en el que comulgan las partículas y las fuerzas y la realidad se
despliega. El nuevo estudio forma parte de un intento creciente de invertir esto. Desde este punto
de vista que está emergiendo, es el espacio lo que es secundario y surge de la interacción de
nuevos tipos de partículas, partículas que sólo empezaron a existir al enfriarse el universo. En
todas partes los teóricos de este campo están volviendo a examinar lo que habían dado por
supuesto: la naturaleza del espacio, e incluso la del tiempo. Un equipo del Fermi National
Accelerator Center ha llegado a su propia versión de las partículas generadoras de dimensiones.
'Todo el mundo piensa que el espacio-tiempo debería ser una conclusión en lugar de una premisa
en una teoría fundamental', dice Nathan Seiberg, un teórico del Instituto de Estudios Avanzados
de Princeton, Nueva Jersey.
La explicación de cómo las ideas fundamentales, como la del espacio, surgen de las partículas es
una tradición de la física. Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. La luz es
transportada por los fotones, la gravedad por los gravitones, y la poderosa fuerza nuclear por los
gluones. En las temperaturas y energías extremas del big bang, las partículas generadoras de
materia y las que transmiten fuerzas estaban fundidas en una única sustancia primigenia, y sólo
más tarde se separaron.
Del punto a la línea, de la línea al plano y del plano al volumen
La explicación de cómo las ideas fundamentales, como la del espacio, surgen de las partículas es
una tradición de la física. Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. La luz es
transportada por los fotones, la gravedad por los gravitones, y la poderosa fuerza nuclear por los
gluones. En las temperaturas y energías extremas del big bang, las partículas generadoras de
materia y las que transmiten fuerzas estaban fundidas en una única sustancia primigenia, y sólo
más tarde se separaron.Del punto a la línea, de la línea al plano y del plano al volumen
Al ir alcanzando energías más y más altas con sus aceleradores de partículas, los físicos creen que
se están aproximando a temperaturas y energías que existían anteriormente en el universo, y que
se están acercando a los orígenes de las partículas y las fuerzas. Hasta el momento, el espacio se
ha resistido a este método y ha seguido siendo ese inefable algo que simplemente está ahí.
Para hacerse una idea de cómo pudieron las partículas crear el espacio es preciso imaginar un
mundo anterior sin dimensiones, que consistiera en un solo punto. El movimiento no existiría en
este ámbito claustrofóbico. No habría direcciones en las cuales moverse. Podría haber otros
mundos también formados por un punto, cada uno de ellos aislado en el vacío. Supongamos que
al comenzar el enfriamiento, éste condujo a la aparición de un grupo de partículas que portaban
una fuerza que permitía a un habitante prisionero en un mundo puntual moverse desde su punto
al siguiente y al siguiente, siguiendo una senda marcada. El resultado sería un mundo de una sola
dimensión con la forma de una línea ondulada. Los habitantes podrían ir hacia atrás y hacia
delante pero a ningún otro sitio. Otros mundos lineales también se podrían haber formado en esta
etapa, pero todos serían mutuamente inaccesibles, hasta que el universo se enfrió más y las
partículas generadoras de dimensiones se hicieron lo bastante fuertes como para permitir el
movimiento en una nueva dirección.
Ahora los mundos lineales de una sola dimensión se podrían unir para formar mundos
bidimensionales con forma de planos ondulados. Los habitantes de cada ámbito podrían moverse
a derecha e izquierda y adelante y atrás, pero no hacia arriba y hacia abajo.
Dejemos que el universo se enfríe otro poco, y las partículas se harán más fuertes, inaugurando el
movimiento en la tercera dimensión. Los mundos planos inconexos se podrían vincular para
formar el espacio tridimensional conocido, donde uno puede emprender camino en tres
direcciones distintas.
Pero ¿por qué detenerse aquí? Antes de que el universo alcanzara su estado actual quizá surgieron
otras dimensiones, puede incluso que las dimensiones adicionales exigidas por la teoría de las
supercuerdas.
Como suelen explicarlo los físicos, estas dimensiones adicionales no son evidentes porque están demasiado enrolladas y son demasiado pequeñas como para detectarlas.
El espacio habría aparecido en un cosmos en el que al principio sólo existía el tiempo
La historia científica de la creación, con la que comulgan tanto físicos como
cosmólogos, según la cual el universo tuvo su origen en una gran explosión (big
bang), parece explicarlo casi todo, con una llamativa excepción: ¿De dónde vinieron
las dimensiones? Los científicos intentan recrear el proceso por el que surgieron el
tiempo y el espacio.
En el principio no había gran necesidad de físicos. El universo, en el momento de la creación, no
estaba regido por las cuatro fuerzas diferentes observadas en tiempos posteriores, sino sólo por
una única superfuerza. En lugar de una variedad de distintas partículas sólo existía la pequeña
masa primordial, la abuela de todas las partículas, lista para explotar en el big bang o gran
explosión.
Vino entonces la detonación, proporcionando a los científicos algo lioso que estudiar. Al enfriarse
el recién nacido universo, la fuerza única se escindió en cuatro fuerzas, radiando a través de las
cuatro dimensiones del espacio y el tiempo, y las diferentes clases de partículas brotaron de una
en una. Esta historia científica de la creación, con la que comulgan tanto físicos como cosmólogos,
parece explicarlo casi todo con una llamativa excepción: ¿de dónde vinieron las dimensiones?
Ahora algunos físicos añaden un nuevo toque al cuento edénico. Un trabajo publicado
recientemente en la revista Physical Review Letters sugiere que las dimensiones, como las fuerzas
y las partículas, podrían haber surgido al enfriarse el universo. Aunque la idea está aún en un
estadio muy preliminar, a los físicos les intriga la posibilidad de que la realidad puede haber
comenzado con una sola dimensión: el tiempo. Al descender las temperaturas en los momentos
posteriores a la explosión primordial, surgieron las dimensiones espaciales -longitud, anchura y
altura-. La creación no fue sólo un asunto de 'hágase la luz', sino también de 'hágase el espacio'.
'Esto nos da la oportunidad, por primera vez, de investigar lo que entendemos por espacio', dice
Andrew G. Cohen, un físico de la Universidad de Boston que escribió este trabajo junto con Nima
Arkani-Hamed, de la Universidad de California, y Howard Georgi, de la de Harvard. 'Todos nos
entusiasmamos mucho cuando nos dimos cuenta de que ésta era una forma de encontrar un
asidero para esta idea'.
Durante décadas los físicos se han sentido inclinados a dar por supuesto el espacio, como un telón
de fondo eterno, el escenario en el que comulgan las partículas y las fuerzas y la realidad se
despliega. El nuevo estudio forma parte de un intento creciente de invertir esto. Desde este punto
de vista que está emergiendo, es el espacio lo que es secundario y surge de la interacción de
nuevos tipos de partículas, partículas que sólo empezaron a existir al enfriarse el universo. En
todas partes los teóricos de este campo están volviendo a examinar lo que habían dado por
supuesto: la naturaleza del espacio, e incluso la del tiempo. Un equipo del Fermi National
Accelerator Center ha llegado a su propia versión de las partículas generadoras de dimensiones.
'Todo el mundo piensa que el espacio-tiempo debería ser una conclusión en lugar de una premisa
en una teoría fundamental', dice Nathan Seiberg, un teórico del Instituto de Estudios Avanzados
de Princeton, Nueva Jersey.
La explicación de cómo las ideas fundamentales, como la del espacio, surgen de las partículas es
una tradición de la física. Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. La luz es
transportada por los fotones, la gravedad por los gravitones, y la poderosa fuerza nuclear por los
gluones. En las temperaturas y energías extremas del big bang, las partículas generadoras de
materia y las que transmiten fuerzas estaban fundidas en una única sustancia primigenia, y sólo
más tarde se separaron.
Del punto a la línea, de la línea al plano y del plano al volumen
La explicación de cómo las ideas fundamentales, como la del espacio, surgen de las partículas es
una tradición de la física. Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. La luz es
transportada por los fotones, la gravedad por los gravitones, y la poderosa fuerza nuclear por los
gluones. En las temperaturas y energías extremas del big bang, las partículas generadoras de
materia y las que transmiten fuerzas estaban fundidas en una única sustancia primigenia, y sólo
más tarde se separaron.Del punto a la línea, de la línea al plano y del plano al volumen
Al ir alcanzando energías más y más altas con sus aceleradores de partículas, los físicos creen que
se están aproximando a temperaturas y energías que existían anteriormente en el universo, y que
se están acercando a los orígenes de las partículas y las fuerzas. Hasta el momento, el espacio se
ha resistido a este método y ha seguido siendo ese inefable algo que simplemente está ahí.
Para hacerse una idea de cómo pudieron las partículas crear el espacio es preciso imaginar un
mundo anterior sin dimensiones, que consistiera en un solo punto. El movimiento no existiría en
este ámbito claustrofóbico. No habría direcciones en las cuales moverse. Podría haber otros
mundos también formados por un punto, cada uno de ellos aislado en el vacío. Supongamos que
al comenzar el enfriamiento, éste condujo a la aparición de un grupo de partículas que portaban
una fuerza que permitía a un habitante prisionero en un mundo puntual moverse desde su punto
al siguiente y al siguiente, siguiendo una senda marcada. El resultado sería un mundo de una sola
dimensión con la forma de una línea ondulada. Los habitantes podrían ir hacia atrás y hacia
delante pero a ningún otro sitio. Otros mundos lineales también se podrían haber formado en esta
etapa, pero todos serían mutuamente inaccesibles, hasta que el universo se enfrió más y las
partículas generadoras de dimensiones se hicieron lo bastante fuertes como para permitir el
movimiento en una nueva dirección.
Ahora los mundos lineales de una sola dimensión se podrían unir para formar mundos
bidimensionales con forma de planos ondulados. Los habitantes de cada ámbito podrían moverse
a derecha e izquierda y adelante y atrás, pero no hacia arriba y hacia abajo.
Dejemos que el universo se enfríe otro poco, y las partículas se harán más fuertes, inaugurando el
movimiento en la tercera dimensión. Los mundos planos inconexos se podrían vincular para
formar el espacio tridimensional conocido, donde uno puede emprender camino en tres
direcciones distintas.
Pero ¿por qué detenerse aquí? Antes de que el universo alcanzara su estado actual quizá surgieron
otras dimensiones, puede incluso que las dimensiones adicionales exigidas por la teoría de las
supercuerdas.
Como suelen explicarlo los físicos, estas dimensiones adicionales no son evidentes porque están demasiado enrolladas y son demasiado pequeñas como para detectarlas.