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Tres implicaciones totalmente alucinantes de un universo multidimensional

Anonim

Hace casi un siglo, el descubrimiento de Edwin Hubble del desplazamiento de la luz de las galaxias en todas las direcciones de la nuestra, sugería que el espacio en sí estaba creciendo. Combinado con los conocimientos de un puñado de geometrías no euclidianas propuestas, el descubrimiento del Hubble implicó que el cosmos existe en más de las tres dimensiones con las que estamos familiarizados en la vida cotidiana.

Eso es porque partes del cosmos se estaban alejando, pero sin centro físico, sin punto de origen en el espacio tridimensional. Solo piense en un globo inflado visto solo desde la perspectiva de su creciente superficie bidimensional, y extrapole a la inflación cuatridimensional percibida en el espacio tridimensional que podemos ver. Esa perspectiva sugiere que el espacio tridimensional podría ser curvado, doblado o deformado en una cuarta dimensión de la misma forma que la superficie bidimensional de un globo se deforma en una tercera dimensión.

No vemos ni sentimos más dimensiones; Sin embargo, la física teórica predice que deberían existir. Interesante, pero ¿hay implicaciones prácticas? ¿Pueden formar parte de la física aplicada ?

1. Warp Drive

Al enseñar sobre la dimensión, los físicos han usado analogías, como dibujos de algo llamado hipercubo, e incluso la novela Flatland del siglo XIX de Edwin Abbott Abbott. El libro imagina seres bidimensionales que viven en un mundo plano que solo tiene longitud y anchura. Incapaces de percibir una tercera dimensión, los Flatlanders ven solo un plano de visitantes tridimensionales, algo así como la tomografía computarizada o la imagen de resonancia magnética muestra el cuerpo en rebanadas. Dos rebanadas a través de una pierna, una a unos pocos milímetros de la otra, se ven casi iguales, pero una rebanada a través de la cintura o el pecho da una imagen muy diferente. Podemos relacionarnos con esta analogía, imaginando nuestro entorno tridimensional como solo uno de un número infinito de cortes de un entorno cuatridimensional.

Pero al ir más allá de las cuatro dimensiones, se vuelve aún más extraño y muy difícil de visualizar. La teoría principal aquí se llama teoría M, que es una teoría en física que une varios tipos de lo que se llama teoría de supercuerdas. En la teoría M hay un montón de dimensiones, ya sea 10 u 11, dependiendo de quién te lo explique. Además de los tres con los que estamos familiarizados hay dimensiones compactas . Todo está relacionado con fenómenos llamados branas que vibran como cuerdas, pero lo más importante para esta discusión es que las dimensiones extra o compactas no necesariamente tienen que permanecer compactas. Como un jack-in-the box, podría ser posible desempaquetar las dimensiones adicionales, dice Richard Obousy, director de Icarus Interstellar, una organización sin fines de lucro que promueve la investigación de naves espaciales.

"Si una civilización avanzada aprende a manipular dimensiones superiores, podría usarlas para la tecnología, incluida la unidad de deformación", me dijo Obousy, la idea es que algún tipo de descompactación controlada de las dimensiones adicionales podría tener el efecto de exprimirlas o expandirlas. De las tres grandes dimensiones que conocemos. Activa el efecto de compactación en frente de una nave estelar y el efecto de expansión en la parte trasera, y tendrías una unidad de deformación, como mencioné en una publicación anterior.

Pero no empieces a empacar tus vacaciones con Alpha Centauri todavía, porque hay una pequeña complicación que Obousy es la primera en admitir. Hasta el momento, no tenemos ni la más mínima evidencia de que incluso las hipotéticas dimensiones adicionales existan. Algún día, pronto, podríamos obtener alguna evidencia del Gran Colisionador de Hadrones, pero incluso en ese momento, nadie puede suponer si eso llevaría a una tecnología de unidad de deformación.

2. Viaje en el tiempo

El tiempo generalmente se considera una dimensión, incluso si no es una dimensión espacial, y ciertamente nos estamos moviendo a lo largo del eje del tiempo muy bien. No poseemos tecnología para retroceder y cambiar la historia. Si pudiéramos encontrar una manera de pasar por otras dimensiones, la analogía del globo nos dice que debería permitir un tipo de tunelización a lugares que se vean distantes de la perspectiva de las tres dimensiones que percibimos.

Sin embargo, es mucho menos claro si podríamos hacer un túnel hacia otros períodos de tiempo, futuros o pasados. Cualquier fan de Star Trek sabe que la filosofía del viaje en el tiempo hacia el pasado es alucinante, porque puedes cambiar la historia, evitar la serie de eventos que causaron tu existencia en primer lugar, yada, yada, yada. Pero viajar en el tiempo hacia el futuro, acelerando desde el movimiento habitual hacia el futuro de un minuto por minuto, un año por año, no requiere filosofía. Además, sabemos cómo hacerlo.

Se llama dilatación del tiempo, se predice por la teoría de la relatividad especial de Einstein, y sucederá si aceleramos una nave espacial a una fracción significativa de la velocidad de la luz. Viaje muy cerca de la velocidad de la luz ( c ), y el tiempo se ralentiza desde su perspectiva y la desaceleración se cuantifica mediante una variable conocida como el factor gamma . En un barco que se mueve justo por debajo de 0.87c, el factor gamma = 2; así, desde la perspectiva de los observadores de la Tierra, el viajero avanza 2 minutos hacia el futuro por cada minuto que parece pasar a bordo del barco. En 0.94c, gamma = 3, y aumenta más dramáticamente a medida que la nave se acerca asintóticamente a la velocidad de la luz. En 0.9992c, por ejemplo, el gamma llega a 25, lo que puede hacerte avanzar notablemente hacia el futuro si te mantienes a esa velocidad el tiempo suficiente. Haga un viaje de ida y vuelta a la estrella Vega, ubicada a 25 años luz de distancia, y pasarán dos años para usted y sus amigos a bordo del barco (envejecerán dos años y acumularán dos años de recuerdos), pero llegarán Tierra, encontrarás que has saltado por delante durante medio siglo.

Realmente sucedería; estamos seguros, porque la dilatación del tiempo ha sido probada con partículas subatómicas en aceleradores. No podemos hacerlo ahora con la gente, pero la capacidad de las velocidades relativistas es solo cuestión de tiempo (disculpe el juego de palabras), ya que podría suceder con una tecnología que podría estar justo sobre el horizonte, a saber, la fusión nuclear.

3. Agujeros de gusano atravesables

Otro medio de transporte hecho posible por un cosmos multidimensional es los agujeros de gusano. Cuando Carl Sagan necesitaba una forma realista para que los humanos recorrieran distancias interestelares para su historia de contacto, consultó al físico teórico Kip Thorne. Trabajando con un par de sus mejores estudiantes graduados en el Instituto de Tecnología de California, Thorne elaboró ​​las ecuaciones que muestran que, efectivamente, había una manera: un agujero de gusano estable y atravesable, o incluso un sistema de túneles de este tipo que unen diferentes áreas del espacio. hora.

Esto fue más de una década antes de que Miguel Alcubierre demostrara que la teoría de la relatividad general de Einstein permitía el impulso warp del estilo Star Trek, por lo que Sagan vio el concepto de agujero de gusano como el único medio científicamente válido por el cual su protagonista, Ellie Arroway, podría ser transportado a través de la galaxia lo suficientemente rápido para satisfacer las demandas de la historia.

Una civilización avanzada podría construir un sistema de túneles dependientes de los agujeros de gusano que conecten diferentes puntos del tejido espacio-temporal, esencialmente dibujando los puntos de salida y llegada en el tejido muy cerca entre sí a través de una dimensión. Si pudiéramos hacerlo, podríamos tener un portal de entrada cercano, en algún lugar del Sistema Solar interior, que conduzca a un punto de salida en nuestro destino, por ejemplo, un sistema estelar cercano con un planeta similar a la Tierra. En ciencia ficción, es el concepto de una puerta estelar.

Debido a los hallazgos matemáticamente complejos derivados de las ecuaciones en la relatividad general conocidas como ecuaciones de campo de Einstein, la tecnología que puede deformar el espacio, ya sea para urdimbre o agujeros de gusano atravesables, requeriría un fenómeno llamado energía negativa. Intuitivamente, es difícil visualizar qué es la energía negativa, pero su existencia es consistente con un área bien establecida de la física conocida como teoría cuántica de campos. De hecho, utilizando la tecnología de la óptica cuántica y un fenómeno llamado efecto Casimir, los físicos han producido un tipo de energía negativa ya en pequeñas cantidades (energía de vacío negativa). La naturaleza lo produce en grandes cantidades, pero solo mediante el uso de enormes concentraciones de gravedad, que no podemos producir artificialmente.

Según Eric Davis, Físico de investigación sénior del Instituto de Estudios Avanzados de Austin, Texas, experto en conceptos de propulsión más rápidos que la luz, la forma más prometedora de hacerlo es con un dispositivo óptico cuántico llamado Ford-Svaiter. espejo. No es algo que alguien haya construido todavía, pero se puede construir. Concentraría la energía negativa del vacío. Si lo haces con un pequeño espejo Ford-Svaiter, produciría un mini agujero de gusano, pero Davis dice que el dispositivo podría ampliarse para hacer los agujeros de gusano más grandes y, finalmente, lo suficientemente grande como para que una nave espacial ingrese. La navegación para encontrar un punto de salida sería complicada al principio, pero teóricamente es posible colocar los espejos del Ford-Svaiter en diferentes puntos para crear una especie de sintonizador, por ejemplo, desde algún lugar cerca de la Tierra hasta un punto cercano a un planeta similar a la Tierra. Planeta en un sistema estelar cercano.

Una vez que se construya el primer agujero de gusano con puntos de entrada y salida estables, tendremos una manera de ir y venir entre la Tierra y nuestro primer destino interestelar. Podríamos explorar ese sistema estelar, y sin duda lo haríamos, especialmente si contiene un planeta habitable que podamos colonizar, pero también podríamos usarlo como un punto de partida para ir más allá. Así, poco a poco, podríamos crear una especie de red de agujeros de gusano, en nuestro pequeño rincón de la galaxia.

O, quizás, en algún momento, nuestro túnel puede conectarse a una red ya existente similar a lo que Sagan imaginó. En ese caso, es mejor que nos aseguremos de aprender las reglas, ya que puede haber tráfico.

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