UN EQUIPO DE INVESTIGADORES PROPONE UN REVOLUCIONARIO EXPERIMENTO PARA AVERIGUAR CUÁL ES LA VERDADERA NATURALEZA DE LA REALIDAD

un equipo de investigadores propone un revolucionario experimento para averiguar cual es la verdadera naturaleza de la realidad
un equipo de investigadores propone un revolucionario experimento para averiguar cual es la verdadera naturaleza de la realidad
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UN EQUIPO DE INVESTIGADORES PROPONE UN REVOLUCIONARIO EXPERIMENTO PARA AVERIGUAR CUÁL ES LA VERDADERA NATURALEZA DE LA REALIDAD

 

UN EQUIPO DE INVESTIGADORES PROPONE UN REVOLUCIONARIO EXPERIMENTO PARA AVERIGUAR CUÁL ES LA VERDADERA NATURALEZA DE LA REALIDAD
¿Y si el cosmos tiempo no es continuo, sino que está fraccionado en pequeñas «piezas»?

¿Qué pasaría si el tejido mismo de la realidad en que vivimos no fuera continuo sino que estuviera fragmentado, esto es, fraccionado en pequeñas partes, igual que la materia? La cuestión apunta directamente al corazón de las hipotesis más fundamentales de la Física, y condiciona el modo en que el cosmos y el tiempo influyen sobre nuestra propia existencia.

en cambio, probar experimentalmente cuál es la autentica naturaleza del cosmos y el tiempo ha resultado imposible, debido a la enorme cantidad de energía que sería necesaria para explorar el Cosmos a escalas tan pequeñas. Incluso actualmente. Un equipo internacional de astrónomos del GrailQuest, el Laboratorio de Astronomía de Rayos Gamma pra la Exploración Cuántica del Cosmos Tiempo, en efecto, acaba de proponer un nuevo y ambicioso plan para conseguirlo.

En un artículo recién aparecido en arXiv.org, los expertos explican que se podría utilizar una flota de pequeñas naves con la única misión de detectar los sutiles cambios de la velocidad de la luz, la piedra angular de algunas de las hipotesis más imponentes que tenemos sobre la naturaleza y el funcionamiento del Cosmos. Si al final resultara que, efectivamente, el espacio-tiempo se divide en pedacitos, sería el comienzo para una comprensión completamente nueva de la realidad.
Pero veamos. La duda «¿qué son el cosmos y el tiempo?» tiene centenares, si no miles, de años de antigüedad. Y la contestación moderna a la cuestión se basa, curiosamente, en dos pilares teóricos que resultan incompatibles entre sí: la hipotesis general de la Relatividad de Einstein y la Mecánica Cuántica.
Relatividad: un espacio-tiempo continuo

 

Para la primera, el cosmos y el tiempo están íntimamente entrelazados en una estructura unificada de cuatro dimensiones, el espacio-tiempo, en la que se sustenta nuestro Cosmos. Según la Relatividad General, este espacio-tiempo es continuo, lo que significa que no hay «huecos» ni «divisiones» en ninguna parte.

Todo el espacio-tiempo consiste en una estructura suave, continua y sin fisuras. asimismo, el espacio-tiempo mismo no sería solo un «escenario» para que la materia, los mundos, los astros, las galaxias y tambien nosotros mismos representemos nuestro papel. Lejos de eso, sería además un jugador activo en la partida de la realidad: su capacidad para deformarse y curvarse, como ejemplo, nos proporciona la experiencia de la gravedad.

Mecánica Cuántica: todo se divide en partes
En el otro lado, un montón de reglas a las que llamamos Mecánica Cuántica, gobierna con mano férrea las posibles interacciones entre las partículas, las «cosas» más pequeñas del Cosmos. Y resulta que para la Mecánica Cuántica la mayor parte de nuestras experiencias cotidianas no son fluidas y contínuas, sino que están divididas, fragmentadas en pequeñas partes. En diferentes palabras, todo lo que nos rodea está «cuantizado». La energía, el impulso, el giro y la mayor parte de las propiedades de la materia, empezando por su propia estructura, vienen en pequeños paquetes discretos, o «cuantos».Y lo que es más, la Mecánica Cuántica misma se divide en dos partes muy distintas. Por un lado, están las partículas que nos son familiares en nuestras experiencias cotidianas, como los electrones o los protones. Y eso son, nitidamente, piezas pequeñas que se unen para formar diferentes mayores. Por el otro, están los campos cuánticos. En el planeta subatómico, en efecto, cada tipo de partícula está asociada a un campo que se extiende a lo largo y ancho del espaciotiempo. Y cuando pensamos en partículas, en verdad estamos pensando en pequeñas vibraciones de sus campos, que a su vez interactúan con diferentes partículas que además tienen sus propios campos. Y esos campos parecen ser continuos…

¿Continuo o fragmentado?En resumen, según cómo lo miremos, el Cosmos puede mostrarse suave y contínuo o discreto y fragmentado. ¿Pero qué pasa con el espacio-tiempo? Si usamos los ideas de la Mecánica Cuántica, podríamos llegar a la conclusión de que el tejido mismo de la realidad es discreto, y se divide como lo hacen los píxeles de una pantalla, que poseen identidad individual pero que, juntos, forman imágenes complejas. En ese escenario, lo que experimentamos como movimiento suave y continuo no sería, en verdad, más que una serie de pequeños «saltos» de uno a otro píxel en una cuadrícula cósmica.

Desde hace décadas los físicos tratan de conciliar, sin muy éxito, las leyes de la Relatividad general con las de la Mecánica Cuántica. Algunas de las hipotesis que lo tratan, como la de cuerdas o la de la gravedad cuántica de bucles, predican alguna figura de espacio-tiempo discreto, fraccionado en pequeñas partes, aunque los pronosticos precisas, las interpretaciones y las implicaciones de esa «realidad fragmentada» son incluso poco conocidas. Si fuera factible localizar alguna evidencia de un espacio-tiempo discreto, nos veríamos obligados no solo a reescribir del todo nuestra descripción de la realidad, sino que se abriría una puerta a una auténtica revolución de la Física.

La minúscula fragmentaciónLos expertos dan por supuesto que esa fragmentación espacio-temporal, si es que hay, se revelará solo de las formas más sutiles. De otro modo, ya la habríamos observado. En esa línea, varias hipotesis predicen que si el espacio-tiempo fuera discreto, por lo tanto la velocidad de la luz podría no ser completamente constante, sino que variaría levemente dependiendo de su energía. Una luz muy energética tiene una menor longitud de onda, y si esa longitud de onda se hace lo suficientemente reducida, facultaría «ver» la frgmentación del espaciotiempo.

Sería lo mismo que caminar por la acera con unos pies de tamaño normal, con los que no notaríamos las pequeñas grietas y las irregularidades, y hacerlo después con unos pies microscópicos, con los que tropezaríamos ante cualquier reducida imperfección, disminuyendo nuestra velocidad. En el espacio-tiempo, en cambio, ese cambio tendría lugar a una escala verdaderamente diminuta, y si efectivamente estuviera fraccionado en partes, esa fragmentación solo sería evidente en una escala que es más de mil millones de veces más reducida de la que hoy en dia podemos observar con nuestros instrumentos más poderosos.

Así las cosas, los autores del ensayo proponen un ingenioso sistema para detectar los sutiles cambios de la velocidad de la luz a diferentes niveles de energía, para lo que sería necesario recolectar un gran numero de la luz más energética (y con menor longitud de onda) del Cosmos.

Una flota de navesPara lograrlo, los astrónomos de GrailQuest proponen lanzar una flota de pequeñas naves, cuyo número varía entre una pocas docenas si son más grandes y varios miles si son más pequeñas, para monitorizar continuamente el firmamento en busca de explosiones de rayos gamma, que son las más poderosas de cuantas tienen lugar en el Cosmos.

Dichas explosiones liberan una enorme cantidad de fotones de altísima energía (rayos gamma), que viajarían incluso miles de millones de años anteriormente de alcanzar a la flota de pequeñas naves. Estas registrarían minuciosamente su energía y, sobre todo, las diferencias en los tiempos de llegada a medida que la oleada de rayos gamma de la explosión se extiendera sobre la flota.

De este modo, GrailQuest podría llegar a desvelar si el espacio-tiempo está, o no, fraccionado en pequeñas partes. Si el experimento resultara y revelara que el espacio-tiempo es discreto, y no continuo, las consecuencias serían imprevisibles. En todo suceso, habrá que esperar para saberlo. El ensayo figura parte de una ronda de propuestas a la Agencia Espacial Europea para misiones que se llevarán a cabo entre los años 2035 y 2050. Mientras, podemos continuar calmadamente con los debates teóricos…

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