Respuestas a Sugerencias: Espacio-tiempo III

Soy un poco despistado ye he dejado un poco de lado la serie de Post en los que intento responder de una forma lo más asequible posible (y con mis limitados conocimientos) las preguntas que Plunder planteó en Sugerencias.

Podéis encontrar algunas de las preguntas planteadas ya respondidas en los post anteriores:

Espacio-Tiempo I

Espacio-Tiempo II

¿Se puede viajar en el tiempo? Mejor dicho, ¿qué haría falta para viajar en el tiempo?

Esta es una pregunta que se han planteado multitud de físicos y que se ha usado en innumerables argumentos de ciencia ficción.

Para la primera pregunta debo dar dos respuestas. Para empezar, debo decir que YA estamos viajando en el tiempo, pues que todos “avanzamos” temporalmente.

Esto puede parecer una obviedad bastante tonta, pero no lo es tanto a  al luz de la relatividad especial. Cada punto del espacio tiempo tiene unas coordenadas distintas de espacio (por ejemplo, yo estoy en mi casa y tú en la tuya), pero también unas coordenadas distintas de tiempo.

Según la relatividad especial si tu ves un objeto viajando a enorme velocidad, verás su tiempo y su espacio deformados: en concreto verás una contracción espacial (lo verás “aplastado”)  y una dilatación temporal (verás que su reloj va más despacio que el tuyo). En resumen, dos observadores en el mismo lugar pero con diferente velocidad tienen relojes que marchan a ritmos diferentes. Pero esto realmente sólo se nota a velocidades extraordinariamente grandes.

OJO, esta explicación no es para nada exhaustiva y por tanto no se le pueden dar muchas vueltas porque si lo haces terminarás con un cacao mental impresionante. Lo digo por propia experiencia xD Si alguien quiere que le explique esto en mayor profundidad, que lo diga (pero la respuesta merecerá un post propio y no cortito precisamente).

Un ejemplo (bastante clásico): si tu coges una nave espacial y decides ir de visita a Alfa Centauri, la estrella más cercana a Sol y que está a algo más de 4 años luz, y lo haces con velocidades relativistas (cercanas a la de la luz) ocurrirá una cosa muy interesante:

Yo estoy en la tierra y tengo un reloj. Cuando llegas allí me mandas una  señal de radio que claro, como va a la velocidad de la luz,  tarda 4 años en llegarme. La señal me llega 12 años después de que te fuiste. Sé que debo restarle 4 años que es lo que ha tardado la señal. Por tanto, sé que has tardado 8 años.

Tú estabas en la nave espacial con un reloj. Sales de la tierra y llegas a Alfa Centauri: pero tú, según tu reloj has tardado 9 meses.

Desconcertante ¿verdad?

Pues imagina que lo llevas a un extremo: Puedes pasar 10 años viajando… pero en la tierra habrán pasado 200 años. ¿Has viajado o no al futuro?

Por tanto se puede decir que todos viajamos en el tiempo hacia el futuro… pero lo hacemos a “velocidades diferentes”.

Seguramente, cuando alguien dice “viajar en el tiempo” no se refiere a viajar hacia el futuro (que ya hemos visto que es teóricamente posible), sino tener la libertad de viajar hacia el pasado o el futuro con toda libertad.

Ese tema es bastante más complicado y la verdad, lo que sé de él es más por divulgación científica que por estudios propios en el tema xDD

A bote pronto, el viaje hacia el pasado no está impedido por las leyes físicas. Las ecuaciones de Einstein de la relatividad general tienen un conjunto de soluciones, llamadas soluciones “cíclicas de tiempo cero” o de Göddel en honor del matemático Kurt Göddel, que fue quién las encontró. El caso es que según estas soluciones se puede viajar al pasado. Pero carecen de sentido físico (paradojas temporales) y de comprobación experimental. Pero bueno, ahí está el agujero. En cualquier caso, mucho cuidado. No todas als soluciones matemáticas tienen sentido físico, por lo que la presencia de esta solución no demuestra nada, únicamente significa que las ecuaciones no niegan explícitamente la posibilidad de viajar al pasado.

Eso ha hecho que unos cuantos físicos se pongan a buscar una prueba de que sí son posibles, aunque sean en condiciones completamente irrealizables tecnológicamente. Sobre esto hay en desarrollo varas ideas por ahí, pero hasta ahora no han tenido ningún éxito.

Por otro lados otros físicos buscan demostrar que son imposibles.  Sin embargo, tampoco han tenido éxito. Uno de estos físicos es por ejemplo, Hawking, que deseaba desarrollar una “ley de protección temporal” (bueno, en realidad se quedó en una “conjetura”), pero al parecer no lo consiguió. Es que a los físicos eso de violar la causalidad nos pone los pelos de punta xD

Los debates filosóficos son otro asunto, al igual que todas las reflexiones que hay en literatura y cine sobre ir al pasado y matar a tu abuelo. Hawkings propuso, en este sentido, que la ausencia presente de viajeros del futuro era una prueba de la imposibilidad de viajar en el tiempo.

Sin embargo lo que parece estar bastante claro, al menos en muchas propuestas realizadas, es que no se podría viajar hacia el pasado más allá del momento en que se creó la máquina del tiempo. Así que si la máquina se crea mañana mismo, yo no podría volver al día de hoy. Eso sí, podría volver desde 2010 al día de mañana.

Vamos que a día de hoy es un debate abierto (y sin visos de cerrarse en breve).

¿Que haría falta? Hay múltiples propuestas en el aire y cada una requiere distintos objetos y situaciones, desde poder manejar un agujero negro hasta supercuerdas. No voy a entrar en detalle en estas posibilidades, porque son bastante y algunas con detalles que requerirían muchas explicaciones antes.

Para cualqueira que tenga curiosidad por el tema puede consultar la siguiente página de la wikipedia, donde vienen los principales métodos resumidos.

Respuesta a sugerencias: espacio-tiempo II

Plunder me pidió que hablara sobre el espacio-tiempo y me planteó una serie de dudas. Las primeras ya las respondí, pero refrescaré cual fue su lista de preguntas:

Paso a hacer una petición. Va sobre el espacio-tiempo, y reconozco que como no entiendo nada del tema tampoco sé cómo plantear mis dudas. Así que van de manera muy alocada:

¿Qué es el espacio? ¿Qué es el tiempo? ¿Existiría el tiempo si no existiera su medición (o sea, el hombre)? ¿Qué es el continuo espacio-tiempo? ¿Se puede separar éste en espacio y tiempo? ¿Se puede viajar en el tiempo? Mejor dicho, ¿qué haría falta para viajar en el tiempo? ¿Se puede plegar el tiempo? ¿Qué son los agujeros de gusano? ¿Qué tienen que ver con todo esto los agujeros negros? ¿Existen distintos tiempos? Y si así fuera, ¿esos distintos tiempos existen a la vez? Es decir, ¿se están desarrollando en este mismo instante un presente, un pasado y un futuro?

¿Qué es el continuo espacio-tiempo?

La dificultad de responder a esta rpegunta es precisamente la misma que en las anteriores: explicar “qué es” es extremadamente difícil.

Hay dos posibles respuestas. La más sencilla es decirte que el espaico-tiempo es lo que tu conoces instintivamente: dimensiones espaciales y un desarrollo temporal.

La otra respuesta es resumirte que el espaico tiempo no es otra cosa que una geometría que explica muy bien muchas cosas que se observan en la naturaleza.Esta geometría está compuesta por cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal. Aunque podría haber más dimensiones espaciales entretejidas, pero esa es otra historia.

Lo de continuo es porque en su momento se planteó como un continuo. Me explico: Las propiedades físicas (energía, masa, carga eléctrica etc.) están cuantizadas. Es decir, existe una cantidad mínima de ellas que no puede partirse en más trozo. Obviamente estas unidades fundamentales son tan extremadamente pequeñas que realmente no es nada obvio.

Te pondré una analogía muy sencilla: Un euro lo puedes dividir en céntimos. Pero cuando coges un céntimo, no puedes dividirlo en medios céntimos o décimas de céntimos. El céntimo es la unidad más pequeña del sistema monetario. Vamos, que no puedes tener 13,3456 euros. O tienes 12,34 o tienes 13,35. Pero nunca un número intermedio. Por tanto, podríamos decir que el dinero está cuantizado.

En un continuo no ocurre eso. En él, tú puedes coger cualquier valor, por pequeño que sea y reducirlo aún más. Sencillamente imagínate un número pequeño ¿a que por pequeño que sea, eres capaz de imaginar uno aún más pequeño?

Ahora bien a día de hoy se sabe que el espacio tiempo hace cosas raras cuando te vas a ciertos tamaños extremadamente pequeños. Vamos que parece que después de todo tampoco son continuos, pero ojo, sobre esto no se sabe demasiado.Y yo menos aún, porque no es mi campo.

¿Se puede separar éste en espacio y tiempo?

Hasta donde se sabe hasta la fecha, no. El espacio y el tiempo son dos manifestaciones de la misma entidad física. Es algo así como si tienes una pelota roja. Que sea esférica y que sea roja son dos manifestaciones que tienes del mismo objeto físico, pero ambas no son separables (no sin cambiar la propia pelota, cosa que desde luego nosotros no podemos hacer con el universo).

La mejor manera de entenderlo es pensando que vivimos en una tela hecha de una sustancia llamada espacio-tiempo. Si la tela se dobla o se deforma, significa que tanto el espacio como el tiempo se deforman juntos.

Desde luego separar ele spaico y el tiempo es algo que ni siquiera he visto planteado en la ciencia ficción.

PD: Este fin de semana me voy de acampada astronómica, así que no podré actualizar hasta el domingo. De paso, dejaré la encuesta hasta el domingo y ya para la próxima entrada pondré la opción de feed más votada.

Respuesta a sugerencias: espacio-tiempo I

Plunder me pidió que hablara sobre el espacio-tiempo hace poco y no quería retrasar más esa petición:

Paso a hacer una petición. Va sobre el espacio-tiempo, y reconozco que como no entiendo nada del tema tampoco sé cómo plantear mis dudas. Así que van de manera muy alocada:

¿Qué es el espacio? ¿Qué es el tiempo? ¿Existiría el tiempo si no existiera su medición (o sea, el hombre)? ¿Qué es el continuo espacio-tiempo? ¿Se puede separar éste en espacio y tiempo? ¿Se puede viajar en el tiempo? Mejor dicho, ¿qué haría falta para viajar en el tiempo? ¿Se puede plegar el tiempo? ¿Qué son los agujeros de gusano? ¿Qué tienen que ver con todo esto los agujeros negros? ¿Existen distintos tiempos? Y si así fuera, ¿esos distintos tiempos existen a la vez? Es decir, ¿se están desarrollando en este mismo instante un presente, un pasado y un futuro?

Seguramente para quienes sabéis física, este sea un post que contiene muy poco que no sepáis, ya que me voy a centrar en los aspectos más asequibles del tema. Voy a intentar centrarme en una respuesta sensata a las preguntas realizadas, más que exponer un tocho del tema. Si luego surgieran más preguntas, responderé a todo lo que pueda ^^


¿Qué es el espacio? ¿Qué es el tiempo?

Estas son preguntas muy razonables desde el punto de vista de la curiosidad, pero con una respuesta endiabladamente difícil. Hasta donde yo sé no hay una definición absolutamente satisfactoria de estos dos conceptos que explique QUÉ son. La ciencia trata del “cómo” y por tanto, casi todo en ciencia se define por sus propiedades. Un ejemplo sencillo: di qué es un mono. Al final, explicarás todas las características de un mono, pero eso no dice ni una palabra sobre lo qué es, sólo son sus “propiedades”. El problema es que cuando tratamos con conceptos abstractos, parece que ese tipo de explicaciones no son satisfactorias.Esto para muchos filósofos es aberrante, pero lo cierto es que la ciencia tiende a ser mucho más práctica en ese sentido.

Si aceptamos lo anterior, lo más concreto que puedo responder es que el espacio y tiempo son dimensiones matemáticas de un espacio matemático con ciertas propiedades matemáticas. Es una respuesta completamente insatisfactoria, pero en realidad es lo más satisfactorio que se puede dar sin caer en metafísica o en matemáticas. Seguramente cuando más adelante responda al “cómo funcionan”, se entiendan mejor estos dos conceptos.

Que conste que hace poco estuvo en mi facultad Anthony Legget, premio Novel en física. Dio una conferencia sobre qué es el tiempo. Sinceramente habló de cómo el tiempo se manifiesta en diferentes aspectos físicos, de su funcionamiento y de su relación con las leyes de la termodinámica. pero incapaz fue de responder a su propia pregunta. sequia_tiempoPero esto es razonable y prudente. Después de todo ni la física ni la ciencia llega a la esencia última de los objetos que estudian, sólo los acotan lo más posible, igual que un artista que pinta un reloj, no está construyendo un auténtico reloj ni está definiendo el tiempo, pero su representación es tal que se reconoce como un reloj y se sabe que representa al tiempo.

¿Existiría el tiempo si no existiera su medición (o sea, el hombre)?

Esta pregunta también es muy filosófica. En realidad, bien mirado, esta duda puede extrapolarse a cualquier objeto. Voy a intentar responder a dos situaciones relacionadas con la pregunta.

La primera es, si el tiempo existiría si no estuviera el hombre para medirlo. En mi opinión es que sí, y no me voy a meter en metafísica dura, me voy a remitir a una prueba experimental y a la Navaja de Ockham.

Actualmente, cuando miramos al cielo vemos la luz de estrellas y galaxias que nos llega en este momento. Pero lo cierto es que esa luz fue emitida hace años, miles de años o millones de años. Aunque cotidianamente la luz parece algo “instantáneo” lo cierto es que se mueve a una velocidad concreta (aproximadamente 298.000 kilómetros por segundo). Por tanto, al luz tarda cierto tiempo en llegarnos. Ahora bien, sabemos que nos está llegando luz de acontecimientos muy anteriores, incluso, a la formación de la Tierra. Esto puede tener dos explicaciones: que el universo haya sido diseñado como si hubiera existido antes de nosotros sólo por confundirnos (por increíble que parezca hay gente que sostiene esta situación), o admitir que antes de que hubiera alguien capaz de medir, ya existía el tiempo. Por la navaja de Ockham, admito la segunda.

La segunda respuesta que quería dar a esta pregunta, es más una generalización de la pregunta. ¿Existiría el tiempo si no hubiera forma alguna de medirlo? Lo cierto es que esta pregunta es curiosamente paradójica: para medir algo requieres una serie de acciones ordenadas en el tiempo. Si no existe el tiempo, no puedes medir. Ni el tiempo ni nada de nada, claro. Aunque sea irme un poco por las ramas, picaré la curiosidad del personal hablando de la “muerte térmica del universo”: si ocurriera tal situación, tendríamos un universo en el que el tiempo no tendría sentido pues no ocurriría nada. Al no existir ninguna sucesión de acontecimientos ordenados en el tiempo, el concepto de tiempo sencillamente carece de sentido experimentalmente.

El próximo día seguiré respondiendo las interesantísimas preguntas de Plunder. No quiero extenderme más por hoy por varias razones, la primera es que me está quedando un tocho enorme y es un tema algo indigesto para darse tal atracón de una sola vez. La segunda es, porque si se han planteado dudas o cuestiones acerca de las respuestas, mejor discutirlas ahora antes de proseguir.

Por cierto, que los físicos y gente realmente culta que navega por aquí, puede dar sus propias respuestas. Seguro que quienes no sean de ciencias agradecen tener varios puntos de vista al respecto.