Entre   |  Regístrese

La caja de Pandora el blog de Sofía Cárdenas Cortés


Tamaño de texto: A | A | A

13 de junio, 2015

El año de Stephen Hawking (I): El universo en una cáscara de nuez. Primera parte

 

Todo comenzó con un acontecimiento extraño que marcó los parámetros de 'lo siguiente'. Paralelamente, todo comenzó con una persona que, por alguna razón, marcó la diferencia.

 

En el libro de Hawking todo comienza con un ser humano apasionado, cabezota, independiente, sensible, brillante, infravalorado en su momento y, como ya sabía Chaplin, poco comprendido la mayor parte del tiempo, Einstein.

 

En el siglo XIX los científicos pensaban que las ondas de luz y las señales de radio se movían en una capa de fondo que llamaban 'eter'. La luz se movía en una velocidad fija por lo que un observador que viajase en la misma dirección que la luz le parecería que la luz se mueve a una velocidad menor que si se mueve en dirección opuesta a la luz. La velocidad variable en la que la Tierra gira sobre su eje y alrededor del sol planteaba un problema a esta teoría: en los diferentes rayos de luz no se observaban diferentes velocidades. Los científicos Michelson-Morley, Fitzgerald y Lorentz, querían arreglar el asunto argumentando que los cuerpos que se desplazan por el eter se contraen y que, por lo tanto, el ritmo de sus relojes disminuiría, por eso se mide siempre la misma velocidad de la luz con independencia de su movimiento con respecto al eter.

 

Albert Eistein, en 1905, había mantenido una investigación basada en el principio de que las leyes de la ciencia deben parecer las mismas en todos los observadores. Como conclusión: hay que abandonar la idea del eter, que llevaba en sí la idea de reposo absoluto, y la idea del 'Tiempo' como una entidad absoluta. Ahora cada tiempo es personal de cada observador y solo coinciden dos de ellos si cada persona está en reposo la una con respecto a la otra. Esto llegó a ser la teoría de la relatividad especial, lo único que importa es el movimiento relativo. La teoría de la relatividad general llegó cuando al aplicar la noción de tiempo relativo en dimensiones espaciales, era incompatible con la ley de Newton: si se modifica la distribución de materia en una región de espacio, esto debe tener un efecto inmediato en el campo gravitatorio general. La idea de "efecto inmediato" entra en contratidicción con cualquier otra idea del tiempo que no fuera la de un tiempo absoluto.

 

Generalmente la percepción articulada por el bagaje cultural del ambiente social en el que se mueve cada persona es más fuerte que cualquier otra intuición. Pero a veces es al contrario, y es por eso por lo que Einstein afirmó que la imaginación es más importante que el conocimiento. Einstein y Grossman cambiaron el concepto de gravitación para transformarlo en otra cosa: una expresión de que el espacio-tiempo es curvo, idea original de Einstein y que le llevó a formular la teoría de la relatividad general en 1915. Después de esta publicación, el tiempo tiene forma, una idea abstracta pero ya casi un lugar común. El tiempo se une como una dimensión más a las tres dimensiones espaciales en la entidad espacio-tiempo. La distribución de materia y energía en el universo deforma el espacio-tiempo de tal manera que los objetos que parecen afectados por el campo gravitatorio en realidad son objetos que tratan de moverse en líneas rectas por el espacio-tiempo que al estar deformado por masa y energía, describe trayectorias curvas. Un cuerpo pesado deforma el espacio-tiempo curvando las trayectorias de los objetos de las proximidades. 

 

En 1920, solo 5 años después, Heisenberg, Dirac y Schrödinguer dieron lugar a la mecánica cuántica, es decir, al descubrimiento de que a un nivel microscópico, cuántico, la velocidad y la posición e las partículas no pueden estar bien definidas. El principio de incertidumbre de Heisenber trae a colación que las longitudes de onda, la distancia entre crestas cosecutivas de una onda con las que se mide la posición de una partícula, de baja frecuencia perturban menos la velocidad de una partícula que las de alta frecuencia. Cuanto mayor es la precisión con la que podemos medir la posición de una partícula, menor es precisión con la que podemos medir su velocidad y viceversa. Aquí se introduce la aleatoreidad como elemento ineludible de las leyes físicas básicas. Einstein se negaba a aceptar tal derrota porque según él, "dios no juega a los dados".

 

Sin embargo, el desarrollo de los diferentes campos relacionados con la física parece que no elimina los juegos de azar. El determinismo científico se ha ido acotando en parámetros exhaustivos. Además de los parámetros de la mecánica cuántica, ocurre que, al contrario de lo que propuso Einstein con su constante cosmológica, el tiempo no es infinito, sino que termina en lugares en los que las estrellas que de masa por lo menos dos veces mayor que la masa del sol agotan el hidrógeno y pierden calor al quemar elementos más pesados de manera que disminuye la presión térmica que minimizaba el efecto de la gravedad, las estrellas se colapsan a cero y la densidad se hace infinita, una singularidad:  los agujeros negros. Regiones en las que el espacio-tiempo está tan deformado que la luz no puede escapar de ahí.  La teoría de la relatividad general clásica deja de ser válida. Pero además, Stephen Hawking y Penrose descubrieron otro lugar de singularidad, el lugar en el que el el tiempo, el espacio-tiempo, comienza: El Big Bang. 

 

Para que el camino de la ciencia fuera lo más llano posible, se ha ido buscando reducir la variabilidad de la indeterminación cuántica en orden de reducir la posibilidad de error, o de alcanzar algún grado de exactitud, con respecto a la predicción del futuro o la proyección del pasado del estado de todas las cosas. La visión global viaja con la concreta así como la sensibilidad con el pensamiento o la imaginación con los bits de información. 

 

Para eso está la ecuación de Schrödinguer, que representa el estado de una partícula en lo que se llama la 'función de onda' y permite utilizar una ecuación para predecir la dirección y el espín de una partícula sabiendo estas cosas de antemano de otra partícula que comparte con la primera que ambas eran parte de un átomo radioactivo. Sin embargo, si una de las partículas cae dentro de un agujero negro, lo que ocurra con la dirección y el espín de sus partículas derivadas está fuera del alcance de la ecuación. 

 

Lo que ocurre con  la ecuación de Schrödinguer es que esta sirve solo si se supone que el tiempo tiene una sola dirección: hacia delante. Pero, por ejemplo, en los agujeros negros la densidad de energía a veces es negativa y deforma el espacio-tiempo. Es necesario comprender que en la teoría de la relatividad combinada con la teoría cuántica, el tiempo cobra una dimensión espacial, lo que deja entrar, al formar en el espacio-tiempo un cuerpo geométrico, el concepto matemático de tiempo imaginario. El tiempo puede pararse y puede invertir su dirección. El tiempo es una tabla, una variable para formar una tabla, el tiempo es imaginación, pero con el tiempo imaginario siempre va el tiempo real. Así que ahora hay un espacio conceptual entre el tiempo lineal y el tiempo imaginario en el que se mueven las especulaciones pero también los experimentos relativos a esta parte del conocimiento el mundo en general. Es como tener una plasticidad conjunta entre tiempo y espacio. Pero la indeterminación sigue presente, al parecer hay una afuera a este espacio para el pensamiento tranquilo pero trabajador: ¿Las otras posibles dimensiones? ¿Cuántas dimensiones?

 

Ahora Hawking y demás físicos indagan si es posible una Teoría M que enbloge las distintas opciones teóricas que por su parte cada una predicen comportamientos observables pero también dejan espacios por resolver. ¿Teoría de cuerdas o supergravedad? (Parte II)

 

El tiempo real e imaginario se detienen allí donde comienza el agujero negro: en el horizonte de sucesos. El agujero negro, gracias a eso, padece de un estado entrópico: se establecen en él diferentes estados internos sin que si cambie su apariencia de cara a un espectador. La medida entrópica, la medida de la información total contenida en un sistema, se contiene en una fórmula de Hawking de 1974: se reparte en un bit de información de estado interno por cada unida fundamental de su horizonte. El comienzo del agujero negro, el límite en el que la luz no puede escapar. La entropía como parte de los agujeros negros da pié a otra posibilidad: la información asociada a todos los fenómenos del agujero negro puede almacenarse en ese horizonte, que tiene dos dimensiones menos, como en los hologramas. Si esta información está efectivamente codificada en el horizonte cabe la posibilidad de predecir la radiación que sale de los agujeros negros. Si no, la predicción del futuro se realizará en una escala menor. 


Un agujero negro en su radiación se lleva energía, pierde masa. En algún momento su masa se acercará a cero. Cuando llegue a cero de momento no cabe sino especular, pero lo más probable es que el agujero negro desaparezca y con él toda su información. Esto significaría que el pasado jamás lo podremos conocer con exactitud.

 

Después del principio de incertidumbre y el teorema de incompletud de Gödel (en un sistema axiomático hay preguntas siempre que no van a tener respuesta sobre la base de ese sistema), la obsesión por la autoreferencia conlleva ya un toque psicótico y esencia de anacronismo. Eso es afortunado porque produce una consecuente caida del 'yoísmo' con respecto a la intelectualidad y personajes auténticos que no dependen de su propio ego, jugando con el error y con temas prohibidos, como los viajes en el tiempo a escala humana. Produce personas como Hawking, que van a abrir las puertas para un sistema científico de mayor libertad y, esperemos, con el magnífico sentido del humor que ha tenido su predecesor. 

 

 

 


 

 

 


Compartir

ImprimirImprimir EnviarEnviar
Inicie sesión o regístrese si quiere identificar sus comentarios.

Comentarios

Enviar un comentario nuevo

  • Saltos automáticos de líneas y de párrafos.

Más información sobre opciones de formato

CAPTCHA
Rellene el código de la imagen / Resuelva la operación matemática

(*) Campos obligatorios

Al enviar tu comentarios estás aceptando los términos de uso.

ISSN: 2173-4186 © 2019 fronterad. Todos los derechos reservados.

.