jueves, 9 de septiembre de 2010

¿Cuántas dimensiones existen realmente?

En el poquiblog nos gusta tratar temas variados, hoy es el turno de un poco de ciencia, hace unos dias conversando con un amigo salió el tema de las dimensiones y la teoría de cuerdas.  Un mundo de ciencia un tanto complejo pero sin lugar a dudas maravilloso.


No es algo simple, ni siquiera existe un consenso al respecto. Esta es una pregunta que a lo largo de la historia científicos han tratado de responder. La gran mayoría de las personas conocemos cuatro dimensiones, tres espaciales más una temporal. Pero la teoría de la relatividad primero, y la mecánica cuántica después, modificaron la manera de ver el tiempo y el espacio. Con estos dos grandes conjuntos teóricos conviviendo, el paso siguiente fue un intento de unificar a la relatividad y la mecánica cuántica, que es el fin de lo que se conoce en general como teoría de las cuerdas.

Lo novedoso para el concepto de dimensión es que existen varias teorías de las cuerdas, y en ellas la cantidad varía. La primera, conocida como teoría bosónica, requería de 25 dimensiones espaciales y una temporal. Las reformulaciones posteriores plantearon modelos de 10 y 11 dimensiones.

Leyendo un poco en la red, en este sitio encontré una explicación sencilla sobre las 11 dimensiones:
CERO DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-PUNTO":
En un universo sin dimensiones ¿que obtenemos? Pues un punto, sin alto ni ancho, bastante básico, inerte sin profundidad, ni lugar al que moverse.
Ahora pasamos a la primera dimensión

UNA DIMENSIÓN... UN "UNIVERSO-PUNTO-TIEMPO": 

Para que ese punto haga algo, necesitamos añadirle una dimensión que le permita cambiar, a esta dimensión la conocemos como “tiempo”.

Se preguntarán: ¿pero el punto igual sigue inmóvil e inerte, porque no puede moverse, en que afecta el tiempo? Es verdad que no puede moverse, pero con el tiempo el punto ya puede cambiar, por ejemplo si era de un color digamos amarillo, luego de un tiempo podrá cambiar a rojo, tomate y así sucesivamente, ya dejó de ser un punto inerte con el tiempo puede cambiar.

Conclusión: El tiempo es la dimensión necesaria para que existan cambios en el Universo.
Pasamos a la segunda dimensión:

DOS DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-LÍNEA-TIEMPO":

¿Qué necesitaríamos para que ese punto pudiera MOVERSE? Necesitamos una línea, en la cual nuestro amigo punto pueda moverse a lo largo de esta, entonces la segunda dimensión es una línea.
Pero aún no se parece mucho a nuestro Universo... Nos faltan más dimensiones entonces:

TRES DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-PLANO-TIEMPO": 

Si le damos libertad a esa línea de desplazarse perpendicularmente respecto a sí misma, es decir, que ya no sólo se puede transformar en la misma dirección de la línea, sino que lo puede hacer hacia los lados también o incluso "torcerse" sobre sí misma para formar un círculo, un cuadrado o cualquier otra figura bidimensional, tendremos entonces un "universo-plano", uno donde los puntos pueden desplazarse tanto a lo largo como a lo ancho del mismo.
En nuestra perspectiva normal de las cosas nos encontramos muy seguid con este “universo-plano” objetos en dos dimensiones, pero cómo ya vimos en realidad son 3 las dimensiones ya que sin tiempo las cosas no cambian y no puede pasar nada.

CUATRO DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-VOLÚMEN-TIEMPO" 

Este es el universo que percibimos en nuestra vida diaria, un mundo con volumen que van transformándose con el tiempo, donde las cosas pueden desplazarse en cualquiera de las 4 dimensiones: largo, ancho, profundidad y tiempo. Vivimos en un “Universo Volumen Tiempo”.
Aquí es donde se pone todo complejo, y donde entra la teoría de cuerdas y aparece la quinta dimensión:

CINCO DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-SUPERCUERDA"


¿Qué pensarías si te digo que las partículas subatómicas, sean electrones, protones, etc. NO SON partículas (pequeños cuerpos), sino "puntos que se mueven en una cuerda supe dimensional"?

Puede sonar extraño, pero muchos físicos cuánticos creen que es bastante posible que esto que nosotros percibimos "puntos" (estas partículas subatómicas) en realidad sean "puntos diferentes de una supercuerda": un objeto de AL MENOS 5 dimensiones que, si lo pudiéramos ver "completo y desde afuera" nos revelaría que un Universo con forma de línea.

... Una misma "superlínea" donde cada punto, al moverse y transformarse, se manifiesta en "distintas cosas" respecto a los demás puntos.
¿Pero por qué cada punto sería diferente a los demás?... Mmm, nos hacen falta más dimensiones:


SEIS DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-SUPERCUERDA-SUPERTIEMPO"

¿Recuerdas que sin tiempo las cosas no pueden moverse?... Esto significa entonces que ese "Universo-supercuerda" tiene un "supertiempo", otra dimensión MÁS que le permite vibrar.

¿Pero pueden todas la variaciones posibles de manifestaciones materia-energía manar de la misma cuerda al mismo tiempo?... Mmm, parece poco probable, a menos que esa cuerda tenga alguna dirección "extra" para moverse, para "vibrar". Habrá que añadir más dimensiones al modelo:

SIETE... DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-SUPERCUERDA-SUPERTIEMPO-SUPERE…


Imagina si esta supercuerda vibrara como una cuerda de violín, de manera que al hacerlo de manera diferente en cada ocasión, la misma cuerda es capaz de producir notas diferentes.

Si hubiera sólo 7 dimensiones la supercuerda sólo podría vibrar en una dirección, pudiendo con ello crear un "superplano" llamado "supermembrana tipo 1", o para abreviar BRANA-1... pero esto conlleva un problema: si toda la supermembrana vibra emitiendo X ó Y "nota" en un tiempo, ¿por qué en el Universo hay MÁS de una cosa a la vez?

... Mmm, parece que necesitaremos más dimensiones:

OCHO DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-SUPERMEMBRANA (tipo 2)"


Dado que hay infinidad de partículas DIFERENTES todo el tiempo en el Universo, esto supone que es MUY PROBABLE que haya más de una supercuerda. Es decir, que nuestro Universo sea en realidad una especie de "entramado", de "tejido" de supercuerdas... Un objeto llamado BRANA-2.

... Y evidentemente para que esas supercuerdas puedan coexistir se necesita AL MENOS una octava dimensión. Pero como el problema es que no parece que la BRANA vibre "al mismo son" todo el tiempo, ello implica que cada supercuerda debe tener capacidad de vibrar "a su propio son", influenciando sí un poco a las demás pero no compartiendo con ellas toda la "nota".

NUEVE...DIEZ... ... Y ONCE DIMENSIONES... UN "UNIVERSO-BULK"




Imagina que esta Brana-2 necesita "espacio" para moverse y transformarse. Ello sugiere entonces que la misma está dentro de un "superespacio"; una cosa llamada BULK: el "superespacio"...

Sabemos que hay partículas que se manifiestan como energía (un fotón por ejemplo), partículas que se manifiestan como energía y materia (un quark por ejemplo) y partículas que se manifiestan como materia (un electrón por ejemplo), y entonces ello supone que AL MENOS deberíamos considerar no una, sino 3 dimensiones más: una dirección de vibración posible por cada manifestación visible.

Y tenemos entonces un universo de 11 dimensiones: la supermembrana puede vibrar en más de una dirección a la vez; puede torcerse y retorcerse sobre sí misma, estirarse, apachurrarse y doblarse en este "metaespacio", como una sábana que arrugaras en cualquier dirección que se te ocurriera y con ello crear más de una manifestación de partícula con X ó Y vibración.
Y entonces aquí finalmente el MODELO toma cierto sentido lógico (matemático al menos), pues ofrece una explicación que correlaciona lo que vemos a escala macroscópica con lo que vemos a escala microscópica en nuestro Universo. 

Referencias:
Link1
Link2
Link3

2 comentarios:

Julián Herrero dijo...

Muy buena tu explicación sobre las dimensiones. Excelente.

Ivan Manuel Romero Gutierrez dijo...

del 0 al 11 son 12 dimensiones

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