La física puede ser puñetera, complicada y farragosa. Pero, ¿mentirosa? Bueno, en cierto sentido puede que sí. O tal vez es que no sabemos entender sus sofisticadas maneras de conformar el universo que conocemos. En cualquier caso, algunas de las cuestiones universales más extraordinarias de las que llevamos seguros hace décadas, si no más tiempo, podrían convertirse en ceniza a la luz de los nuevos descubrimientos. ¿De qué estamos hablando?

¿Es la velocidad de la luz realmente una constante?

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Crédito: ESO/L. Calçada

La velocidad de la luz en el vacío es una de las constantes universales más importantes del universo. Esta velocidad es la máxima que puede alcanzar cualquier cosa en nuestro universo (y en el vacío). Acercarnos a ella supone utilizar otras reglas de juego, las relativistas, en las que el tiempo se dilata y las distancias se alargan. En un gran y difícil resumen, podemos entender que esta constante es una manifestación de las reglas que lo rigen y es inviolable. Pero, ¿y si en realidad no fuese tan constante como pensamos? Alto, ¡alto! No hace falta echarse las manos a la cabeza. La cuestión ha inquietado a los físicos desde hace mucho tiempo. En el incómodo apartado de “velocidad de la luz variable” se encuadernan numerosas cuestiones físicas y filosóficas. Sin embargo ¿cuándo comenzamos a pensar que puede que no sea constante? Sin entrar en temas demasiado complicados, una de las hipótesis explica que el vacío, al fin y al cabo, no es tan “vacío” como creemos. La propagación del fotón, la unidad mínima de la luz, obedece a un proceso que fluctúa en escalas mayores que la escala de Planck. Esto hace que su velocidad cambie según la fluctuación de energía del medio en el que se propaga la luz. También se juega con la idea de que durante el Big Bang, la velocidad de la luz fue mayor de lo que lo es ahora, lo que implicaría renunciar al importante principio de conservación de la energía. Este hecho ayudaría a explicar algunas de las cosas que vemos hoy día, como la aceleración que observamos en la expansión universal. ¿Qué otros quebraderos de cabeza nos dará?

¿Vivimos en un universo de cuatro dimensiones?

Repasemos: los ejes espaciales X, Y y Z más el temporal. Estas son las cuatro dimensiones en las que vivimos. A diferencia de en los videojuegos, podemos movernos en el espacio completamente tridimensional y hacia adelante en el tiempo. Pero, ¿y si en realidad viviéramos en un universo con más dimensiones? Algunas hipótesis barajan esta posibilidad y, además, explican que podríamos estar viviéndolas sin apenas darnos cuenta. Muchas de estas dimensiones extra surgen a raíz de la necesidad de algunas teorías cosmológicas, como la teoría de cuerdas u otras. Así, hasta doce dimensiones serían posibles sobre el papel. ¿Qué ocurriría si las estuviéramos percibiendo? En realidad, no nos daríamos cuenta de nada raro. Para que lo entendamos, Einstein concibió una especie de dimensión adicional para poder explicar en las ecuaciones de la relatividad general la manera en la que la masa deforma el espacio-tiempo. El resultado de esta dimensión nueva no es otro que la gravedad, algo común y ordinario (más o menos). Por otro lado, la representación que hacen, por ejemplo, en Interstellar, con la capacidad de desplazarnos por la cuarta dimensión (el tiempo) es magníficamente divulgativa.

¿El tiempo va hacia adelante?

En nuestra realidad, el tiempo sólo va hacia adelante. Sí, puede dilatarse o contraerse, pero sólo en una misma dirección. Este concepto, conocido como flecha del tiempo, es acorde con leyes tan inamovibles como la Segunda Ley de la Termodinámica. Sin embargo, ¿y si esta pudiera ir en ambas direcciones? La concepción de la flecha del tiempo no sólo tiene una consecuencia psicológica, sino también otra termodinámica y física. El universo, todo lo que existe, tiende a desordenarse, es decir, a ganar entropía. Desde un orden inicial, inaudito; hasta el desorden final, el caos absoluto; el universo también muestra su línea temporal. Esto se observa en la flecha de tiempo cosmológica, que tiende a la inflación, la de radiación, que muestran siempre un sentido, etc. Pero, ¿es siempre así? En el momento en el que Einstein desveló los primeros secretos de la gravedad, nos vimos obligados a aceptar un hecho: el tiempo es relativo. Si existiese una especie de reloj absoluto y universal, debería encontrarse fuera del universo.

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¿Un reloj de arena o una supernova? Ilustración que muestra los restos formados tras la explosión estelar. Fuente: ESO/L. Calçada

Porque si lo hiciese dentro, su valor podría cambiar según el espacio, por poner un ejemplo. Según la teoría, nada impide al tiempo “ir hacia atrás”. De hecho, en la mecánica cuántica, el tiempo transcurre indistintamente hacia adelante o hacia atrás. Tal y como se ha demostrado en un par de ocasiones, se puede modificar el pasado de una partícula atómica con acciones del día de hoy. En realidad, este fenómeno, como muchas otras de las maravillas cuánticas, no tiene una manifestación directa y clara en el mundo macroscópico (al menos, alguna que sepamos). Aunque no es una idea tan descabellada. Técnicamente, cada partícula subatómica podría contener la información de su futuro, al igual que su pasado. Este tema ya lo utilizó Isaac Asimov en su relato El niño feo de una manera magistral, donde explica mediante la ciencia ficción cómo podríamos usar esta propiedad para observar el pasado, lo que sería violar de nuevo la línea temporal.

¿Existe la energía oscura? ¿Y la materia oscura?

Ya os hemos hablado de la energía oscura, ese fenómeno que sigue presentando uno de los mayores retos para la física moderna. Los físicos apenas saben nada respecto a ella, lo que pone en serios aprietos a muchos investigadores, a la hora de tratar de unificar los modelos universales. La energía oscura trata de responder a un hecho ampliamente observado: nuestro universo se expande de forma acelerada. Esta expansión no tiene sentido si no contamos con ese “algo” que produce una especie de “gravedad” inversa. La energía oscura es la manera más frecuente (y aceptada) de explicar lo que no podemos razonar de otra manera. No obstante, ¿y si no existiera? No es la primera vez que los físicos ponen caras circunspectas y señalan, con escepticismo, que el concepto de una energía imposible de detectar es… un poco atrevida. Las alternativas, sin embargo, no son nada claras. A su vez, existen varios indicios indirectos que tratan de confirmar su presencia. Pero, por el momento, es imposible saberlo con certeza a pesar de que lo demos por hecho.

En el caso de la materia oscura, ocurre algo similar. No debemos confundir la materia con la energía oscura (que es un concepto mucho más grande y ominoso). La materia oscura sería un tipo de materia con el que no podemos interactuar ni contactar. Sin embargo, según nuestros cálculos conformaría el 27% de toda la materia que existe (en comparación con nuestro pobre 5% de materia ordinaria). Creemos que este tipo de materia está en lo más profundo del universo y se encuentra muy, muy fría, razón por la cual no podemos detectarla, ni verla, ni nada. Si creemos que está ahí es por un fenómeno observado en 1933, cuando F. Zwicky se dio cuenta de que el movimiento de las galaxias no concordaba con lo que cabía esperar. Desde entonces, varias aproximaciones nos hacen pensar con bastante seguridad que la materia oscura está ahí, fría, esperando a que la detectemos. Pero no hay que olvidar que, por el momento, su existencia es una mera hipótesis que podría resultar falsa en las décadas que están por venir.

Fuente: https://hipertextual.com