¿El universo será infinito?

Hace poco, en discusiones teológicas, científicas y filosóficas con mi amiga Krisvely, surgió la siguiente pregunta: ¿Será el universo infinito? Es una pregunta interesante y a la que muchos de nosotros responderíamos impulsivamente que si, pues es lo que la gran mayoría de las religiones e incluso relatos de ciencia ficción proponen. Los que se inclinan más por las explicaciones científicas, dirán que esto no es necesariamente cierto y que se ha logrado medir el Universo, resultando en un diámetro creciente de aproximadamente 92.000 millones de años luz, con una edad también aproximada de 13.700 millones de años.

Ahora bien, cabe aclarar que a lo que se le ha podido encontrar un diámetro es al universo "visible", que está centrado en la Tierra misma. Eso no implica que no exista materia mucho más allá de lo observable. Claro está, esto implicaría que dicha materia tendría que alejarse de nosotros más rápido que la velocidad de la luz, lo cual aparentemente contradice a la relatividad especial de Einstein. Pero tal contradicción es tan solo aparente, pues gracias a la aceleración brindada por la energía oscura y la elongación de la materia y el espacio, estas velocidades relativas pueden ser encontradas aún cuando la velocidad real (desde un punto de vista fijo e inmóvil), ni siquiera se acerquen.

Esto descarta el hecho de que el universo sea finito porque ya se ha medido, pero no demuestra que el mismo sea infinito. En realidad, el universo no podría ser infinito si nos basamos en lo que creemos conocer sobre las leyes físicas que lo gobiernan. Por esto, hay que comenzar haciendo otra pregunta. ¿El universo tuvo algún inicio, o siempre estuvo ahí? Cada quien puede opinar lo que plazca, pues es improbable que alguna vez lleguemos a concluir una verdad sobre esta interrogante. Lo común es pensar que tuvo un inicio. Así lo proponen tanto las religiones, como la ciencia. Al menos que tuvo un inicio la forma en la que lo conocemos actualmente.

Según lo que conocemos de la física (salvando ciertos comportamientos cuánticos a nivel subatómico), el universo nunca trabaja de forma discontinua. Por ejemplo: Es imposible pasar de 1km/h a 100km/h sin pasar por todas y cada una de las velocidades intermedias por al menos un delta muy pequeño de tiempo. Tomando esto en cuenta, supongamos entonces por ahora que el universo si tuvo un inicio. Por lo tanto podríamos considerar, que antes de ese momento el volumen del universo era cero. Consideremos ahora que el universo sea infinito. Algo que si sabemos es que el universo se está expandiendo y cada vez más velozmente. Por lo tanto, con cada instante de tiempo el volumen del universo crece. Siguiendo esa lógica, si dividimos el volumen del universo a la mitad, debe haber existido en el pasado algún instante en el que el universo haya tenido tal volumen.

Como hemos considerado al universo infinito, al dividir su volumen por la mitad resulta que el mismo aún es infinito. Incluso si lo volvemos a dividir una cantidad indefinida de veces, el resultado siempre será igual, infinito. ¡Contradicción! De esta forma no se puede alcanzar un inicio. Si por lo contrario, consideramos el universo finito. Eventualmente la progresiva división convergerá a cero, respetando al menos lo que creemos conocer sobre la física. Hemos llegado ahora a una aparente demostración de que el universo debe ser finito. Sin embargo, hay que tener claro que esta demostración está basada en la subjetividad de nuestra interpretación de las leyes que rigen el universo, y que un universo infinito surgido de formas que sobrepasen nuestra comprensión no es descartable.

Estos son solo algunos pensamientos que surgieron sobre el tema. ¿Que opinan ustedes? ¿Será el universo finito o infinito? Gracias por leer.

¿Tiempo continuo? ¿Tiempo discreto? Una forma de determinar el universo

Hace algún tiempo publiqué la entrada ( http://ideas-nada-mas.blogspot.com/2009/08/la-paradoja-del-continuo.html ), reflexionando un poco en el dilema sobre la continuidad o discreción del universo. No se tuvo un veredicto, mas allá de que ambas opciones tenían fallas intrínsecas que lo hacían parecer paradójico. Sin embargo, en aquella ocasión solamente se habló de la continuidad del universo en cuanto a los ejes espaciales. En otra entrada ( http://ideas-nada-mas.blogspot.com/2009/04/casualidad-vs-causalidad-juega-dios-los.html ) se discutió sobre el determinismo del universo, concluyendo que si el universo es determinista, será igual imposible para nosotros determinarlo. En esta ocasión, quisiera compartir algunos pensamientos que he tenido de las implicaciones de un universo de tiempo discreto sobre el determinismo del mismo.

En primer lugar, notemos que la teoría de universos alternativos (derivada de la física cuántica), puede plantearse de la siguiente manera:

Dado un universo U y para cada experimento P, con posibles resultados {R1, R2, ..., Rk}. Se generarán k nuevos universos Ui, formados por la actualización de U con respecto a cada Ri (con 1 <= i <= k).

En otras palabras, cada vez que se realiza una acción, todos las posibles reacciones formarán un nuevo universo afectado por la misma.

Ahora, mas formalmente, habría que especificar una probabilidad para cada Ri. Siendo dicha probabilidad el chance de que Ri ocurra, y nuestro universo U se convierta en el universo Ui. Sin embargo, a efectos de simplicidad, consideremos que dichas probabilidades siguen una distribución uniforme (cada Ri tiene el mismo chance de ocurrir).

La noción anterior va a generar un árbol de universos (asumiendo que existe una raíz). Donde cada nodo tendrá como hijos todos los universos generados por las reacciones ante cada experimento. Sin embargo, hay que notar que el factor de ramificación del árbol no es constante (la cardinalidad del conjunto de reacciones es diferente para cada experimento). Pero podemos construir un árbol equivalente que si sea uniforme.

En vez de tomar como hijos de un nodo el conjunto completo de universos generados por un experimento, tomaremos solamente dos. Estos hijos serán generados por la siguiente pregunta: ¿El experimento P arrojó el resultado R1? Cada hijo será la respuesta positiva y negativa para la interrogante. Luego, el hijo cuya respuesta sea positiva, podrá continuar con el siguiente experimento; mientras que el hijo cuya respuesta sea negativa, seguirá con el mismo experimento P, mas con el conjunto reducido de resultados {R2, R3, ..., Rk}. Es importante notar, que cuando un experimento tiene un solo resultado posible, el nodo que lo representa no puede tener un hijo con respuesta negativa.

Muy bien. Tenemos ahora un árbol binario que nos representa a todos los posible universos generados a partir de una raíz. ¿Pero que tiene que ver esto con determinar el universo? Pues en una de las entradas que les mencioné anteriormente, el problema que existía con determinar el universo es que es imposible conocer el estado del universo entero en un instante de tiempo. La limitación venía dada por la necesidad de un espacio de memoria mucho mayor que el disponible en el universo mismo. (Nótese que dado que el espacio de memoria se encuentra en el universo, su estado también debe ser guardado). ¿Que nos ofrece éste árbol binario? Pues que cada universo vendría a estar representado tan solo por un SI o un NO, con respecto a cierta interrogante básica; y un apuntador al universo de donde éste fue generado. Luego para reconstruir el estado completo del universo basta con recorrer dicho árbol hasta la raíz. Es importante notar, que el árbol es trans-universal. Cada nodo está guardado en su propio universo y por lo tanto (de una manera no determinista) dicho árbol puede existir y tener su espacio sin ningún problema.

Ahora tenemos una manera de determinar el estado del universo (suponiendo el suficiente tiempo para recorrer dicho árbol). ¿Que tiene que ver la continuidad o discreción del tiempo? Bueno, el árbol fue construido a partir de diferentes experimentos, con sus posibles resultados. Estos experimentos fueron realizados en algún punto de la línea de tiempo. Si el tiempo fuera continuo, entre cada par de experimentos existirían posiblemente infinitos otros experimentos a considerar. Ésto se traduce en que el árbol sea imposible de explorar (Nunca se llegaría a la raíz). Por lo tanto, la validez del método depende directamente de que el universo sea discreto en todas sus dimensiones, incluyendo el tiempo.

Bueno, esa es la reflexión que quería compartir con ustedes. De ninguna manera tiene aplicación práctica, y se suponen muchas condiciones, pero resuelve el dilema que se tenía en la anterior entrada. Si se quiere navegar un poco más por esta idea, podemos considerar que no existe una raíz del árbol, sino muchas. De esta manera, cada componente conexa vendría a representar a un multiverso y el bosque completo vendría a ser el llamado omniverso. Bueno, hasta la próxima. :)

¿Gravedad eléctrica?

¡Hola a todos! Tenía ya bastante tiempo sin escribir por ésta vía, pero en estos días he estado pensando en una idea que me gustaría compartir con ustedes.

Es aceptado por la mayoría del mundo científico que el universo se compone de cuatro fuerzas fundamentales:

• La gravitatoria: Es la fuerza de atracción producida por dos objetos con masa (verdaderamente distinguible solo a grandes escalas).

• La electromagnética: Es la fuerza que hace que dos objetos con cargas opuestas se atraigan, y dos objetos con cargas iguales se repelan.

• La nuclear fuerte: Es la fuerza que mantiene estable los núcleos de los átomos. Gracias a ésta, los protones, neutrones y quarks se mantienen unidos.

• La nuclear débil: Esta fuerza es menos poderosa que la electromagnética y de menos alcance que la nuclear fuerte. Su principal propósito es la de unir quarks y leptones con el objetivo de generar partículas más livianas.

Desde hace algún tiempo, sabemos que la fuerza gravitatoria atrae dos objetos (de manera inversamente proporcional al cuadrado de sus distancias y proporcional a la masa de cada objeto involucrado). Éste hecho había dado inicio a la idea de que el universo debería estarse desacelerando en su crecimiento y eventualmente comenzaría a contraerse, resultando en un Big Crunch. Sin embargo, descubrimientos más recientes han evidenciado la existencia de la energía oscura (no confundirla con la materia oscura), que no solo evita que el universo se desacelere, sino que con cada instante lo acelera más aún. Esto se ha verificado de manera experimental principalmente en la observación de cuerpos astrales muy lejanos, cuya luz llega a nosotros de forma "estirada". Las ondas de luz, al viajar en un universo acelerado, disminuyen su frecuencia y aumentan su longitud, llevando la luz hacia el extremo rojo del espectro visible. Esta elongación es conocida como el Red Shift, y es la medida mas precisa para conocer la distancia hasta cualquier cuerpo astral.

Ahora, la existencia de esta energía oscura ha traído muchos problemas a las formulaciones de la mecánica clásica, formulaciones que en su mayoría ha resuelto la relatividad especial y general. Sin embargo, podríamos plantearnos en este momento una interrogante. ¿Y si la fuerza gravitatoria realmente no fuera fundamental?

En la ciencia ficción, se ha visto repetidamente como se interpreta el mundo subatómico como un universo completo, inalcanzables escalas de magnitud mas pequeño. Quisiera plantear entonces una idea similar, pero con respecto a la fuerza gravitatoria. Asumamos la siguiente sustitución: la carga por la masa. En otras palabras, los objetos que tengan masa positiva serán "positivos" y los que tengan masa negativa (materia oscura) serán "negativos".

Ahora, la fuerza nuclear fuerte mantiene a los cuerpos con cargas iguales juntos. A nivel macroscópico, si dos objetos están lo suficientemente cerca, la gravedad los mantendrá juntos o incluso los atraerá mas entre sí. Por otra parte, la fuerza electromagnética hace que dos objetos de cargas iguales se repelan (si se ha pasado el umbral de acción de la fuerza nuclear fuerte). A nivel macroscópico, cuando dos objetos están lo suficientemente lejos, estos continuarán alejándose uno del otro cada véz mas velozmente (comportamiento que se atribuye a la relatividad y la energía oscura). De ésta manera, vemos como la gravedad es parcialmente análoga a la unión de éstas otras dos fuerzas. Sin embargo, para completar la analogía, falta a nivel de la fuerza electromagnética pensar que ocurre con la materia oscura. Las observaciones astronómicas han demostrado que las mas grandes concentraciones de materia oscura en el universo se encuentran en las mismas regiones que la materia ordinaria. Y he aquí la analogía restante, los objetos de "masas opuestas" se atraen.

Bueno, esto era lo que quería compartir con ustedes en esta ocasión. Si quien está leyendo conoce sobre éste tema, espero porfavor disculpe cualquier error que pude haber cometido, hechos obvios que haya podido omitir o si simplemente mi idea está mas que repetida. Les agradecería me dejaran un comentario para conocer lo que opinan de esto. Muchísimas gracias por leer, y será hasta una próxima vez.

La Paradoja Del Continuo

En cada rincón del universo, y conforme más profundizamos en su funcionamiento, nos encontramos con paradojas que parecen contradecir su realidad. En ésta pequeña reflexión quisiera comentarles sobre una nueva paradoja en la que estuve pensando ultimamente. La cuestión a resolver es la siguiente: ¿Está el universo compuesto de un espacio continuo, o un espacio discreto? En otras palabras, el enigma reside en saber si existe una unidad mínima medible en el espacio, o no.

Si asumimos que el universo sea continuo, entonces no habrá tal cosa como las unidades o valores exactos. En un espacio continuo es imposible estar situado exactamente en un solo valor. Esto implica directamente que la distinción entre los objetos que conforman el universo se hace difusa. ¿Donde termina cada cosa, y empieza la otra? Y aún más, los objetos nunca llegarían a tocarse en realidad. Imaginemos que un objeto se acerca a otro, reduciendo a cada paso su distancia a la mitad de lo que era. En un universo continuo, la distancia seguiría reduciéndose infinitamente sin nunca llegar a ser cero.

Si por lo contrario, asumimos que el universo sea discreto, se presenta un nuevo problema. En un espacio discreto, la noción de unidad si tiene sentido y puede definirse como la porción de espacio que se desee. Esto es, el numero uno (1) estaría bien definido y siempre sería exactamente igual. Esto quiere decir, que podríamos construir una circunferencia de radio "exactamente" uno. Ahora, si aplanamos esta circunferencia, el segmento de recta que resulta tendrá una longitud de 2 * pi. Pero pi es un número irracional, concebible únicamente en un espacio continuo, lo que desmiente la hipótesis inicial.

En conclusión, el universo no podría estar compuesto de un espacio continuo, ni de un espacio discreto. Ésta paradoja es otro ejemplo de como nuestro universo funciona de maneras que no podríamos comenzar a entender aún. Aparentemente contradictoria su existencia desde muchos puntos de vista, pero presente e imponente sin duda. Bueno, esto era lo que quería compartir en ésta ocasión. Hasta la próxima.

Un viaje en el tiempo

Ya eran pasadas las doce, la inmensa habitación estaba en absoluta oscuridad salvo por un pequeño foco de luz creca de una esquina. Esta habitación era el laboratorio principal de la sede de la corporación CICPAP (Cientific Investigation Centered on Pure and Applied Physics). Esta organización contrataba a los mejores científicos y a las más brillantes mentes de la Tierra y les financiaba sus investigaciones, a cambio de derechos casi absolutos de patente sobre sus inventos. Uno de estos científicos era el doctor Erik Borges, especialista en física relativista y astronomía.

Por años, Erik había intentado obtener fondos para cumplir con su más grande proyecto, una máquina del tiempo. Sin embargo, la junta directiva de CICPAP no aprobaba tales ideas, acusándolas de infantiles y faltas de fundamento real. De ésta manera Erik se comprometió con otros proyectos, menos interesantes, pero más lucrativos durante el día. Sin embargo, durante la noche trabajaba en secreto en su máquina del tiempo. Avanzaba lentamente, pues no debía ser evidente la falta de materiales de una noche a la otra.

Todas esas noches el doctor Borges se quedaba trabajando hasta muy tarde, logrando dormir no mas de tres horas diarias en promedio. Pero el deseo de culminar su invención y la creencia ferviente de que estaba en lo correcto lo impulsaba a continuar trabajando. Sin embargo, gracias a esas sesiones nocturnas, Erik tambaleaba del sueño durante el dia. eventualmente comenzó a perder el equilibrio y a tropezar con todo, saboteando sin ninguna mala intención mucho de los experimentos ajenos. Ésto por supuesto le ganó su despido de la CICPAP, pues la junta directiva había decidio que estaba más loco, de lo que era brillante.

El último día que Erik fué a la oficina llamó a todos sus trabajadores a una tarima con la escusa de dar un discurso de despedida. Algunos se acercaron, otros lo ignoraron. Algunos incluso se rieron de él en su cara, haciéndole muecas burlistas. Sin embargo, a los que si estaban allí, les mostró un enorme objeto cubierto por una capa de tela escarlata. Ante los ojos curiosos de sus compañeros, destapó el objeto y surgió entonces una enorme máquina. Erik les explicó que ésta era su máquina del tiempo, por fín terminada y que si lo deseaban podían ser testigos de su primera prueba.

La mayoría estaban escépticos, sin embargo se quedaron impulsados por la curiosidad de saber que le pasaría al lunático doctor Borges. Subió a la máquina y con el movimiento de una palanca la encendió. Luego, antes de que pudiera decirse nada más y sin dejar ningún tipo de rastro, el doctor Borges y su máquina desaparecieron.

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Erik abrió los ojos lentamente y se percató de que aún seguía en el laboratorio, pero no había ningún rastro de la máquina, y él se encontraba acostado en el piso. En ese momento apareció el doctor José Gomez, el mejor amigo de Erik y lo ayudó a levantarse extendiéndole la mano. El doctor Gomez le dijo: "Mucho gusto doctor Borges, me llamo José Gomez. No se preocupe, nos pasa a todos cuando somos nuevos. Pero cuídese, que es su primer día y ya se ve diez años más viejo, ja ja ja."

Erik quedó confundido por un tiempo, hasta que logró entender todo. ¡Después de tantos años, y de tanto esfuerzo, Había logrado viajar en el tiempo! Comenzó a saltar por todo el laboratorio gritando y cantando su éxito. Eso es, hasta que los oficiales de seguridad lo detuvieron y lo llevaron ante la junta directiva. Era la misma junta que diez años más adelante, sin embargo se veían mucho más jovenes.

Erik intentó explicarles todo lo que había pasado, desde el trabajo nocturno hasta el viaje que había realizado hasta ese tiempo. Sin embargo, la junta no le creyó, asegurándole que los viajes en el tiempo son imposibles, al igual que un científico suelto en el laboratorio, a mitad de la noche, sin que ellos lo supieran. Erik se molestó mucho al volver a ser tratado como loco, e impulsado por la ira intentó atacar a uno de los miembros de la junta. Esto le costó toda credibilidad, y más aún, su libertad.

Transfirieron a Erik en una carcel del estado, junto a otras personas de muy mal aspecto. Debía salir de allí, demostrar su inocencia y demostrar su teoría. La oportunidad se presentó en solo unas horas, ya que el doctor Jose Gomez había reclamado por un jucio justo para Erik. Así Erik vió denuevo en el joven José al amigo inseparable que dejó en el futuro, incondicionalmente justo y sincero en todo momento.

La audición fué al mediodía. Todas las condiciones parecían desfavorecer a Erik, pero el tenía un As bajo la manga. Ese día recordaba que era la final del campeonato americano de Beisbol y de la victoria inesperada de Boston sobre Nueva York, en una última jugada histórica. Erik presentó esta información detalladamente como evidencia, confiado en haber demostrado su punto. Sin embargo, Boston ese día fué derrotado y la jugada histórica nunca realizada.

La historia había cambiado. "¿Como podría haberla influenciado? ¿Era acaso tan solo una jugada cruel del efecto mariposa sobre ese universo?" Siendo así, jamás podría demostrar su procedencia. Estaba atrapado en un mundo alternativo, sin posibilidad de regreso.

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Y así pasaron los años. Tres años para ser precisos. Y Erik no había logrado demostrar su inocencia. Tanto, que ya dudaba siquiera hubiera sido verdad. Realizaba trabajos de labor social limpiando el piso de su antiguo laboratorio cuando de repente sonó un gran estruendo, seguido de una enorme máquina cayendo en la mitad de la sala. Era su antigua máquina del tiempo. "¡Claro! El tiempo no es más que una dimensión adicional de la realidad, por lo que el concepto de la inercia podría ser igualmente válido. La máquina frenó en su viaje tan bruscamente que me arrojó unos cuantos años más al pasado."

Ahora tenía la oportunidad de volver a casa. Sin embargo, muchas preguntas comenzaron a formarse en su mente. "¿En verdad quiero volver? ¿Y si volviera, en verdad sería el mismo futuro? Lo mejor será decidir después, pero ahora tengo los instrumentos para demostrar mi teoría." Y así, nuevamente consumido por la felicidad comienza a saltar y cantar a través del laboratorio.

Al día siguiente pide a la corte una audición, la cual es concedida inmediatamente por medios de la suerte y de su buen comportamiento. Erik, los lleva a donde se encuentra la máquina y les explica todo. Aún inconformes, se le pide que demuestre que la máquina funciona. Erik se acerca a la máquina, y la acaricia antes de despedirse de ella, pues la mandaría de viaje nuevamente, pero esta vez sin su piloto. Prende la máquina, la cual se esperaba que se esfumara, pero en vez de eso aparecio otra máquina igual en el lugar de la misma.

Erik había olvidado configurar la cantidad de tiempo que viajaría y había quedado en cero. El viaje era tan simultaneo que muchas máquinas identicas entraron en conflicto, creando una especia de hoyo negro temporal que terminó por consumir el laboratorio, el planeta, el universo y la realidad entera.

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Erik abrió los ojos lentamente y se percató de que aún seguía en el laboratorio, no había ningún rastro de la máquina, y el se encontraba acostado en el piso. En ese momento el doctor José Gomez nuevamente lo ayudó a levantarse extendiéndole la mano, y le dijo "Mucho gusto doctor Borges, me llamo José Gomez. No se preocupe, nos pasa a todos cuando somos nuevos."

Erik estaba extrañado, eso ya lo había vivido, pero solo un poco diferente. Se dió cuenta luego que le dolía la cabeza, y que estaba sangrando un poco. Fué al sanitario a lavarse la cara y se dió cuenta de que estaba diez años más joven.

El resto del día y de la noche Erik no pudo descansar pensando en lo que había ocurrido. era como si todo hubiera vuelto a donde empezó, como si todo hubiese sido un sueño. Más decidió que era momento de olvidar lo sucedido y de olvidar sus teorias de viajes en el tiempo. Y así fué como por fin pudo descansar, esperando lo que pudiera traer un nuevo día.

Al día siguiente, Boston derrota inesperadamente a Nueva York, con una jugada histórica.

Un mundo en onda, ¿5 sentidos?

Aún no hemos podido llegar a conocer realmente la naturaleza del gran universo que nos rodea. Sin embargo, es la naturaleza del hombre continuar indagando en la búsqueda de la verdad. Actualmente, la física cuántica nos ha permitido entender mucho mejor los fenómenos que afectan nuestro universo. Uno de ellos, la aparente paradoja que surge al estudiar la luz. Ésta posee la desconcertante propiedad de que la misma puede comportare en ciertas ocasiones como onda y en otras como partícula. Esto fue un gran dilema por muchos años, ya que la física clásica categoriza las partículas y las ondas como dos ideas completamente diferentes. Una partícula ocupa una posición en el espacio y posee una masa no nula, mientras que las ondas se extienden por el espacio, a una cierta velocidad, sin poseer masa alguna.

A principios del siglo XX, Louis-Victor De Broglie introdujo la noción que ayudaría a solventar el dilema de la luz. El propuso que toda la materia tenía una frecuencia de onda asociada, definida por una función que incluye la famosa constante de Planck. Ésta idea ha sido comprobada de manera experimental ya muchas veces y ha sido aceptada como cierta por la gran mayoría de la comunidad científica. En resumen, se había concluído que la materia en el universo es dualmente partícula y onda. Es la percepción lo que define como se comporta.

Uno de los métodos experimentales mas confiables que confirman la dualidad onda - partícula, son los aceleradores de partículas. En éstos se ha comprobado que al acelerar lo suficiente, por ejemplo un electrón, éste perderá su consistencia como partícula y comenzará a actuar como onda. A manera de experimento, imaginemos que un electrón choca contra una rejilla. Podrían ocurrir dos cosas: o choca contra la rejilla y rebota, o logra pasar de largo. Cuando se acelera lo suficiente el electrón, al pasar la rejilla, éste se descompondrá en tres electrones idénticos al original. Uno pasará, otro rebotará y el otro se desviará; tal como podría esperarse de una onda. ¿Como es que la partícula al acelerarse puede comportarse como una onda? Hagamos este ejercicio mental: Imaginemos un resorte extremadamente apretado, tanto que no pueda distinguirse de una pieza sólida de metal. Ahora, tomemos ese resorte por un extremo y comencemos a acelerarlo. ¿Que pasará? El mismo comenzará a dilatarse hasta el punto en que comenzará a notarse su estructura de resorte. Lo que ocurre en los aceleradores de partículas podría deberse a un concepto similar.

¿A que viene toda esta introducción? Es comunmente aceptado que el hombre posee cinco sentidos para la percepción de su entorno: la vista, el oído, el tacto, el olfato y el gusto. Algunas creencias agregan otros sentidos, como el pensamiento, las emociones, la intuición, el kí, etc. Quisiera en esta ocasión contradecir de igual manera, la noción de los cinco sentidos, pero no al agregar otros, sino agrupando los existentes. Tomando en cuenta, entre otras cosas la dualidad onda - partícula, quisiera proponer entonces tan solo dos sentidos: El mecánico y el químico.

El sentido mecánico sería aquel que se encarga de percibir los cambios cinemáticos de nuestro entorno. Este sentido comprendería la vista, el oído y el tacto. ¿Por que propongo agrupar estos tres sentidos? Porque los tres en el fondo hacen exactamente lo mismo: percibir frecuencias de onda. La vista percibe el color. Se sabe que los colores todos pertenecen al espectro de la luz visible y tienen una frecuencia de onda asociada. El oído percibe los sonidos que sabemos surgen por la vibración de algún objeto, formando nuevamente ondas de una frecuencia determinada. Por último y aquí es donde entra el concepto de la dualidad onda - partícula, el tacto percibe la consistencia y textura de la materia, la cual ahora sabemos que también tiene una frecuencia de onda asociada. En conclusión, éstos tres sentidos perciben exactamente lo mismo, pero en rangos de frecuencia diferentes. Las mas bajas el oído, luego la vista y por último el tacto.

El sentido químico sería aquel que se encarga de percibir reacciones y cambios de estado en nuestro entorno. En este sentido agruparía el olfato y el gusto. Ambos sentidos reaccionan de diferentes maneras ante diferentes compuestos químicos y lo logran a través de pequeñas reacciones, que a su vez se traducen en información para el cerebro.

Esta es mi propuesta, dos sentidos fundamentales en vez de cinco. No incluyo aquí los demás sentidos adicionales de otras creencias (sentimientos, intuición, etc), sin embargo si tuviera que hacerlo los reuniría en un tercer sentido fundamental: La conciencia. Esto, ya que todos estos sentidos adicionales hacen referencia al razonamiento del ser humano. Gracias por leer, hasta la próxima...

Incertidumbre (Una Poesía Cuántica)

Aqui estoy, quizá no.
De allá vengo, allá voy.
Sé que existo, sé que no.
¿Como estar donde no estoy?

La disyuntiva del ser,
ya no me alcanza a agobiar,
puesto que soy y no soy,
entre el andar y el estar.

Más innegable es mi acción,
sea en prescencia o ausencia.
Y la de otros que me atraen
o repelen con su escencia.

Es saber que nada sé,
es marcharme a donde estoy.
Es la incierta dualidad,
de vivir como electrón.

Casualidad Vs. Causalidad: ¿Juega Dios A Los Dados?

Desde que el hombre inventó la ciencia para tratar de explicar los fenomenos naturales y los acontecimientos que lo rodeaban, una serie de preguntas se ha venido formulando. ¿Puede la ciencia explicarlo todo? ¿Reemplazará a las distintas religiones como única certeza? ¿Podrá la ciencia descubrir la verdad absoluta? A través de la historia, varias de la mas grandes mentes científicas han expresado su opinion sobre este tema, desde el absoluto determinismo científico de Laplace, hasta los "cuantos" de Plank y la incertidumbre de Heisenberg. Pero podemos resumir todas estas interrogantes en una sola: ¿Juega Dios a los dados? O en otras palabras ¿Es determinista nuestro Universo?

La respuesta comunmente aceptada ha sido oscilante a través de la historia. En un principio, la creencia común era que los fenomenos de la naturaleza no podían ser predichos, sino que eran obra de la voluntad de un ser divino; y todos aquellos que retaban este enfoque, muchas veces fueron acusados de blasfemos y traidores. Luego, llegó una epoca en la que se comenzó a entender mejor el funcionamiento de muchas cosas y se llegó a pensar que cualquier evento podría ser explicado y anticipado utilizando métodos científicos. Einstein apoyaba esta noción con su famosa frase "Dios no juega a los dados", frase a la cual hace referencia el título de esta entrada. Einstein estaba convencido de que si pudiese conocerse el estado de todas las partículas del universo en un instante determinado, podría predecirse la configuración de las mismas, en cualquier otro instante de tiempo (tanto pasado, como futuro). Sin embargo, descubrimientos más actuales, han mostrado que Einstein pudo haber estado equivocado. En especial fueron controversiales la teoría de "cuantos" de Max Plank y el principio de incertidumbre de Heisenberg, que dice que no puede conocerse tanto la posición como la velocidad de una partícula en un instante determinado. De estos nuevos descubrimientos nace la física cuántica, la cual explica el universo desde un punto de vista probabilístico. Lo mas significativo de ésta, es que ya no será posible predecir el estado del universo, dado que ni siquiera podríamos medirlo completamente. Aún más en la actualidad, incluso la física cuántica se ha encontrado con tropiezos, contrastada con la teoría de hoyos negros de Hawkings. La función de onda para una partícula (representante de una combinación de su posición y velocidad) que se había demostrado podía predecirse, pierde consistencia en las proximidades de un hoyo negro. Esto aún más en detrimento de la noción de determinismo científico. Citando a Hawkings en una conferencia sobre este mismo tema: "No sólo Dios juega definitivamente a los dados, sino que además a veces los lanza a donde no podemos verlos".

De esta discusión nacen dos terminos antagónicos, la "Casualidad" que apoya la noción de un universo aleatorio, cuyo comportamiento no puede predecirse; y la "Causalidad" que apoya el determinísmo científico, en el que cada evento puede ser explicado en términos de sus causas y sus consecuencias. Aún actualmente, existen personas que apoyan una u otra definición, aunque la mayoría se conforma con un balance entre estas. Según estos, no podemos predecir todo lo que ocurre en el universo, pero si existen situaciones que pueden predecirse con certeza.

Éste fue un pequeño marco histórico sobre este tema tan controversial, sin embargo quisiera ahora comentarles mi posición personal al respecto. Quisera comenzar formulando un pregunta. Sin hablar necesariamente de predecir el futuro lejano, imaginemos que se está lanzando un dado. Si pudiermos reproducir a un nivel exacto el estado del universo en el instante en que éste fue lanzado. ¿El resultado pudiera ser diferente? La respuesta es que NO, la trayectoria, rotación, colisión, etc. del dado puede ser calculada, siempre y cuando las condiciones del entorno estén exacta y completamente definidas. Lo mismo probablemente ocurre con cualquier evento mucho más complejo en el universo. En mi opinion, el enunciado del determinismo científico no falla al decir que es posible conocer el estado del universo en cualquier instante de tiempo, si se llegara a conocer dicho estado aunque sea en uno solo. El problema es que es sistemáticamente IMPOSIBLE conocer completamente el estado del universo. Existen variables influyentes que posiblemente nunca conozcamos (teoría de variable oculta de Einstein et al.). Incluso, tenemos limitaciones definitivas sobre las variables que si conocemos. Consideremos lo siguiente: Imaginemos que tenemos una tecnología tan avanzada que nos permitiría guardar el valor de una variable primitiva (por ejemplo, un número real) en tan solo una partícula. Consideremos ahora que queremos conocer tan solo la velocidad de todas las particulas del universo. Asumiendo que el universo tiene 3 dimensiones (lo cual está en actualmente en cuestionamiento), para representar la velocidad de una partícula, necesitaríamos por lo menos 3 variables primitivas. Siendo así, para guardar la velocidad de todas las partículas en el universo, es necesario contar con 3 veces más partículas. Suponiendo aún mas que pudieramos generar particulas nuevas, tal que generemos esta cantidad faltante, estas serían ahora parte del universo y por lo tanto también necesitarían guardarse, triplicando nuevamente la cantidad de particulas faltantes. Continuando este ciclo hasta el fin de los tiempos. Esto pasa con tan solo querer saber la velocidad de las partículas; existe posiblemente muchísima más información que pueda obtenerse de una determinada partícula y de la interacción entre las mismas. El problema entonces no solo recide en las variables que no sabemos siquiera que existan, sino en que ni siquiera podemos conocer absolutamente el estado para aquellas que si manejamos.

Esta entrada viene como una reflexión al mal uso (en mi opinión) de algunos términos en el común de la población. La física cuántica es entendida como aquella donde la realidad viene representada por una función de probabilidad. Incluso se ha llegado a hablar de que con cada medición cuántica, el universo es dividido en varios otros universos, de tal manera que exista un universo por cada posible resultado. La función de probabilidad, en este caso, expresaría en cual de estos universos es más probable que terminemos estando. Las probabilidades por otra parte son entendidas como el estudio de la aleatoriedad, de variables que no pueden ser calculadas con exactitud, pero cuyo comportamiento se rige por un cierto patrón. Es necesario retocar un poco estas definiciones. Las probabilidades deberían evolucionar a no ser consideradas solo como el estudio de la aleatoriedad, sino mas bien como el estudio de la consideración de un conjunto de posibles resultados para una medición, dado que no todas las variables involucradas son tomadas en cuenta. Volviendo al ejemplo de un dado, la probablidad de que la cara superior del mismo al caer muestre un 3, es 1/6, si y solo si no conocemos todas las demas variables involucradas (velocidad y torque inicial, resistencia del aire, fuerzas gravitacional involucradas, etc.) Si pudieramos conocer todo esto, hablar de una "probabilidad" realmente no tendría sentido. Respecto a la física cuántica, debe redefinirse de la misma manera. No es correcto pensar que el universo pueda comportarse de maneras diferentes si se concociera y reprodujera el mismo estado inicial. Heisenberg en verdad consiguó un buen nombre para su descubrimiento: "Incertidumbre". Es mas correcto plantear que dado un conjunto (seguramente muy grande) de variables que no son conocidas, las consecuencias podrían pertenecer a un determinado conjunto restringido de posibles resultados, cada uno de éstos con una determinada probabilidad de ocurrencia.

Quisiera destacar, que no es mi intención con esta reflexión decir que el estudio de las probabilidades no tenga sentido, o que la teoría cuántica esté incompleta (eso se lo dejo a Hawkings con los hoyos negros). De todas formas, el objetivo de un modelo físico no es el de representar exactamente la realidad, sino de aproximarse lo mejor posible. Hasta el momento, no ha surgido ninguna teoría que explique mejor los fenómenos de nuestro universo, que la física cuántica, y por ende no hay ninguna necesidad de reemplazarla por algo más.

También quisiera decir, que ésta es solo una opinión personal, y si se quiere no debe tomarse con demasiada seriedad. Tan solo es algo que en lo que he estado pensando últimamente y quise compartir por esta vía. Por favor, si tienen la oportunidad, dejenme un comentario para conocer su opinion al respecto. Les dejo un enlace a la conferencia que mencioné antes de Hawkings, donde se defiende precisamente lo contrario (El no-determinismo del universo):

http://ciencia.astroseti.org/hawking/dios.php

Como conlcusión final y resumen, lo que puedo decir es que el universo es un lugar, una idea, demasiado grande. Va mucho mas allá de nuestra comprensión y posiblemente nunca lleguemos a entenderlo completamente. Sin embargo es nuestra naturaleza como seres humanos seguir intentándolo. En mi opinión, el universo en realidad SI es determinísta, solo que para nosotros es imposible conocer el estado completo del mismo. Esto podría en efecto entenderse como una forma de no-determinismo. Dado que es en verdad imposible conocer completamente el universo, es imposible predecir lo que va a suceder. Pero realmente no creo que deba entenderse de esta manera. La definición formal de "determinismo" solo dice que si un sistema parte desde un mismo estado inicial, éste alcanzará el mismo estado final. El que no podamos conocer todas las variables, no implica que esto último no sea cierto, solo que no somos (ni posiblemente seremos) capaces de comprobarlo.

Espero esta reflexión haya sido interesante y de su agrado. Hasta una proxima vez...

¿Un universo dual?

La curiosidad e imaginación del ser humano no tiene límites. Hemos imaginado e indagado sobre la realidad hasta los confines de nuestro universo, e incluso nos hemos preguntado sobre la existencia de otros. Muchas ideas se han desarrollado acerca de diferentes universos al nuestro: el multiverso, el omniverso, dimensiones paralelas, etc. Incluso de realidades coexistentes en nuestro propio universo, pero inalcanzables para nosotros: planos distinguibles de la realidad, reciprocidad entre la materia y la materia oscura, etc.

Aunque desde nuestros inicios hemos hecho todo lo posible por encontrar la realidad sobre nosotros y lo que nos rodea, a los seres humanos en el fondo nos aterra saber la verdad absoluta, siempre esperamos que halla algo nuevo por descubrir, algo que escape a nuestro entendimiento. Es por esto, que siempre estamos formulando nuevas ideas sobre estructuras y visiones que excedan el conocimiento que ahora poseemos (o creemos poseer). Muchas de estas ideas maduran para convertirse en teorías, como el Big Bang o los hoyos negros. Otras maduran para convertirse en ciencia ficción, como las dimensiones paralelas o la realidad escondida en la materia oscura. Sin embargo todo empieza con una idea, vástago de la imaginación y alimentada por la curiosidad.

Ahora, quisiera comentarles una idea que ha estado en mi mente por un buen tiempo ya, la idea de "universos duales". Es bién sabido que nada viaja más rápido que la velocidad de la luz. Velocidades mayores contradecirían las leyes de la relatividad especial de Einstein (salvo con objetos muy grandes, por ejemplo clusters de galaxias, donde debe aplicarse la relatividad general). Sin embargo, algunos ciéntificos han admitido la posibilidad de que existan partículas que viajen mas rápido que la velocidad de la luz. Estas partículas fueron llamadas taquiones, y tienen la característica de poseer una masa negativa. Además, así como ninguna otra partícula puede superar la velocidad de la luz, los taquiones no pueden viajar más depacio que la misma. En otras palabras, la velocidad de la luz sirve como cota superior para la velocidad de la partículas regulares, y como cota inferior para la velocidad de los taquiones.

La pregunta sería, ¿Podría ser que en el dominio de los taquiones exista otro universo, tan inalcanzable para nosotros, como nosotros para ellos? Ambos compartiríamos la velocidad de la luz como cota, que sería como una especio de limbo entre universos. Además tiene sentido, ya que los fotones (partículas de luz) tienen masa cero, y el cero puede ser considerado tanto positivo, como negativo (o ninguno de los dos). Sin embargo, como la luz no viaja siempre a su máxima velocidad, ya que tendría que estar en el vacío absoluto, no podemos vislumbrar vestigios de ese otro universo (ni ellos del nuestro).

Pero, ¿por que conformarnos con un solo universo dual? En el espacio de dos dimensiones, la imagen especular de un punto con respecto a un asíntota lineal es una sola. Sin embargo, ¿por que debemos suponer que este espacio es bidimensional? ¿Cuantas imágenes especulares tiene un punto, con respecto a una asíntota linea, en el espacio tridimensional? Existen infinitas. E incluso puede extenderse a espacios n-dimensionales. Así, no solo podría existir un universo dual, sino quizas muchos, infintos universos duales. De cierta forma, esta última suposición es otra forma de entender la idea detras de los planos alternos de la realidad o de las dimensiones paralelas. Solo que estas no serían paralelas, sino mas bien especulares una con repecto a la otra, encontrándose todas a la velocidad de la luz.

Bueno, esta es la idea que quería comentarles, no es la intención que sea tomada tan en serio, ya que no tengo el conocimiento suficiente de astronomía para apoyar o desmentir la idea. Tan solo es una idea que quería compartir con ustedes. Les agredecería si me dejaran un comentario para saber que piensan.