{"id":263,"date":"2020-06-17T11:00:00","date_gmt":"2020-06-17T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/?p=263"},"modified":"2020-06-17T10:44:49","modified_gmt":"2020-06-17T08:44:49","slug":"cuantas-dimensiones-tiene-el-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/2020\/06\/17\/cuantas-dimensiones-tiene-el-universo\/","title":{"rendered":"\u00bfCu\u00e1ntas dimensiones tiene el Universo?"},"content":{"rendered":"\n<p>\u00bfCu\u00e1ntas dimensiones tiene el Universo? Para todo aficionado a la f\u00edsica la respuesta a esta pregunta es aparentemente simple: habitamos un mundo con 3 dimensiones espaciales y una temporal (el espacio-tiempo 4-dimensional). Pero, \u00bfpodr\u00eda haber dimensiones adicionales? \u00bfc\u00f3mo es posible que no las percibamos?<\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<p>A comienzos del siglo pasado Albert Einstein desarroll\u00f3 la bell\u00edsima teor\u00eda de la <a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Relatividad_general\" target=\"_blank\">relatividad general<\/a>. En ella, intentaba dar una descripci\u00f3n de la fuerza m\u00e1s controvertida de la naturaleza, la gravedad. Su compleja teor\u00eda, plagada de tecnicismos matem\u00e1ticos que la hacen dif\u00edcil de entender en profundidad, tiene un punto de partida muy simple: el tratamiento del tiempo como una dimensi\u00f3n m\u00e1s. Este hecho, que hoy nos parece evidente a los f\u00edsicos, no lo fue tanto para la comunidad cient\u00edfica de su \u00e9poca. Basta decir que Einstein jam\u00e1s recibi\u00f3 el premio Nobel por la gran obra de su vida (aunque posteriormente lo obtuvo por la explicaci\u00f3n del efecto fotoel\u00e9ctrico). Hicieron falta muchos a\u00f1os de maduraci\u00f3n hasta que las ideas de este genio cuajasen y pudiesen ser demostradas. Antes de Einstein, la respuesta a la pregunta de cu\u00e1ntas dimensiones tiene nuestro universo tambi\u00e9n era aparentemente simple\u2026 y err\u00f3nea. Esto ya nos indica que la cuesti\u00f3n deber\u00eda ser tomada con cierta precauci\u00f3n. Lo m\u00e1s correcto ser\u00eda decir que tenemos certeza de que nuestra realidad es al menos 4-dimensional. \u00bfPero podr\u00edan existir m\u00e1s dimensiones? Y de ser as\u00ed, \u00bfqu\u00e9 forma tendr\u00edan?<\/p>\n\n\n\n<p>Antes de abordar la susodicha pregunta deber\u00edamos hablar del panorama cient\u00edfico en el que fue planteada por primera vez. A finales del siglo XIX se ten\u00eda una muy buena descripci\u00f3n de los fen\u00f3menos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos. Los estudios en este campo realizados por <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/James_Clerk_Maxwell\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">James Clerk Maxwell<\/a> llevaron a unificar ambas fuerzas bajo una misma teor\u00eda, el <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Electromagnetismo\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">electromagnetismo<\/a>. Bajo este nuevo paradigma, electricidad y magnetismo no son m\u00e1s que ciertos l\u00edmites de algo mucho m\u00e1s general. El valor de su desarrollo no solo recae en el profundo avance que supuso en el entendimiento de los fen\u00f3menos electromagn\u00e9ticos, tambi\u00e9n fue un gran triunfo para la idea de unificaci\u00f3n. Esto dejaba el escenario cient\u00edfico de la \u00e9poca, en lo que a f\u00edsica se refiere, con dos grandes personajes, gravitaci\u00f3n y electromagnetismo. Gracias a Maxwell y a Einstein ten\u00edamos una muy buena descripci\u00f3n de ambas fuerzas. No es de extra\u00f1ar que m\u00e1s de un cient\u00edfico de la \u00e9poca se plantease la compleja tarea de tratar de unificarlas.<\/p>\n\n\n\n<p>Entre los muchos que se plantearon tal haza\u00f1a se encontraba <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Theodor_Kaluza\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Theodor Kaluza<\/a>. Poco despu\u00e9s de que Einstein publicase su trabajo trat\u00f3 de explicar el electromagnetismo como un efecto de la curvatura del campo gravitatorio a lo largo de una dimensi\u00f3n extra. Su teor\u00eda era, cuanto menos, elegante. El problema era que implicaba la existencia de una quinta dimensi\u00f3n, la cual no observamos. El propio Einstein elogi\u00f3 su trabajo, pero le inst\u00f3 a no publicarlo por falta de convicci\u00f3n en sus argumentos (cosa que rectific\u00f3 un par de a\u00f1os despu\u00e9s). Los resultados de Kaluza fueron retomados a\u00f1os m\u00e1s tarde por <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Oskar_Klein\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Oskar Klein<\/a>, quien explic\u00f3 por qu\u00e9 no vemos esa quinta dimensi\u00f3n. Aplicando los recientes avances en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica a la teor\u00eda de Kaluza, Klein demostr\u00f3 que esa nueva dimensi\u00f3n deb\u00eda estar curvada sobre s\u00ed misma (confinada) y que, adem\u00e1s, su tama\u00f1o deb\u00eda ser rid\u00edculamente peque\u00f1o, explicando as\u00ed la invisibilidad de esta nueva dimensi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>Pensar en una dimensi\u00f3n extra de este modo pueda parecer algo abstracto de entrada, pero imaginemos por un momento que somos peque\u00f1as hormigas caminando por un hilo, debido a su reducido tama\u00f1o estas pueden ver la curvatura del hilo, movi\u00e9ndose libremente por su superficie bidimensional. Mientras, para nosotros, seres de gran tama\u00f1o en comparaci\u00f3n, ese hilo no dejar\u00e1 de ser algo aparentemente unidimensional, ocult\u00e1ndonos una de sus dimensiones.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" width=\"1024\" height=\"628\" src=\"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112-1024x628.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-302\" srcset=\"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112-1024x628.jpg 1024w, https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112-300x184.jpg 300w, https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112-768x471.jpg 768w, https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112-1200x735.jpg 1200w, https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/ROW_Figure01_120112.jpg 1250w\" sizes=\"(max-width: 709px) 85vw, (max-width: 909px) 67vw, (max-width: 1362px) 62vw, 840px\" \/><figcaption>El equilibrista franc\u00e9s Philippe Petit camina a lo largo de un cable suspendido entre las Torres Gemelas de Nueva York el 7 de agosto de 1974. Para \u00e9l, el cable tiene una \u00fanica dimensi\u00f3n, puesto que solamente puede moverse hacia delante o hacia atr\u00e1s. Sin embargo, para la peque\u00f1a hormiga, el cable tiene dos dimensiones. Fuente: <a href=\"https:\/\/news.fnal.gov\/\">https:\/\/news.fnal.gov\/<\/a> (AP Photo\/Alan Welner)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>A lo largo del siglo XX los avances en la teor\u00eda cu\u00e1ntica cambiaron por completo el escenario, se descubrieron nuevas fuerzas, a saber, interacci\u00f3n d\u00e9bil e interacci\u00f3n fuerte, complicando el paradigma. Esto puso de manifiesto que la <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Teor%C3%ADa_de_Kaluza-Klein\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">teor\u00eda de Kaluza-Klein<\/a>, aunque muy elegante, presentaba m\u00e1s de un problema. La interacci\u00f3n d\u00e9bil y el electromagnetismo fueron unificados bajo el marco de la teor\u00eda electrod\u00e9bil (como sucedi\u00f3 con el electromagnetismo tiempo atr\u00e1s) mientras que la interacci\u00f3n fuerte qued\u00f3 totalmente descrita por una nueva teor\u00eda cu\u00e1ntica denominada cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica. Ambas teor\u00edas fueron agrupadas (que no unificadas) bajo el modelo est\u00e1ndar de la f\u00edsica de part\u00edculas. Las bases de este modelo son, por el momento, irreconciliables con la gravitaci\u00f3n einsteniana, y la unificaci\u00f3n, a d\u00eda de hoy, no est\u00e1 cerca de conseguirse.<\/p>\n\n\n\n<p>Ante todo esto, la motivaci\u00f3n de la teor\u00eda de Kaluza-Klein quedaba obsoleta. No obstante, muchas teor\u00edas posteriores se han basado en sus ideas: a todos nos suenan (al menos de nombre) las teor\u00edas de <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Teor%C3%ADa_de_cuerdas\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">cuerdas<\/a> o <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Teor%C3%ADa_de_supercuerdas\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">supercuerdas<\/a>, que, lejos de unificar las fuerzas de la naturaleza con una elegante dimensi\u00f3n extra, lo hacen con siete. Propuestas en los a\u00f1os 70, y mejoradas a lo largo de los 80, siguen a d\u00eda de hoy presentando problemas de dif\u00edcil soluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>En la d\u00e9cada de los 90, la idea de las dimensiones extra volvi\u00f3 a coger fuerza, pero con un prop\u00f3sito bastante diferente. La gravitaci\u00f3n, adem\u00e1s de tener un comportamiento muy diferente a las fuerzas recogidas en el modelo est\u00e1ndar, tiene una intensidad an\u00f3malamente peque\u00f1a en comparaci\u00f3n \u00a1del orden de 10<sup>30<\/sup> veces m\u00e1s d\u00e9bil que el resto de interacciones! A esta curiosa anomal\u00eda se la conoce como <a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Problema_de_jerarqu%C3%ADa\" target=\"_blank\">problema de la jerarqu\u00eda<\/a>. En 1999, <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Lisa_Randall\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Lisa Randall<\/a> y <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Raman_Sundrum\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Raman Sundrum<\/a> desarrollaron un modelo 5-dimensional en el que la quinta dimensi\u00f3n estaba deformada. \u00c9sta tendr\u00eda un tama\u00f1o finito, delimitado por dos planos 4-dimensionales (denominados &#8220;branas&#8221;). Toda la materia y part\u00edculas que conocemos vivir\u00edan atrapadas en una de estas branas. Tan solo la gravedad se propagar\u00eda libremente por el espacio 5-dimensional (tambi\u00e9n denominado &#8220;bulk&#8221;). Esta bella teor\u00eda, en la que la gravedad no entiende de dimensiones y es la \u00fanica fuerza realmente libre del universo, resuelve el problema de la jerarqu\u00eda. La intensidad an\u00f3malamente d\u00e9bil de la gravedad es debida a la quinta dimensi\u00f3n (no entraremos en los tediosos detalles matem\u00e1ticos de c\u00f3mo esto sucede).<\/p>\n\n\n\n<p>Teor\u00edas basadas en el <a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Modelo_de_Randall-Sundrum\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">modelo de Randall-Sundrum<\/a> y otras variantes mucho m\u00e1s complejas siguen vivas a d\u00eda de hoy. Mientras, la comunidad cient\u00edfica contin\u00faa desarrollando experimentos cada vez m\u00e1s sofisticados con el fin de encontrar alguna evidencia de la existencia de estas dimensiones extra. Esforz\u00e1ndonos por imaginar c\u00f3mo debe ser para esa hormiga lo que para nosotros no es m\u00e1s que un hilo unidimensional.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Diversas teor\u00edas consideran la existencia de dimensiones extra, que no somos capaces de percibir en nuestra vida cotidiana pero dar\u00edan respuesta a varias preguntas abiertas en la f\u00edsica actual.<\/p>\n","protected":false},"author":64,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[6,9],"tags":[46,45,47,48],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/263"}],"collection":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/64"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=263"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/263\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":328,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/263\/revisions\/328"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=263"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=263"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=263"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}