Albert Einstein y el tiempo, los límites del humano.

Albert Einstein (1879 - 1955) con las "Teorías Especial (1905) y General (1915) de la Relatividad", nos dice que en esta tetra - dimensión se genera un efecto difícil de creer, viajamos a una velocidad cercana a la de luz, y se comprueba con el hecho de que al incrementar la velocidad en la que nos movemos en el espacio, reducimos la velocidad del paso del tiempo, la "paradoja de los gemelos" ( Dos gemelos; el primero de ellos hace un largo viaje a una estrella en una nave espacial a velocidades cercanas a la velocidad de la luz; el otro gemelo se queda en la Tierra. A la vuelta, el gemelo viajero es más joven que el gemelo terrestre.), es una muy interesante exposición de este asunto. Le costó aclarar la paradoja hasta que formuló la "Teoría General", complementaria para demostrar que es el gemelo que permanece la Tierra, el que envejece más rápido. En cualquier caso esta proposición parecía absurda en su época a la vista de los expertos. De hecho la teoría de Einstein no fue corroborada por ninguna experiencia en la vida cotidiana. Y tampoco era de extrañar en el contexto de la época. Para medir el efecto uno tenía que viajar a gran velocidad, cerca de la velocidad de la luz… o bien tener un reloj extremadamente preciso. Diez años después Einstein llevaba todo más lejos, entre otras cosas establecía que el movimiento de un reloj se determina, no sólo por la velocidad a la que viaja, sino también por la fuerza con que la gravedad le afecta. Por tanto decía que un reloj corre más rápido en una montaña que en un valle, sin embargo, en la práctica, lo que ocurre es que la diferencia en la Tierra es tan tan ínfima, que no lo notamos. Siempre se le pidió a Einstein en su momento, demostraciones que no eran tangibles para los mortales, y menos aún para el profano.

Ilustración sobre la Relatividad del tiempo - espacio, tomada de NuestroClima.com.

Entre otras propuesta radicales del documento de 1905, nos encontrábamos con que Albert Einstein dispensaba el concepto de "tiempo absoluto". Según explicaba, el tiempo no pasa en todas partes con la misma rapidez, sino que depende de la velocidad a la que el marco inercialmente del individuo observador llevase. También decía que el tiempo pasa más lentamente para alguien que viaja más rápido, y al afirmar esto, él no estaba pensando en una percepción individual del tiempo, sino del tiempo, ya, como una dimensión física.

De esta forma y como ejemplo, para cualquier persona que se mueve a una velocidad mayor, los relojes pasarían más lentamente, al igual que el agua tardaría más en hervir si estuviera cocinando o una partida de ajedrez duraría más si estuviera jugando. Y lo curioso es que bajo la teoría, el individuo en cuestión no se daría cuenta de esto debido a que su percepción del tiempo también se ralentiza. Dicho de otra forma, el sujeto en cuestión envejecería menos rápido.

Es aquí cuando aparece la paradoja de los relojes, un experimento mental que analiza la distinta percepción del tiempo entre dos observadores con diferentes estados de movimiento. La propuso al desarrollar la teoría de la "Relatividad Especial" y en ella se postula que la medida del tiempo no es absoluta. Por tanto, dados dos observadores, el tiempo medido entre dos eventos por estos observadores, por lo general no coincide, más bien la diferente medida depende del estado de movimiento relativo entre ellos.

En una concepción distinta del tiempo, la clásica, este es una magnitud física con que se mide la duración o separación de acontecimientos. El tiempo permite ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un futuro y un tercer conjunto de eventos ni pasados ni futuros respecto a otro. Agrego que no es factible recorrer el espacio - tiempo del futuro hacia el pasado.

Para la medición del paso del tiempo, sobre todo en lo cotidiano, la humanidad a andado un largo camino, desde distintas culturas, se fueron tomando costumbres, que se generalizaron haciendo más homogéneo el proceso de la medición. Ahora hay un calendario aplicable en todo el mundo, sin embargo aún existen alternativas para diferentes culturas y sus religiones o mitologías.  Rápido repaso de lo sucedido a lo Argo de la historia.

Ilustración Cultura  Mesopotámica, Astronomía, medición del tiempo. tomada de Solo Es Ciencia

En cuanto a las horas del día, se debe a los estudios astronómicos Mesopótamicos (sumarios y babilonios), el cual utilizaba el sistema sexagesimal para sus cálculos astronómicos. De esta manera, tenemos horas compuestas de sesenta fracciones que llamamos minutos, y los minutos, a su vez, se componen de sesenta partes, que llamamos segundos. Les agradaba el número sesenta, dado que, es un número muy maleable, es múltiplo de 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, eso le hace útil para realizar los cálculos que en esa etapa de la civilización se requerían.

También los egipcios, midieron el tiempo, dividieron el día en 24 horas e inventaron un reloj solar que medía el tiempo mediante la longitud de las sombras. Con la barra orientada hacia el oeste, el sol llegaría a las doce del mediodía justo cuando no hubiera sombra en el instrumento. Los egipcios dividian el día en 12 partes, las "horas del tiempo", siendo las horas variables en su longitud (más largas en verano y más cortas en invierno),  se quedaban sin reloj cuando el Sol se ocultaba. Para medir el tiempo de noche, primero, dividían la noche basados en doce estrellas que aparecían sucesivamente durante toda la obscuridad, de esta manera se comenzó a dividir la noche en doce partes. Por similitud a este juego de astros el día también se dividió en doce partes. Posteriormente,  inventaron un rústico sistema, procedieron a medir el paso de la noche, abriendo un pequeño orificio en una vasija, le colocaban unas marcas internas y externas y la llenaban de agua. Por la disminución del nivel del agua estimaban el tiempo transcurrido.

En el lejano oriente, en China se despreciaba la cuenta de las horas, el transcurso del día, teóricamente no afectaba la ocupación diurna de las mayorías y el manejo del tiempo se reflejaba en la astronomía. La población vivía principalmente de la agricultura regulada al ritmo de las estaciones, del día y de la noche, y se conformaba con estos indicadores naturales. En las ciudades, las horas y la hora pública eran anunciadas por las torres de los relojes, o por los tambores, como sigue siendo el caso con las "Torres del reloj" y las "Torres del Tambor" de Pekín y Xi’an. El tiempo privado, sin embargo, estaba más o menos indicado por "gnomones verticales" y "relojes de combustión con mechas graduadas". Y por edicto se convirtió en materia exclusiva del "Emperador", intermediario entre el cielo y la tierra. Introdujeron el uso de un calendario lunar desde el año uno del reinado del emperador "Huangdi", y muchos años después, alrededor del inicio del siglo XV, se combinó con las observaciones solares y el resultado fue un calendario mixto "lunisolar". Y fue hasta la segunda década del siglo XX que fue nuevamente modificado en 1911, por el nuevo soberano "Tian Zi" que monopolizó completamente la práctica astronómica. En estos días conviven en la República China, los calendarios tradicional chino y el occidental "gregoriano".

Ilustración de las culturas mesoamericanas, tomada de Tus Tareas de Sociales overbloges.

A decir en lo documentado por  Johanna Broda, en su interesante trabajo “El tiempo y el espacio, dimensiones del calendario y la astronomía en Mesoamérica”, de la Universidad Nacional Autónoma de México‐Instituto de Investigaciones Históricas publicada el 29 de junio del 2018 en triple w, historicas. unam. mx, publicaciones/ publicadigital/l ibros/ 428/ historiador/ mesoamerica/ html.

"Por su parte los pueblos asentados en la región llamada "Mesoamérica", en el período conocido como "Preclásico Medio", que va de entre los años un mil doscientos al cuatrocientos  antes de nuestra era, se inició el uso combinado de los calendarios solar de 360 días ("xihuitl" lo llamaban los pueblos de habla nahuatl) y lunar de 260 días ("tonalpohualli" en náhuatl) , y manejaban sus extrapolaciones, en lapsos de 52 años conocidos como "Cuenta Corta" (xiuhmolpilli o "atadu­ra de años").

Se ha concluido que los "mayas del período clásico" (del 300 al 900 d. C.) llegaron a desarrollar una cronología absoluta contada a partir de una fecha cero, que fijaron en el año 3,114 a. C. Esta cuenta, llamada la "cuenta larga", que les permitió hacer cómputos de tiempo con ciclos muy grandes, el cual nunca fue adoptado ni en Oaxaca ni en el Altiplano Cen­tral, y cayó en olvido también en el área maya después del derrum­be de las culturas clásicas.

En el cómputo mesoamericano del tiempo, cada día tenía un nom­bre derivado de las trece veintenas de veinte signos que componían el "tonalpohualli". Los años se distinguían también por el signo y el nu­meral que funcionaba como portador del año respectivo. En la "cuenta corta", de 52 años, se cubrían 73 "tonalpohualli" (52 x 365 = 73 x 260 = 18 980 días). Al cabo de este periodo, las combinaciones de los ciclos de 365 y 260 días se agotaban, y comenzaba otro ciclo mayor exactamente con las mismas fechas.

Dos ciclos de 52 años, es decir, 104 años, se caracterizaban además por la coincidencia con el ciclo de Venus. El año de Venus contiene 584 días, y cinco años de Venus corresponden a ocho años solares; por lo tanto, cada 65 años de Venus coinciden con 104 años solares y con 146 "tonalpohualli" (65 x 584 = 104 x 365 = 146 x 260 = 37 960 días). Los elementos de este sistema para realizar la medición del tiempo, del cual sólo hemos señalado sus rasgos fundamentales, denotan implícitamente un conocimiento exacto del año solar, así como de los ciclos de Venus".

Y al igual que otras culturas en el mundo entero, este medir las cosas, llevan a los humanos a buscar patrones, y se dice que: "nuestros cerebros son tan buenos para establecer patrones que los encontramos hasta donde no los hay". A partir de esto vemos como florece una de las actividades humanas más practicadas a lo largo y ancho de las culturas y en las distintas épocas: "la adivinación del futuro": griegos, mesopotámicos, egipcios, mesoamericanos, etc. se dejan conducir por diversos métodos para predecir el futuro, no solamente referente a las cosechas y la crianza de los animales destinados a proporcionar satisfactores, en última instancia hasta el destino personal, se quiere caminar en la línea del tiempo, para conocer el futuro, rompiendo los límites humanos, enriquecido y adicionado por el posterior deseo de poder viajar en el tiempo, en ambos sentidos.

Representación de "Las Tres Horas", diosas de la Mitología Griega. Tomada de Ecured.

Para la cultura "Helénica" no existió un calendario único, aunque si empleaban similitudes, de acuerdo a cada región, se marcaban celebraciones y ritos locales, que hacían diferencia de uso de calendario "solar/lunar", y con eso garantizaban una correlación entre las estaciones y las celebraciones, la duración del años se calculo en 365.242 días, pero no evitaba que el primer mes de cada año podía coincidir con el verano, como en Atenas, o con el solsticio de invierno en Delos o con la primavera en Delfos o con el equinoccio de otoño, en Argos. Por cierto el término "horas" proviene de la "mitología griega". Las doce horas representaban a las "doce hermanas", las cuales en un principio eran tres: Talo, (tallo); Auxo, (que referido a una raíz significa "crecer"); y Carpo, (fruto), denominaciones muy relacionadas con la fertilidad. Ellas eran hijas de Zeus y Temis, y las tres servían a los dioses y protegían las puertas del Olimpo. También eran las encargadas del orden de la naturaleza, posteriormente se personificaron en: Irene, la paz; Diké, la justicia; y Eunomía, el orden.

"La Antigua Roma" (753 al 509 a. C.) , y su posterior continuación "La Repúbica Romana", (510 al 27 a. C) son los antecedentes de donde surgió el famoso Imperio Romano (27 a. C. al 476 d. C.), para ellos, en un principio existían 304 días dispuestos en 10 meses, utilizaban un mes más cada determinados años para compensar el desajuste temporal. Y lo fueron modificando en el transcurso del tiempo, su manejo buscaba hacerlo cada vez más exacto, el año de diez meses se transformó en uno de doce meses, y los días se pasaron primero a 355 y después a 365. De aquí se toman los nombres de los días de la semana y de los meses, la costumbre de agrupar los días en semanas, proviene de los egipcios, pero los romanos la institucionalizaron y dadas sus muy amplias dimensiones terminaron afectando a una gran cantidad de regiones y se estandarizó su uso. 

Los antiguos romanos, se cree, fueron los primeros en dividir las horas en minutos y segundos, por eso estas palabras provienen del latín. Dividían cada hora en sesenta porciones, más chicas, que llamaban "pars minuta prima" o “primera parte pequeña”, de donde se impuso el término minuto, que proviene del latín "minutus" y significa "pequeño".

A su vez, dividieron los minutos en sesenta nuevamente, que lógicamente se llamaban "pars minuta secunda" o “segunda parte pequeña”, la cual terminó llamándose “segundo”. En última instancia, el nombre del segundo proviene del latín "sequire", “seguir”. O bien, "secundus", lo cual significa "lo que sigue a lo primero" o "segundo".

Ilustración del tiempo que corre más lento cuando el reloj que lo mide está en movimiento. Tomada de ABC.es.

A ello habría que añadir la posterior herencia hebrea, influenciada tanto por la cultura babilónica, como por la egipcia, y que a su vez afectó sobremanera a la cultura occidental, dejando el fervor por el número doce, número sagrado, que los llevó a dividir así las horas del día, de la salida a la puesta del Sol, consideración que aún se emplea hoy en día.

Después fue la catolicidad la que realizó la medición de los años y se pasó del calendario "juliano", de Julio César dispuesto en el año 47 antes de la era actual, al "gregoriano" por el papa Gregorio XIII, quien lo instituyó en el año 1582, que corrigió errores cometidos originalmente.

En Occidente se tuvo un lapso de influencia de la cultura árabe y se dice que hacia el siglo XIII, un árabe llamado Abul-Hassan introdujo la idea de que todas las horas tuviesen el mismo largo, y se hizo regla general.

Como consecuencia de la evolución surgida por el avance en los conocimientos humanos, la definición de un segundo ha variado con el transcurso del tiempo, en la medida que se ha requerido mayor información, más profundidad en los conceptos, buscando encontrar mejores métodos de medición, que sean lo menos subjetivo posible, así entre los años 1750 a 1890 se decía que un segundo era la ochenta y cuatro mil cuatrocientasava parte de un día solar medio. Pero a partir de 1967 la definición se ajusto de acuerdo al avance en la ciencia, de lo astronómico se pasó a lo atómico, que implicaba una posibilidad mucho menor de variación, al depender de un evento menos sujeto a la subjetividad de la mediación humana, y entonces quedó como: "la duración de 9,192'631,770 oscilaciones de la radiación emitida por el isótopo 133 del cesio, a una temperatura de cero grados Kevin". 

A partir de este mínimo lapso se definen la duración de los minutos, las horas y se acuerda el número de las unidades temporales en la consumación de un año. 551,557'906,200 oscilaciones de radiación de un átomo de cesio, que da un total de 525,600 minutos y 8,760 horas, con 365 ó 366 días y 52 semanas y una pequeña fracción.

Ilustración del Huso Horario, Meridiano 180, donde empieza y termina el día. tomada de Hora Mundial com.

Sandford Fleming (7 de enero de 1827 - 22 de julio de 1915) fue un ingeniero canadiense de origen escocés y un prolífico inventor, conocido especialmente porque propuso la creación de zonas horarias estandarizadas,​ El Horario Universal (Tiempo Universal, Universal Time o UT) y del sistema horario de 24 horas. Esto lo realizó el ocho de febrero de 1879, en una charla en el Real Instituto Canadiense. Este sistema se utiliza con mayor rigor a partir del siglo XX. 

La elección de este " meridiano" nos permite saber que, en comparación a la hora en la Ciudad de México, Melbourne tiene 17 horas de adelanto, París siete y Londres seis horas, en Buenos Aires hay tres horas, en Nueva York una, mientras que en la ciudad de  Los Ángeles dos horas menos y en la isla  Hawai cuatro.

La isla Kiritimati (en el archipiélago de Kiribati), que en castellano se traduciría como "Isla Navidad", se encuentra situada en medio del Océano Pacífico, al noreste de Australia y a 232 km. por encima del Ecuador, es el lugar donde comienza primero el nuevo día. Y una vez al año, determina el inicio de un nuevo año, sin embargo, para fines prácticos el meridiano se ha moldeado de acuerdo a los intereses de la humanidad, y dejó de ser una línea recta. Como se ve arriba en la ilustración tomada de Tiempo. com.

Pero en el crucial año 1905, se dio a conocer la teoría de la Relatividad Especial de la Relatividad y diez años después la General, con lo que se dio un vuelco a la forma de interpretar el tiempo y la gravedad.

Una practica común en aquellos años, finales del siglo XIX y a inicios del XX, fue la de sincronizar los horarios las ciudades de todos los países de Europa, con un fin alineado al quehacer cotidiano, el horario de los trenes, debían homogeneizarse, se dice que al meditar en ello, vino a la mente de Einstein, mirar de cerca y en forma diferente el hecho llamado "simultaneidad", y entonces preparó las argumentaciones para formalizar la Relatividad del tiempo - espacio.

Usando uno de sus famosos "experimentos mentales", dedujo que lo simultáneo percibido por un observador, es decir, que suceden al mismo tiempo, depende del movimiento del observador. Y la conclusión fuerte de ello es que el tiempo también será relativo al observador, de su marco referencial. Los intervalos de tiempo no son absolutos e invariantes, sino relativos. Y nos descubre el llamado fenómeno denominado "dilatación del tiempo".

En Einstein, todo esto, son innegables las influencias, al lo largo de su vida: en primera instancia de Aaron Bernstein (1812 - 1884), quien formuló de hecho uno de los dos postulados de la teoría especial de la relatividad “Dado que se comprueba que cualquier tipo de luz viaja con la misma velocidad, bien se puede decir que la velocidad de la luz es la más general de todas las leyes de la naturaleza.” ; después la de Hendrik Antoon Lorentz (1853 - 1928), quien presentó la ecuación de la "Contracción de Lorentz", que posteriormente formaría parte de la teoría especial de la relatividad; posteriormente la de Ernst Mach (1838 - 1916), con su rechazo a conceptos sin base física; y sus propios experimentos de pensamiento de largas horas de duración. El cuarto paso, las discusiones de Einstein con Michele Besso (1873-1955), en Berna, que prepararon el camino para una experiencia de iluminación que sugirieron la solución que puso fin a años de búsqueda, a saber, el abandono definitivo del concepto de tiempo absoluto. Dice el propio Einstein: “Súbitamente comprendí la clave de la solución” y el día siguiente, al volver a ver a Besso, le dijo “Gracias, he resuelto el problema completamente.” Se trata del reconocimiento de la imposibilidad de constatar cuando dos eventos sean simultáneos. En su libro de 1916, Einstein lo explicó con un "experimento mental" (de pensamiento): 

Supongamos que existen dos observadores, uno viajando en un tren de alta velocidad y otro parado al lado de la vía. Dos rayos de luz impactan en la Tierra, a distancias iguales del observador parado en la estación del tren, en los puntos A y B. El tren se mueve de A a B. El observador parado en la vía del tren dirá que los dos eventos son simultáneos. Pero, el observador en el tren ve que el evento en B se da antes del evento en A. Dado que se trata de dos sistemas de referencia en reposo o velocidad uniforme, no hay manera de decidir cuál de los dos observadores ‘tiene razón’. No hay manera de decidir la simultaneidad de dos eventos y, sobre todo, no existe tiempo desligado del espacio, ni espacio desligado del tiempo. Unas semanas después, Einstein envió su famoso artículo a "Annalen der Physik", sin usar todavía el nombre de "principio de la relatividad" y dos años después mandó otra versión, a otra revista, usando ya este nombre.

Así debieron transcurrir 66 años desde la aparición de la primera de las teorías para encontrar de acuerdo a la tecnología vigente en la época, una demostración de lo teórico, esto fue el día 4 de octubre de 1971, siendo las 07:30 de la mañana, el físico Joseph Hafele (1933 - 2014) y el astrónomo Richard Keating (1941 - 2006) se subieron a un avión en vuelo comercial con la intención de dar la vuelta al mundo acompañados de un equipaje singular: dos relojes atómicos de cesio. La idea: llevar a cabo una primera evidencia experimental para comprobar la "Teoría de la Relatividad de Einstein" y la famosa "dilatación del tiempo". Cada vez que tocaban tierra Hafele era el encargado de alimentar los datos que habían recogido en la "Ecuación de Einstein". Una vez tenían los efectos de la velocidad y la fuerza de gravedad, calculaban que el reloj en el avión debía estar funcionando entre 17 y 63 mil millonésimas de segundo más lento. Y en efecto, los datos les ofrecen que se estaba ejecutando 59 mil millonésimas de segundo más lento. Debido a que el reloj que se había quedado en Washington, y que corroboraba desde tierra lo que sucedía con los relojes ubicados a altura considerable, estaba girando con la Tierra, el viaje hacia el oeste obtiene el resultado opuesto. Ahora, el tiempo en Washington pasaba más lentamente que a bordo del avión por una suma de 273 mil millonésimas de segundo. Al principio esto les pareció extraño. Pensaron que después de todo, en este último caso el reloj del avión iba más rápido que el que estaba en tierra. La velocidad de rotación de La Tierra es de 1,670 km/h en el ecuador, disminuyendo este valor conforme nos acercamos a los polos (donde el valor es nulo), lo que significa que la velocidad de desplazamiento por la rotación del planeta es relativa al lugar en que se encuentra el observador..

La situación era diferente cuando se veía desde el exterior: en rotación con la Tierra, el reloj en tierra fue en realidad más rápido que el que estaba en el avión, el cual volaba en dirección opuesta a la rotación del planeta. Ambos habían concluido que la única explicación posible venía por la propia teoría de la relatividad. Para disgusto que gran parte de la comunidad de físicos, quienes veían el experimento como innecesario, el vuelo del reloj atómico de Hafele y Keating tuvo una gran cobertura mediática. No fue el primer experimento en probar la teoría de Einstein, anteriormente ya existían otros ensayos, desde el primero que tuvo lugar en 1938. Sí, estos primeros experimentos midieron la diferencia en el tiempo necesario para que las partículas elementales que se habían acelerado a altas velocidades comenzaran a decaer. Pero como siempre se le pidió a Einstein, en su momento, no eran tangibles para los mortales, menos aún para el profano.

El reloj que estos científicos llevaron a bordo con su equipaje de mano era más real, o quizá mundano. Y como diría el mismo Hafele, “en algún momento del experimento nos dimos cuenta de que este ensayo era realmente para la población entera, y no para unos cuantos expertos en un salón”.

Fotografia de Albert Einstein y el "Tic-Tac" el reloj atómico, del tiempo relativo. Tomada de Ciencia NASA gov.

No obstante, el 16 de septiembre del año 2014, apareció en la revista "Physical Review Letters", información referente al logro positivo que un equipo de científicos dedicados a la demostración del efecto producido por la "dilatación del tiempo", desde casi quince años antes.  Haciendo uso de la tecnología del "Anillo Experimental de Almacenamiento", lugar donde se guardan para su estudio las partículas de alta velocidad en el "Centro Helmholtz GSI" para la investigación de iones pesados. Los científicos crearon el reloj en movimiento acelerando iones de litio a un tercio de la velocidad de la luz. Luego, midieron una serie de transiciones dentro del litio mientras los electrones saltaban entre los diferentes niveles de energía. La frecuencia de las transiciones fue el equivalente al "tic-tac" del reloj. El reloj estático en el experimento se constituyó de iones de litio que no se movían, en ellos, los científicos también midieron la frecuencia de las transiciones de los electrones.

El equipo de investigadores, que incluye al ganador de Nobel de Física del 2005, el profesor y doctor Theodor Wolfgang Hänsch, lograron medir el efecto de dilatación del tiempo con la mayor precisión obtenida hasta ese entonces, incluyendo un estudio publicado en el 2007 por el mismo grupo de científicos. "Es casi cinco veces mejor que nuestro resultado anterior, y de 50 a 100 veces mejor que cualquier otro método utilizado por otras personas para medir la dilatación del tiempo", dice el coautor del estudio doctor Gerald Gwinner, un físico de la Universidad de Manitoba en Winnipeg, Canadá.

Ilustración del Espacio - Tiempo en relatividad, regido por el tiempo y la gravedad. Tomada de La Vanguardia com.

Entender la dilatación del tiempo tiene implicaciones prácticas, señala el doctor Gwinner. El "Sistema de Posicionamiento Global" (GPS) es, en esencia, relojes en órbita, y "el software del GPS" tiene que tomar en cuenta diminutos desplazamientos de tiempo a la hora de realizar el análisis de la información de navegación. La "Agencia Espacial Europea" (ESA) planea probar la dilatación del tiempo en el espacio cuando lance hacia la "Estación Espacial Internacional" su 'Conjunto de Relojes Atómicos en el Espacio', un experimento programado para el 2016. Sin embargo, en el mes de enero de 2017, se ha informado al respecto, por parte de la Agencia Espacial Europea que habían fallado algunos de los relojes atómicos a bordo de los 18 satélites que despegaron hacia el "Sistema de Navegación Galileo", principal rival del GPS estadounidense.

Este sistema no estará completo hasta llegar a la cifra e treinta satélites operacionales, pero la (ESA) aún tiene que decidir si paralizará los futuros lanzamientos debido a los fallos. "Tenemos que trabajar para ver si encontramos algún fallo en el sistema y cambiarlo o si tenemos que seguir adelante y confiar en los relojes de reserva", ha declarado el director general de la agencia Johann Woerner (18 julio 1954). Lo anterior es pues distinto al proyecto inicial y la causa pareciera ser que: "Este proyecto ya ha experimentado muchos inconvenientes, en 17 años de vida, ya se ha invertido más del triple del presupuesto original", ha agregado Woerner.

El tiempo tratado como una dimensión, fue producto de la evolución de las ideas que fructificaron al abandonar las concepciones tradicionales, la Física Teórica fue el campo de mayor trascendencia. Claro que la matemática le apoyaba, así se encuentra la explicación de la cuarta dimensión, que en la imaginación de los seres que viven en cuatro dimensiones, pero que solamente perciben con claridad tres de ellas, se complica sobremanera.

Así entonces, al observar que un ángulo recto, dentro de la geometría cartesiana elige direcciones ortogonales arbitrariamente a través del espacio, lo que significa que cada dirección está en ángulo recto con las demás. Las tres dimensiones ortogonales del espacio se conocen como altitud, longitud y latitud. La cuarta dimensión, por lo tanto, es la dirección en el espacio con ángulo recto a las 3 direcciones observables.

En la primera etapa de la serie "Cosmos", conocí la historia de "Planilandia", en la cual Carl Sagan (1934 - 1996), explicaba, mediante un símil como podríamos visualizar la cuarta dimensión física espacial, al dar a conocer las ideas de que el tiempo era una cuarta dimensión, de acuerdo al tratamiento que la Relatividad le otorgaba.

Ilustración del libro "Flatland" y su autor (publicada en 1884). Tomada de Matemáticas Cercanas.

La historia es original de Edwin Abbott Abbott (1838 - 1926), que escribe en su libro "Flatland" sobre un "ser cuadrado" que vive en un mundo de dos dimensiones, como la superficie de un pedazo de papel. Este "cuadrado" se enfrenta a experimentos de un ser tridimensional. El ser tridimensional es percibido por el "cuadrado" como un ser aparentemente divino, ya que puede poner y quitar objetos de una caja fuerte sin romperla ni abrirla (moviéndolos a través de su tercera dimensión), ver todo desde de la perspectiva de dos dimensiones sea incluido detrás de las paredes (puesto que ve "sobre" Planilandia), y totalmente invisible para los habitantes de Planilandia, puesto que está "arriba" y una dimensión por arriba de las dos dimensiones en las que el cuadrado está atrapado. No obstante, el ser tridimensional podría manifestarse en el mundo de dos dimensiones, pero solo parcialmente, si fuera una esfera, aparecería como una secuencia de círculos sucesivos "que cambian de tamaño" (intersecciones de la esfera con el plano de dos dimensiones). Aplicando analogía dimensional, uno puede deducir que el ser cuatridimensional sería capaz de hazañas similares de nuestra perspectiva tridimensional.

El tiempo, en la teoría de la relatividad, no es una dimensión espacial más, ya que fijado un punto del "Espacio-Tiempo" este puede ser no alcanzable desde nuestra posición actual, hecho que difiere de la concepción usual de dimensión espacial. Aunque inicialmente se interpretó el tiempo solamente como una "dimensión matemática" necesaria para ubicar un evento u objeto, en la "Relatividad General" el tiempo es tratado como una "dimensión geométrica" más, aunque los objetos materiales no puedan seguir una trayectoria completamente arbitraria a lo largo del tiempo (como por ejemplo "dar la vuelta" y viajar al pasado). La necesidad del tiempo dentro de la teoría de la relatividad existe por dos motivos:

En primer lugar, los objetos no solo se mueven a través del espacio sino que también lo hacen a través del tiempo, es decir su coordenada temporal aumenta continuamente, por lo que hubo la necesidad de hablar del tiempo ligado al espacio como la cuarta dimensión o "Espacio-Tiempo". Además el ritmo de avance en la dimensión temporal depende del estado de movimiento del observador, produciéndose una dilatación temporal efectiva para los observadores más rápidos en relación al tiempo medido por un observador estacionario.

En segundo lugar, el carácter intrínseco del espacio-tiempo y su cuatridimensionalidad requiere un modo conceptualmente diferente de tratar la geometría del universo, puesto que una cuarta dimensión implica un espacio plano bi-dimensional que se curva en la "Relatividad General"  por la acción de la gravedad de la materia originándose la "Curvatura del Espacio-Tiempo".

Posteriormente, surgieron otras teorías físicas que añaden a las tres dimensiones físicas espaciales entre una y nueve dimensiones espaciales adicionales, de tipo compacto, en adición a la dimensión temporal, como es la "Teoría de Kaluza-Klein" (que es una generalización de la "Teoría de la Relatividad General".

Fue propuesta por el físico - matemático Theodor Kaluza (1885 - 1954) , y refinada por físico teórico Oskar Klein (1894 - 1977), y trata de unificar la gravitación y el electromagnetismo, usando un modelo geométrico en un espacio-tiempo de cinco dimensiones) y, asimismo las "Teorías de las Supercuerdas", en sus distintas versiones.

Pero avanzo por partes. La idea original de Kaluza, presentada en 1919, es que el "Espacio-Tiempo" curvo que llamaremos "M" en realidad tendría una "estructura topológica MxS1", esto implicaría que cada "geodésica" o curva del espacio-tiempo, en realidad podría ser vista como "un pequeño tubo"  o cilindro enrollado alrededor de dicha geodésica, la pequeñez de la dimensión del enrollado podría explicar la causa por la que la quinta dimensión no fuera visible ordinariamente, aunque la existencia del campo electromagnético debería ser percibida como una prueba de su existencia. Matemáticamente la teoría utiliza  las "Ecuaciones de Campo de Einstein" planteadas para un "Espacio-Tiempo" de cinco dimensiones, estas ecuaciones con algunas hipótesis adicionales, resultan ser similares a las ecuaciones para el campo gravitatorio propuestas por Einstein, y, por otro lado se asemejan a las del campo electromagnético propuestas por James Clark Maxwell (1831 - 1879). Además de obtener un campo escalar extra.

Fotografia de Kaluza (izq) y Klein (der), Universidad de Granada.

Einstein al conocer la teoría dio su opinión explicando que no se le había ocurrido que la unificación entre la gravedad y el electromagnetismo pudiera lograrse "mediante un mundo cilíndrico de cinco dimensiones [cuatro espaciales y una temporal]" y que "a primera vista, me gusta enormemente la idea". En el año 1926, Klein retoma el planteamiento de Kaluza y estudiando las restricciones de cuantización del "momento lineal" en la quinta dimensión comprimida, y comparándolo con la carga cuantizada del electrón y la "longitud de Plank", llevó a cabo el calculo para determinar el radio característico del "loop" de la quinta dimensión debía medir 10 a la menos 30 centímetros, lo que explicaría por qué la quinta dimensión es virtualmente invisible.

Entonces, si se considera un espacio-tiempo "cuasivacío", de topología cinco dimensiones con la métrica adecuada, el movimiento de una pequeña "partícula de prueba" cargada en el mismo, se va a parecer a la que tendría dicha partícula en un "Espacio-Tiempo" de cuatro dimensiones , en el que se ha introducido un "campo electromagnético".

Nota: La topología es la rama de las matemáticas dedicada al estudio de aquellas propiedades de los cuerpos geométricos que permanecen inalteradas por transformaciones continuas, y, el "falso vacío" es el concepto de la "Teoría Cuántica de Campos", relacionado con el de "Vacío Cuántico", que alude a una región "metaestable" (que es la propiedad que exhibe un sistema con varios estados de equilibrio, cuando permanece en un estado de equilibrio débilmente estable durante un considerable período de tiempo) en el espacio que parece estar vacía, es decir, que está desprovista totalmente de materia, pero que en realidad contiene en su interior alguna forma de energía a nivel de "fluctuaciones cuánticas". En "Física Cuántica", la fluctuación cuántica de la energía es un cambio temporal en la cantidad de energía en un punto en el espacio, ​ como resultado del principio de indeterminación enunciado por Werner Heisenberg.

Concluyendo, el campo electromagnético efectivo que ve una partícula cargada en el "Espacio-Tiempo" ordinario puede interpretarse como el resultado geométrico de la curvatura de un "Espacio-Tiempo" de cinco dimensiones.

Las diversas versiones de las "Teorías de Cuerdas" y "Supercuerdas", son de hecho extensión de la original "Teoría de Kaluza-Klein" en las que se han combinado con principios de "cuantización",  existen versiones de teoría de cuerdas de 10, 11 y hasta 26 dimensiones.

Por ejemplo, en la versión de la teoría de supercuerdas, además de la dimensión temporal y las tres dimensiones espaciales ordinarias, se conjetura que las dimensiones adicionales podrían tener una topología de "Variedad de Calabi-Yau" de seis dimensiones (esto contrasta con la topología simple de la teoría original de Kaluza en que la dimensión adicional es un círculo: ).

Modernamente las "Teorías de Kaluza-Klein" también aparecen en Cosmología.

Finalmente, la teoría del agujero "4d" que nos daría la idea de que los "Agujeros Negros" son materia en cuatro dimensiones, debido a que para su creación, materia "3" debe implosionar.

El "Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferometría Láser" (LIGO) confirmó en 2015 una de las predicciones más importantes hechas por nuestro ilustre sabio Albert Einstein, la de la existencia de "las ondas gravitacionales", que como recordaremos, son unas perturbaciones del "Espacio-Tiempo" que recorren el Universo a la velocidad de la luz y que se originan cuando objetos muy masivos se mueven a altas velocidades. Lo más importante es que, con este hallazgo, otro experimento volvió a confirmar lo anunciado en a Relatividad General sobre la concepción de un "Espacio-Tiempo" de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal. Y con desde el principio las teorías de la Relatividad y la Física Cuántica siguen teniendo problemas a la hora de explicar el funcionamiento de objetos donde la física de lo más grande y la física de lo más pequeño, respectivamente, tienen importancia, como pueden ser los agujeros negros.

Por ello, entre otras cosas, científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam, Alemania, han publicado un artículo en la revista "Journal of Cosmology and "Astroparticle Physics" en el que se han planteado cómo serían las "ondas gravitacionales" si el Universo fuera explicado por la "Teoría de Cuerdas" y tuviera más de cuatro dimensiones. Esto podría ayudar a unificar la física de lo pequeño y lo grande.

Ha explicado a ABC el doctor Gustavo Lucena Gómez, coautor del estudio: "Una consecuencia de la existencia de dimensiones adicionales es que las ondas gravitacionales tendrían una forma diferente respecto a lo predicho por Einstein, en la Relatividad General". 

Pero si LIGO confirmó la Relatividad de Einstein en 2015, ¿Cómo es posible que ahora digan que hay que ir más allá las ondas gravitacionales  y  que es necesario buscar mas dimensiones?

Lo más interesante es que, según los autores de dicha estudio, estas diferencias podrían ser detectadas incluso con los instrumentos actuales, y es que LIGO tiene una sensibilidad capaz de medir la milésima parte del grosor de un protón, pero la búsqueda requerida sería factible si, sencillamente hasta ahora, los detectores utilizados no tuvieran la sensibilidad suficiente y hubieran enmascarado las sutiles diferencias provocadas por las dimensiones extra de la "Teoría de Cuerdas".

Para confirmarlo o descartarlo, "hacen falta detectores superiores", nos ha explicado Lucena Gómez. Un logro que se podría alcanzar en cuestión de años con las ampliaciones de LIGO y la entrada en funcionamiento de su contraparte europea, el "Interferómetro" (un detector) llamado "VIRGO", llamado así en honor al "Cúmulo Virgo", que contiene unas 1,500 galaxias en la constelación de Virgo, a unos 50 millones de años luz de la Tierra. Como ninguna fuente terrestre de ondas gravitacionales es lo suficientemente intensa como para producir una señal detectable, "Virgo" debe observar el Universo, mismo que inicio funciones en el 2016.

Cuanto más sensible es el detector, más lejos puede observar las ondas gravitacionales, lo que aumenta el número de fuentes potenciales. Esto es relevante ya que los fenómenos violentos a los que Virgo es potencialmente sensible (fusión de un sistema binario compacto, o estrellas de neutrones, o agujeros negros, o bien, una explosión de supernovas, etc.) son raros: cuantas más galaxias se mantenga estudiando el Detector Virgo, mayor será la probabilidad de una detección.

Al tener en cuenta algunas predicciones y cálculos de la "Teoría de Cuerdas", los físicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional idearon, un nuevo modelo matemático para describir la forma que tendrían las ondas gravitacionales pronosticadas. Según este, no serían como las describe la teoría de Einstein.

En su lugar tendrían una onda base ligeramente distinta, cuyas diferencias se podrían captar en el plazo de años, y una serie de ondas secundarias de muy alta frecuencia, cuyas características estarían muy lejos del rango de detección de los instrumentos actuales. 

Pero, ¿qué pasaría si los detectores pudieran detectar esas diferencias en la onda base de las ondas gravitacionales? ¿Significaría que la Relatividad de Einstein quedaría descartada y que la Teoría de Cuerdas, con su Universo con dimensiones extra, sería el nuevo marco de la Física? 

"Desgraciadamente, ese descubrimiento no tendría consecuencias a la hora de confirmar la existencia de dimensiones adicionales en el Universo, porque existen otras muchas teorías candidatas que van más allá de la Relatividad General de Einstein sin necesidad de aumentar el número de dimensiones. El descubrimiento sería revolucionario, porque sería la primera confirmación experimental de que hay que ya es momento de ir más allá de Einstein", ha resaltado el también investigador Lucena Gómez.

Ese interés por superar la "Relatividad General" posee una sólida justificación, el mayor problema de la Física actual es unificar las teorías de los átomos con las de la gravedad, nos hace falta una teoría que unifique ambas: la llamada "Teoría Cuántica de la Gravedad". Gracias a esta ansiada unificación, en principio se podrían explicar los agujeros negros, el principio del Universo y los componentes básicos de la materia, entre otras muchas cosas.

"Las dimensiones extra, de existir, son dimensiones a las que no podemos entrar, son, por así decirlo, demasiado pequeñas. No se trata de algo material o visible, son nuevas direcciones a las que quizás podrían acceder solo algunas partículas u ondas, como las ondas gravitacionales, por lo que la vida cotidiana no sería modificada, pues siempre han estado ahí.  Si bien las cuatro dimensiones que no son familiares, y que conforman nuestra percepción del Universo no cambiarían, con las dimensiones extra los físicos podrían replantearse los problemas de una forma distinta. Quizás, podrían resolver misterios que hoy en días les traen de cabeza, como las singularidades de los agujeros negros, esas características que les hacen tener, por ejemplo, densidad infinita. Las singularidades suelen ser indicios de que el modelo está mal, por ejemplo, si no se tuviera en cuenta la viscosidad de los fluidos, la aerodinámica consideraría que la presión en las alas de un avión es infinita. Y eso no tiene sentido", aclaró el doctor Lucena.

Y ha añadido, aunque se confirmase que existen dimensiones extra, esto tampoco implicaría que existen los universos paralelos. "El Multiverso es una especulación total y completamente teórica, y de hecho, no está claro si alguna vez se podrá falsar o confirmar" Por tanto, este asunto se aleja bastante de la Física y por ahora se adentra en el campo de la Filosofía.

El Multiverso, tan controvertido fue planteado por vez primera en 1957, como una teoría emanada de la Mecánica Cuántica, en resumen, mantiene que el Universo se ramifica en un montón de nuevos "Cosmos Alternativos", y algunos de ellos se parecen al nuestro pero otros son completamente diferentes, de forma que todas las posibilidades se toman en cuenta. Se necesita la teoría cuántica para explicar cómo funciona el universo a escala microscópica, y se cree que es algo aplicable a toda la materia. Pero es muy difícil de comprender, exhibiendo fenómenos extraños que parecen violar las leyes de causa y efecto. El eminente físico teórico Richard Feynman (1918 - 1988) observó una vez: "Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la Mecánica Cuántica".

Sin embargo, hay enfoques recientes, como el publicado en el año 2014, en la revista "Physical Review X" de los muchos "Universos que interactúan", desarrollado en la Universidad de Griffith, ofrece, según los propios autores, Howard Wiseman y Michael Hall, del Centro de Dinámica Cuántica de la Universidad de Griffith, y Dirk-Andre Deckert, de la Universidad de California,  "una perspectiva nueva y atrevida en este campo desconcertante". Explican que en lugar de evolucionar de forma independiente, estos mundos cercanos se influyen entre sí por una sutil fuerza de repulsión. A su juicio, tal interacción podría explicar todo lo que es extraño acerca de la mecánica cuántica. El profesor Wiseman y sus colegas proponen que el Universo que experimentamos es sólo uno de un número indeterminado, todos estos Universos son igualmente reales, existiendo continuamente a través del tiempo, y poseen propiedades que se definen con precisión. Además, todos los fenómenos cuánticos surgen de una "Fuerza Universal" de repulsión entre los "Universos cercanos" (es decir, similares) que tiende a hacerlos más disímiles.

Hall explica que su teoría puede incluso crear la extraordinaria posibilidad de probar la existencia de otros mundos. "La belleza de nuestro enfoque es que si hay un solo mundo nuestra teoría se reduce a la mecánica newtoniana, mientras que si hay un número gigantesco de mundos reproduce la mecánica cuántica. En el medio, predice algo nuevo que no es la teoría de Isaac Newton, ni tampoco la "Teoría Cuántica".

La capacidad a la aproximación de la evolución cuántica utilizando un número finito de mundos podría tener ramificaciones significativas en la dinámica molecular, lo cual es importante para la comprensión de las reacciones químicas y la acción de los fármacos.

De momento, habrá que esperar a las nuevas observaciones de los observatorios de ondas gravitacionales. Ahora parecen ser, junto a los grandes aceleradores de partículas, las ventanas más prometedoras para asomarse a los misterios del Universo.

Y pensando en la posibilidad de encontrar la quinta dimensión y que esta correspondiera al tiempo,  encontré, y he coincidido con su especulación, la publicación de Reinhardt Acuña Torres (7 junio 1963), quien el 20 de abril de 2019, publicó en "The Wall Street Magazine", un artículo llamado "La Segunda Dimensión del Tiempo". 

Y escribe: aunque a más personas les cueste entenderlo, lo cierto es que ese espacio-tiempo tiene cuatro cuatro dimensiones. Pero, más curioso he incomprensible aún es que podría haber más dimensiones. Tal y como lo señalaba Carl Sagan en "Terra Plana y la Cuarta Dimensión". Para un "terraplano" resultaría casi imposible explicar a sus coterráneos lo que es una tercera dimensión. En ese caso física. Ahora, trate de imaginarse una quinta dimensión, pero no física, sino temporal.

Pues efectivamente las "Dimensiones de Tiempo Múltiple" no sólo son posibles físicamente. Sino que, además, no violan las leyes del "Espacio-Tiempo" y la Teoría Especial de la Relatividad las permite como "como una variedad cuyo tensor métrico posee un autovalor negativo". En otras palabras, como múltiples dimensiones de tiempo. 

Así las cosas y volviendo a la "quinta dimensión", las matemáticas también coinciden con la física en que un espacio de cinco dimensiones es posible. Para ello basta con definir un "conjunto de "tuplas" (término utilizado en la programación referido a las bases de datos, por ejemplo en Phyton, que implica un conjunto de elementos que se guardan en forma consecutiva en memoria) de N números reales que pueda ser dotado de una interpretación geométrica que corresponda a un espacio euclídeo de N dimensiones». Lógicamente siendo N=5 para un espacio de cinco dimensiones. 

Pero, ¿qué importancia podría tener eso, aparte de la revolución en la física que ello implicaría, claro está? Que vendría a resolver un viejo dilema y conflicto entre la física relativista y la física cuántica. Así como un viejo debate que sostuvo Albert Einstein con su colega el físico danés Niels Bohr (1885 - 1962), hace más de 100 años.

"Einstein aseguraba que, si se conocen todas las variables de un sistema y sin que haya influencias externas, se puede conocer el comportamiento de cualquier partícula". En tanto que "Bohr, que sostenía que las partículas son impredecibles: aun cuando se conozcan todas las variables".

Ambos en relación al fenómeno del "Entrelazamiento Cuántico", propiedad predicha en 1935 por el propio Einstein, Borís Podolski (1896 - 1966)) y Nathan Rosen (1909 - 1995) conocida como "Paradoja EPR". 

Tomada de Geociencias Wordpress.

Paradoja que a Albert Einstein le resultaba "perturbadora"; ya que, según él, violaba el principio de localidad que "establece que dos objetos suficientemente alejados uno de otro no pueden influirse mutuamente de manera instantánea, de manera que dado un corto intervalo de tiempo cada objeto sólo puede ser influido por su entorno inmediato o entorno local".

En contraste con el "Entrelazamiento Cuántico" que demuestra que "un conjunto de partículas entrelazadas no puede definirse como partículas individuales con estados definidos, sino como un sistema con una función de onda única para todo el sistema".

Lo cual tiene relación directa con otro postulado de la "Física Cuántica", el cual también le parecía perturbador a Einstein, el "Principio de Incertidumbre de Heisenberg" que "establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas observables y complementarias sean conocidas con precisión arbitraria", formulado por Werner Heisenberg (1901 - 1976).

Y, ¿por qué una segunda dimensión del tiempo vendría a resolver la paradoja (EPR) y el  principio de incertidumbre? Porque si el tiempo no es una flecha de una sola dimensión, sino, una onda de dos dimensiones: una siempre visible o palpable (la flecha) y otra oculta pero que se manifiesta por los dos fenómenos como los ya citados. 

Fotografia de Werner Heisenberg, tomada de Astronomía.com

Entonces no resulta paradójico explicar, tanto desde el punto de vista físico, como del matemático ambos fenómenos. Y la explicación sería que una función de onda del tiempo bidimensional permitiría físicamente a una misma partícula estar en dos lugares a la vez, sin violar el principio de localidad. 

¡Explicando el aparentemente inexplicable efecto de acción a distancia!

Pero hay más: en 1923 Louis-Victor de Broglie (1892 - 1987), propuso la llamada "Hipótesis de De Broglie" por la que a cualquier partícula podía asignársele un paquete de ondas materiales o superposición de ondas de frecuencia y longitud de onda asociada con el momento lineal y la energía».

Más adelante, en 1925, dicha ecuación ondulatoria fue reformulada por Erwin Schrödinger (1887 -1961)  y renombrada como la "Ecuación de Onda de Schrödinger". 

Y ¿por qué tiene eso importancia? Porque la ecuación de Schrödinger proporciona una ecuación determinista para explicar la evolución temporal de la función de onda y, por tanto, del estado físico del sistema en el intervalo comprendido entre dos medidas (cuando se hace una medida, de acuerdo con el postulado IV, la evolución no es determinista).

En otras palabras, en palabras entendibles para la mayoría, una onda de tiempo de dos dimensiones podría modularse por frecuencia y longitud de onda. 

Al modular por frecuencia la onda portadora de tiempo bidimensional, físicamente puede hacerse que el tren de ondas de tiempo; o sea, que el tiempo mismo avance más rápido o más lento.

Fotografía de Erwin Schrödinger tomada de Famousscientists.org

Al modular por longitud de onda, podríamos explicar físicamente, porque, aparentemente, una partícula o todo un cuerpo, si se lleva el fenómeno, a nivel macroscópico, aparece en varios lugares, a la vez.

¡No es más que la segunda dimensión de tiempo, la amplitud de tiempo, mostrándose temporalmente, en la dimensión temporal física de tiempo que sí podemos ver! 

Explicando a la vez la imposibilidad física de que, determinados pares de magnitudes físicas observables y complementarias sean conocidas con precisión arbitraria.

Como se comentó hace poco las "fluctuaciones cuánticas" surgen en el seno del así llamado "Vacío Cuántico", un estado físico que contiene la menor energía posible, en su interior fluctúan "ondas electromagnéticas" de las que surgen las partículas: a partir de las cuales se construye la realidad que podemos  percibir. Se puede describir este estado como un frenesí, que oscila entre lo real y lo latente, y genera un fondo de ruido cuántico cuyos efectos son demasiado sutiles para ser detectados en objetos cotidianos. Las "fluctuaciones cuánticas" forman parte de la historia del Universo: se cree que existían antes del "Big Bang" y que se amplificaron creando cúmulos, galaxias, estrellas y planetas.

A mediados del año 2020, se dio a conocer que una nueva investigación realizada en el Observatorio de Detección de Ondas Gravitatorias LIGO ha comprobado que las fluctuaciones cuánticas influyen directamente en objetos materiales pesados. Los resultados fueron publicados en la revista "Nature", bajo los siguientes datos: "Quantum correlations between light and the kilogram - mass mirrors of LIGO" Haocun Yu et al. Nature volume 583, pages 43–47(2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2420-8 .

Se reseña que las citadas fluctuaciones, han movido un espejo de 40 kilos, que es mil millones de veces más pesado que los objetos "nanométricos" en los que se ha registrado también el impacto de las fluctuaciones cuánticas: el espejo se movió diez "zeptómetros" (diez sexagésimas de metro, esto es, una miltrillonésima parte de un metro).

Explicado de forma sencilla, significa que el desplazamiento de un objeto físico pesado por la influencia de las "fluctuaciones cuánticas" es equivalente a la influencia que puede ejercer sobre el cuerpo humano un único átomo de hidrógeno. Pero hoy con certeza se sabe que las "fluctuaciones cuánticas" inciden en los objetos pesados de nuestra realidad macroscópica.

Fotografía de Haocun Yu, MIT Kavlii Institute, tomada de Space.MIT.edu.

La muy joven doctora Haocun Yu, graduada del Imperial College de Londres en 2015, se unió al LIGO MIT Lab por su interés en la detección de Ondas Gravitacionales, centrando  su investigación principal  en la compresión y las correlaciones cuánticas del Interferómetro LIGO, y ahora es miembro del equipo del Observatorio de Ondas gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) y del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), ha informado que con su equipo de científicos han superado el límite intrínseco a la precisión de las mediciones, donde la luz sirve como sonda, ello a pesar de la naturaleza cuántica de la luz que antepone un límite. Esto, detalla, ha sucedido en las manos de experimentadores expertos, al haber conseguido mediciones sumamente precisas y presentan la medición de los efectos de las "fluctuaciones cuánticas" en objetos macroscópicos, con un peso de kilos, a temperatura ambiente. Es notable, ya que tales fluctuaciones ocurren a tamaños de una escala comparable a las dimensiones de las partículas elementales, lo que significa conjuntar el Microcosmos y él Macrocosmos.

Una de las participantes directas en el experimento es la doctora en astrofísica Nergis Mavalvala (nacida en 1968), que es profesora de astrofísica "Curtis y Kathleen Marble" en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), donde también es directora asociada del Departamento de Física, quien expreso que: "Lo especial de este experimento es que hemos visto efectos cuánticos en algo tan grande como un ser humano (Se estima que el cuerpo humano tiene alrededor de siete mil cuatrillones de átomos). En cada uno de nosotros, cada "nanosegundo" de nuestra existencia, estamos siendo golpeados por estas "fluctuaciones cuánticas". Lo que pasa es que la agitación de nuestra existencia, por citar un ejemplo, nuestra energía térmica es demasiado grande para que estas "fluctuaciones cuánticas de vacío" afecten a nuestro movimiento de manera medible. Añade que el principal resultado de su investigación es haber conseguido medir el impacto de las "fluctuaciones cuánticas" en objetos materiales: se aislaron los espejos de cualquier otra perturbación para que quedara a la vista la influencia de la dinámica del "vacío cuántico".

La medición obtenida se corresponde con lo que establece la "Mecánica Cuántica", pero los investigadores destacan su sorpresa por confirmarlo en un objeto tan grande.

Fotografía de la doctora Nergis Mavalvala, MIT Kavili Institute, tomada de Scienceman.org.

El descubrimiento tiene una derivación práctica, destacan los investigadores: el aislamiento conseguido para obtener una medición más precisa que el límite cuántico estándar, ayudará a LIGO a detectar fuentes de ondas gravitacionales más leves y distantes.

Como parte del vacío cuántico, las "fluctuaciones cuánticas" teóricamente también se han asociado con la posibilidad de transferir información del pasado y del futuro. Ya en el año 2012, los investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CISC), agencia estatal española y de la Universidad de Waterloo en (Ontario, Canadá), habían propuesto un experimento que permite la transferencia de información entre el pasado y el futuro, usando para ello las propiedades del "Vacío Cuántico". El trabajo fue publicado en la revista "Physical Review Letters".

Él investigador post doctoral del CSIC Borja Peropadre, del Instituto de Física Fundamental, explica: “El vacío, tal y como lo entendemos clásicamente, es un estado completamente desprovisto de materia. Sin embargo, cuánticamente, el vacío está lleno de partículas virtuales. Es lo que se conoce como "fluctuaciones cuánticas del vacío". Gracias a estas fluctuaciones, es posible hacer que el vacío esté entrelazado en el tiempo; es decir, el vacío que hay ahora y el que habrá en un instante de tiempo posterior, presentan fuertes correlaciones cuánticas”. 

Este grupo de científicos ha conseguido explotar estas propiedades, utilizando la emergente tecnología de los "Circuitos Superconductores". 

Añade el investigador post doctoral Carlos Sabín, quien es el Director del estudio: “Mira, estos circuitos permiten reproducir la interacción entre materia y radiación, pero con un grado de control asombroso. No sólo permiten controlar la intensidad de la interacción entre átomos y luz, sino también el tiempo que dura la misma. Gracias a ello, hemos podido amplificar efectos cuánticos que, de otra forma, serían imposibles de detectar”. 

Han implementado un esquema que funciona como la aplicación de la memoria cuántica, de esta forma, haciendo interaccionar fuertemente dos átomos P (pasado) y F (futuro) con el vacío de un campo cuántico en distintos instantes de tiempo, los científicos han encontrado que estos P y F, acaban fuertemente entrelazados. 

“Es importante señalar que no sólo es que los átomos no hayan interaccionado entre ellos, sino que en un mundo clásico, ni siquiera sabrían de su existencia mutua”, comentan los investigadores Peropadre y Sabín. 

Desde el punto de vista tecnológico, una aplicación muy importante de este resultado es el uso de esta transferencia de entrelazamiento como futura memoria cuántica. 

“Codificando el estado de un átomo P en el vacío de un campo cuántico, podremos recuperarlo pasado un tiempo, en el átomo F. Esa información de P, que está siendo ‘memorizada’ por el vacío, será transferida después al átomo F sin pérdida de información. Todo ello gracias a la extracción de las correlaciones temporales del vacío”, concluye el doctor Peropadre.

Existen elementos para fortalecer ambas posturas sobre el Multiverso, hay debate y la confrontación de ideas, perspectivas, dará frutos, y no debemos perder de vista que siempre estamos atados a los efectos de la interpretación humana, que es lo que le quita la dureza a las ciencias duras, encuentro en esta tesitura la postura de Carlos Sabín, él es  Doctor en Física por la Universidad Complutense de Madrid.

Es claro que no está dispuesto a permitir que se de el tratamiento de mágica a la Física Cuántica, esto acerca de la también llamada Mecánica Cuántica, no debiera semejar a un acto de magia, de hacer surgir de ella lo inexplicable, al leer su libro titulado "Verdades y Mentiras de la Física Cuántica", o dar lectura a los contenidos de su blog "Cuantos Completos", se concluye, su postura, pero, puedo atestiguar que no es solamente una tendencia que afecte a los "Cuantos", también se presenta en, por ejemplo, la neurociencia, la teoría de cuerdas, e incluso la medicina humana, y esta última tiene siglos de abrir opciones para que oportunistas vivan satisfactoriamente, aún ahora, mucha de las ramas de las "medicinas alternativas", tienen esa marca. Basta revisar la multitud de consejos y fórmulas que se vierten sobre el combate a la diabetes, el Alzheimer, o el Covid-19, ya Molière, cuyo verdadero nombre era Jean Baptiste Poquelin (1622 - 1673), reseña en sus obras las trampas y fraudes que se hacían en nombre de la medicina, hoy día te encuentras supuestos "Biofísicos" que aseguran que conocen y utilizan en sus tratamientos, que obviamente cobran bastante bien: Biología, Ingeniería, Física Cuántica, Fisiología, Bioquímica, Psicología y Nutrición, lo que augura que son falsedades.

Del blog de Sabín, me permito transcribir un fragmento de su opinión sobre uno de los programas de la serie "Cosmos: otros mundos", se trata del capítulo nueve "Magia sin mentiras": "La cosa se vuelve casi ofensiva cuando se repite el asombroso cliché de que los físicos usan la física cuántica sin entenderla. Hay quien se conforma con hacer la comparación con los usuarios de teléfono móvil, los cuales no tienen por qué entender el interior del aparato, pero aquí van mucho más allá y la comparación se hace con nuestros ancestros cuando descubrieron el fuego. Pero creo que hace falta algo más que frotar dos piedras para que aparezca un ordenador cuántico, ¿no les parece? Que haya quien crea que se puede hacer un ordenador cuántico sin "entender" la física cuántica, eso sí que me parece un gran misterio".

Y ahora  muestro el comentario final, - En fin, así es el reino de la divulgación de la física cuántica, el único lugar donde no hay que explicar los hechos científicos sino la colección habitual de clichés, debates históricos superados, conjeturas fantasiosas y metáforas de baratillo. Que sigan la "magia" y el "misterio" -. Lo que seguramente da cabida a gente, como el él Biofísico a asegurar que domina la Física Cuántica, cuando ni siquiera se ha enterado de que existe una matemática que le da forma y fortaleza.

La cuestión a mi manera de ver el asunto, es que se repite la formula, usada hasta el cansancio, para "vender" los productos que se ofrecen, se hace uso de la credibilidad y la incredulidad de la gente, posible compradora, utilizando para ello palabras que le llevarán a pensar que es  imposible de rechazar. Lo podemos observar en los espacios en los medios de comunicación, dedicados para dar a conocer las noticias de lo "científico". Eso ha pasado siempre, desde Einstein, hasta Hawking, bueno los cito debido a que es lo que enmi experiencia me ha observar, por ser el tiempo que me tocó presenciar. La consigna es que si lo quieres hacer popular, entonces, dale  sensacionalismo, por ello, las notas de divulgación científica son, en muchas ocasiones, vestidas muy exóticas.

He observado que un alto porcentaje de la población, se comporta confiado, consume las palabras y no busca analizar y entender a mayor profundidad, que la enunciativa, lo que llega a escuchar o ver, es una distribución estadística "normal", esto es, la mayor parte está en el centro y muy pocos en los extremos, aquellos que buscan de revisar, lo escuchado, de entender lo leído, de sopesar, incluso con diversas fuentes, en uno de los extremos, son, con optimismo, del orden del diez por ciento, o quizás menos, sin optimismo.

Pero es práctica común, que sino es que todos, si las mayorías emiten juicios, sus conclusiones, soportadas en la abrumadora tenencia colectiva, eso es muy de humanos, por ello se explican tantas desviaciones en las explicaciones del mundo y las costumbres humanas, y somos una especie muy dada a seguir los "Clichés" que menciona el doctor Sabín. 

Hago un alto, y expongo que se han llevado a cabo avances importantes en cuanto al conocimiento de lo Cuántico, sus posibles aplicaciones, nuevas formas de considerar la teoría y con ello se idean y proponen nuevos experimentos, algunos en espera de que se tengan las mejoras tecnológicas que permitan su implementación.

Me parece notable la cantidad de mujeres jóvenes que se han incorporado a las tareas científicas, sin que ello reste el número de varones jóvenes que destacan en las labores de investigación. Me inspira pensar que el planeta aumenta y mejora sus recursos humanos dedicados a la ciencia como nunca antes en la historia de la humanidad.

Mucho terreno falta por recorrer para desvelar el máximo secreto del Universo: "El Tiempo".