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Ahora mismo crees en una mentira muy conveniente. ¿Crees que la galaxia de Andrómeda está a 2,illones y medio de años luz de ti? ¿Crees que la estrella más cercana a nosotros está a 4 años luz de distancia? ¿Estás convencido de que la distancia en el espacio es algo real, medible y absoluto?
Pero, ¿qué pasaría si te dijera que cada medición de distancia cósmica que has hecho o sobre la que has leído es un error? Y si la distancia en sí misma no fuera una propiedad fundamental de nuestra realidad, sino simplemente un sofisticado truco que tu cerebro te juega todos los días. En el nivel más profundo de la física, el espacio no tiene distancias en absoluto. Lo que estoy a punto de mostrarte destruirá para siempre tu comprensión de lo que realmente es el cosmos.
La distancia parece ser lo más obvio del universo. Aquí estás sentado a cierta distancia de la pantalla que estás mirando ahora mismo. La Luna está a un cuarto de millón de millas de nosotros. El Sol está a 93 millones de millas. Estos números parecen reales, inmutables, definitivos. La distancia es simplemente qué tan lejos están las cosas unas de otras. ¿Verdad? Parece el concepto más simple de toda la física, pero la simplicidad a menudo es una máscara detrás de la cual se esconden los misterios más profundos.
La distancia. Esta propiedad evidente por sí misma del espacio resulta ser uno de los conceptos más profundamente malinterpretados de toda la ciencia. No es fundamental, no es absoluta, ni siquiera es real de la manera en que tu intuición sugiere. Para entender por qué tendremos que atravesar la mecánica cuántica, la relatividad general, la holografía y los propios fundamentos de lo que es el espacio.
Comencemos con lo que crees que ya sabes, la velocidad de la luz y lo que nos dice sobre la distancia. Cuando los astrónomos dicen que Andrómeda está a 2,illones y medio de años luz, suena como una medida de distancia, pero en realidad es una medida de tiempo. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año. Así que cuando decimos que un objeto está a 2,illones y medio de años luz, queremos decir que la luz tarda 2 millones y medio de años en viajar desde allí hasta nosotros. Y aquí es donde comienza el primer problema. No estás midiendo dónde está Andrómeda ahora mismo. Estás midiendo dónde estaba hace 2 millones y medio de años cuando esa luz fue emitida. Mientras la luz viajaba hacia tu telescopio, Andrómeda se estaba moviendo. Ha estado en movimiento durante todos esos millones de años. La distancia que mides es la distancia a un fantasma, al lugar donde la galaxia estaba en el pasado lejano, no donde se encuentra en este preciso momento.
Pero espera, se pone aún peor debido a la expansión del universo. La distancia actual real a Andrómeda es distinta del recorrido que la luz tuvo que seguir para llegar hasta ti. El espacio ha estado expandiéndose todo el tiempo mientras la luz estaba en camino. Por lo tanto, la trayectoria de la luz y la distancia actual entre tú y la galaxia no son lo mismo. Toda medición cosmológica combina al menos tres conceptos diferentes de distancia. La distancia que recorrió la luz, la distancia en el momento de la emisión y la distancia actual, teniendo en cuenta la expansión cósmica. Todos estos son números distintos. ¿Cuál es la distancia real? La respuesta es simple. Ninguno de ellos es más real que los demás. Todos son medidas válidas de separación dependiendo de la pregunta que hagas y del marco de referencia que utilices. No existe un único hecho sobre cuán lejos está una galaxia distante a escalas cosmológicas. La distancia depende del observador y de la definición. No es un hecho absoluto de la realidad.
Pero eso era solo la introducción. La relatividad especial va mucho más allá en la destrucción de la absolutidad de la distancia. En 1905, Einstein demostró que la distancia no es relativa en un sentido vago, depende de manera fundamental y matemática de la velocidad a la que te estás moviendo. Aquí está el resultado clave. Una regla que pasa junto a ti a gran velocidad es más corta que una regla idéntica en reposo. No porque esté físicamente comprimida ni porque algo ejerza presión sobre ella. Ocurre porque la propia geometría del espacio-tiempo es tal que un objeto en movimiento ocupa menos espacio en la dirección del movimiento que el mismo objeto en reposo. Esto se denomina contracción de la longitud y es un hecho confirmado experimentalmente.
Pongámosle números. Al 10% de la velocidad de la luz, un objeto se contrae aproximadamente un 0.5%, pequeño pero medible. Al 90% de la velocidad de la luz se reduce al 44% de su longitud original. Al 99% de la velocidad de la luz se convierte en el 14% de su longitud. A medida que te acercas a la velocidad de la luz, la longitud tiende a cero. ¿Qué significa esto para las distancias cósmicas? Significa que la distancia depende del sistema de referencia. Si estás en una nave espacial viajando hacia Andrómeda al 99% de la velocidad de la luz, la distancia hasta ella para ti no será de 2,illones y medio de años luz, será de aproximadamente 350,000 años luz. Tú y alguien que permanece en reposo en la tierra medirán distancias completamente diferentes hasta la misma galaxia. Y ambas mediciones serán correctas dentro de sus respectivos sistemas de referencia. No existe una distancia absoluta.
A la propia velocidad de la luz, la distancia contraída se volvería cero desde el punto de vista de un fotón. Si tuviera un punto de vista, aunque sabemos que no lo tiene, la distancia desde la fuente hasta el destino hasta sería exactamente cero. Para la propia luz, todo el universo observable tiene tamaño cero, así que la distancia ya no es absoluta. Depende de tu velocidad, de tu sistema de referencia. Diferentes observadores miden diferentes distancias entre los mismos puntos y todos tienen razón. No existe una distancia verdadera entre puntos en el espacio, independiente de quién la mida y de cómo se esté moviendo.
Pero incluso esto no es el nivel más profundo de destrucción. La relatividad general va aún más allá. Aquí el propio espacio está curvado. La masa y la energía deforman la geometría del espacio-tiempo. Cerca de un objeto masivo, el espacio se curva tanto que la distancia entre dos puntos ya no está definida por una cuadrícula fija, está determinada por la distribución de la materia que los rodea. Tomemos un agujero negro. Cerca de él el espacio está curvado de forma tan extrema que la distancia desde el horizonte de sus eventos hasta la singularidad en su interior es en la práctica infinita. Aunque desde el exterior un agujero negro parece ser un objeto de radio finito, un observador que cae en él, percibe su interior como si tuviera un volumen enorme, mucho mayor de lo que aparenta desde fuera. Vastísimas regiones del espacio se ocultan dentro de los agujeros negros inaccesibles desde el exterior.
Esto demuestra algo crucial. La distancia no es una propiedad fija del espacio. Está dictada por la geometría que a su vez está determinada por la materia. Cambia la distribución de la materia y cambiarás cada distancia en el universo. La distancia no es el fondo sobre el cual ocurre la física, es en sí misma una magnitud física que cambia según la configuración del universo. La curvatura también implica que el camino más corto entre dos puntos no es una línea recta. Los caminos más cortos se llaman geodésicas y siguen la curvatura del espacio. La distancia a lo largo de una geodésica depende de dicha curvatura. Dos puntos que están cerca en un espacio plano pueden volverse increíblemente distantes si un objeto masivo se encuentra entre ellos.
Incluso el concepto de que dos puntos estén en el mismo lugar se vuelve extraño. Puntos que coinciden en un sistema de coordenadas pueden aparecer en lugares completamente distintos en otro. Las coordenadas que usamos para etiquetar puntos en el espacio son arbitrarias y esto no es solo una formalidad matemática. Los efectos físicos dependen de la elección de coordenadas. Lo que aparece como un campo gravitatorio intenso en un sistema puede parecer espacio vacío y plano en otro. Una distancia enorme en un sistema puede resultar diminuta en otro. Los hechos invariantes sobre el espacio-tiempo conciernen a su geometría y topología, no a simples distancias entre puntos.
Ahora nos acercamos a la forma más radical en que el espacio demuestra su naturaleza ilusoria. Prepárate. Estamos a punto de hackear el código de la realidad. Hablaremos del entrelazamiento cuántico y del principio holográfico. Comencemos con el entrelazamiento. Imagina que tenemos dos monedas mágicas. Lanzamos una aquí en esta habitación y la otra en el extremo más lejano de la galaxia. Cada vez que obtenemos cara aquí, obtenemos cruz allí, exactamente en el mismo instante, siempre, sin excepción. No hay cables entre ellas ni señales de radio. La luz necesitaría miles de años para transportar información entre ambas y, sin embargo, conocen instantáneamente el estado de la otra. A Einstein esto le desagradaba. Lo llamó acción fantasmal a distancia, pero los experimentos lo confirmaron. Esta es la realidad. Para el mundo cuántico, la distancia carece de significado. Dos partículas separadas por miles de millones de años luz pueden estar más cerca y más fuertemente conectadas que dos partículas no entrelazadas que se tocan entre sí en tu bolsillo.
Pero, ¿cómo logra esto el universo? En 1997, el físico Juan Maldacena propuso una idea que suena como la trama de The Matrix y sin embargo es matemáticamente impecable. Se llama la dualidad ADS CFT o más sencillamente el principio holográfico. Simplifiquémoslo al extremo. Imagina una lata de sopa común. Dentro de la lata hay un mundo tridimensional. Las verduras flotan allí, la carne flota allí, hay volumen y profundidad. Esto es lo que llamamos nuestro universo. Ahora mira la etiqueta de la lata. La etiqueta es plana, es una superficie bidimensional. Maldacena demostró que todo lo que ocurre dentro de la lata en tres dimensiones está completamente codificado en el código de su etiqueta plana en dos dimensiones. Si cambias el código de la etiqueta, la sopa dentro cambia. Nuestra realidad tridimensional, con todas sus montañas, estrellas y enormes distancias, es simplemente una proyección holográfica de datos planos ubicados en el límite del universo. La profundidad del espacio que percibes al mirar las estrellas es una ilusión. Es como un videojuego. Parece que alcanzar la montaña en el horizonte tomará 3 horas de caminata, pero en realidad esa montaña son solo píxeles en una pantalla plana y líneas de código en un disco duro plano. La distancia en tres dimensiones es simplemente la forma en que nuestro procesador organiza los datos.
Y aquí llegamos al jefe final de la física moderna, la ecuación ER=EPR. Suena complicada, pero puede ser la idea más hermosa en la historia de la ciencia. Las letras ER representan los puentes de Einstein-Rosen, que conocemos por las películas como agujeros de gusano, túneles que conectan directamente puntos distantes en el espacio. Las letras EPR se refieren a ese mismo entrelazamiento cuántico, la conexión fantasmal entre partículas. La idea propuesta por físicos teóricos, entre ellos Leonard Susskind, es la siguiente. Son lo mismo. Cuando dos partículas están entrelazadas EPR, no simplemente se comunican a través del espacio vacío. Un agujero de gusano microscópico ER crece realmente entre ellas en el propio tejido de la realidad. El entrelazamiento es el hilo que cose el espacio. Imagina el espacio como una hoja de papel. Dos puntos en extremos opuestos de la hoja parecen terriblemente lejanos. Eso es EPR. Pero si doblas la hoja de modo que esos puntos se toquen y los atraviesas con una aguja, creas un puente. Eso es ER. La distancia solo existe para quienes se arrastran por la superficie de la hoja. Para las propias partículas no hay distancia. Están conectadas por un túnel invisible.
Todo nuestro universo es una gigantesca red de tales hilos cuánticos. La distancia que ves entre tú y la luna es simplemente la ausencia de túneles entre tus átomos. El espacio no contiene objetos. El espacio es creado por las conexiones entre ellos. Si eliminas el entrelazamiento, el propio espacio se desharía como un suéter viejo al tirar de un hilo. No estamos separados por el vacío. Estamos conectados por una arquitectura oculta para la cual los kilómetros y los años luz no son más que una neblina superficial.
Hemos llegado al límite y aquí las cosas se vuelven muy personales. Si todo lo que dije antes es cierto, si la distancia depende de la velocidad, si se curva con la masa, si está tejida por túneles cuánticos, entonces, ¿de qué está hecho realmente el espacio? Los físicos que trabajan en la gravedad cuántica de bucles creen que el espacio tiene un límite de divisibilidad. Estamos acostumbrados a pensar en el espacio como una seda suave que puede cortarse en partes infinitamente pequeñas, pero no es así. Si haces zoom en la realidad como en una fotografía digital, eventualmente llegas a los píxeles. En física, este píxel se llama la longitud de Planck. Es 10⁻³⁵ m. Es tan pequeña que si un solo átomo tuviera el tamaño de todo el universo observable, la longitud de Planck sería exactamente el tamaño de ese átomo. Y aquí viene la sorpresa. A ese nivel, las ideas de distancia o entre simplemente dejan de funcionar. No hay metros allí, no hay direcciones, solo una espuma cuántica en ebullición, una red de información pura.
Permíteme explicarlo mediante la analogía más importante de este video. La temperatura. Puedes tocar una tetera caliente y quemarte. La temperatura se siente completamente real. Pero si observas una sola molécula de agua, no tiene temperatura. Una molécula no puede ser caliente o fría, simplemente se mueve. La temperatura es una propiedad emergente, es una ilusión que aparece solo cuando miles de millones de moléculas colisionan entre sí. El espacio es la temperatura de nuestro universo. Un cuanto individual no tiene distancia. La distancia aparece solo en el mundo macroscópico como una sensación promedio que emerge de miles de millones de conexiones cuánticas. Llamamos a algo lejano solo porque no hay suficientes hilos cuánticos entre nosotros y ese objeto.
Al principio dije que vives dentro de una alucinación. Ahora entiendes por qué. Estamos acostumbrados a sentirnos como puntos pequeños y solitarios perdidos en un vacío infinito y frío. Nos parece que las estrellas están a años luz de distancia y que las personas que amamos están a cientos de kilómetros. Pero la física nos dice lo contrario. No existe el vacío. La distancia es simplemente un fallo de nuestra percepción. A nivel fundamental. No estamos separados por el espacio. Somos partes de un único sistema cuántico que simplemente parece espacio cuando lo observamos desde dentro de nuestros cuerpos limitados. No estás dentro del universo. Eres el universo observándose a sí mismo. Una estrella en el borde de la galaxia está físicamente conectada con cada átomo de tu cuerpo mediante una red invisible que equivocadamente llamamos vacío.
Así que la próxima vez que mires el cielo nocturno y te sientas diminuto ante el cosmos interminable, recuerda esta conversación. No confíes en tus ojos. El espacio no es un abismo que nos separa, es el tejido que nos conecta. Y dentro de ese tejido la distancia no existe. Mi nombre es Richard Feynman y ahora lo sabes. Estás mucho más cerca de todo en este mundo de lo que jamás imaginaste. Nos vemos en la realidad sin fronteras en Feynman Shortcut. Yeah.