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Universidad de Rhode Island.
14 Junio 2025
hay cuatro dimensiones: largo, ancho, alto y tiempo. scaliger/iStock/NASA vía Getty Images Plus
alejando galaxias unas de otras sin un centro definido, un concepto que desafía la intuición humana y es difícil de comprender. Ésta es la explicación...
Publicada en 1915 y ya ampliamente aceptada en todo el mundo por físicos y matemáticos, la teoría asumía que el universo era estático:
En resumen,
Sin embargo, cuando los astrónomos observaron el cielo nocturno con potentes telescopios en busca de galaxias lejanas, percibieron indicios de que el universo era cualquier cosa menos estático.
Estas nuevas observaciones sugerían lo contrario:
Los científicos pronto se dieron cuenta de que,
De hecho, utilizando las mismas herramientas matemáticas proporcionadas por la teoría de Einstein, los científicos crearon nuevos modelos que mostraban que el universo era, en realidad, dinámico y en evolución.
He dedicado décadas a intentar comprender la relatividad general, incluyendo mi trabajo actual como profesor de física impartiendo cursos sobre la materia.
Sé que asimilar la idea de un universo en constante expansión puede resultar abrumador, y parte del desafío radica en anular nuestra intuición natural sobre cómo funcionan las cosas.
Por ejemplo, es difícil imaginar que algo tan grande como el universo no tenga ningún centro, pero la física afirma que ésa es la realidad.
El Espacio entre Galaxias
Primero, definamos qué se entiende por "expansión".
En la Tierra,
La expansión también podría significar,
Si apuntas un telescopio a galaxias distantes, todas parecen alejarse de nosotros.
Es más, cuanto más lejos están, más rápido parecen moverse. Esas galaxias también parecen alejarse unas de otras. Así que es más preciso decir que todo en el universo se está alejando de todo lo demás, a la vez.
Esta idea es sutil pero crucial.
Es fácil pensar en la creación del universo como fuegos artificiales explotando: se empieza con un gran estallido, y luego todas las galaxias del universo salen volando en todas direcciones desde un punto central.
Pero esa analogía no es correcta.
No solo implica falsamente que la expansión del universo comenzó desde un único punto, lo cual no fue así, sino que también sugiere que las galaxias son las que se están moviendo, lo cual no es del todo exacto.
No son tanto las galaxias las que se están alejando unas de otras, sino el espacio entre galaxias, el propio tejido del universo, el que se está expandiendo constantemente a medida que pasa el tiempo.
En otras palabras,
Una analogía común es imaginar que se pegan algunos puntos en la superficie de un globo.
Aunque parezcan moverse, los puntos en realidad permanecen exactamente donde los colocaste, y la distancia entre ellos aumenta simplemente en virtud de la expansión del globo.
La Cuarta Dimensión
Es crucial para cualquier analogía comprender sus limitaciones.
Algunas deficiencias son obvias:
Otra deficiencia es más sutil.
El globo tiene dos partes:
Estas dos partes del globo se describen de manera diferente en el lenguaje de las matemáticas.
Ahora bien, podría parecer que estamos nombrando cuatro direcciones aquí - adelante, atrás, izquierda y derecha - pero esos son solo movimientos a lo largo de dos trayectorias básicas:
Eso es lo que hace que la superficie sea bidimensional: largo y ancho.
El interior del globo, por otro lado, es tridimensional, por lo que podrías moverte libremente en cualquier dirección, incluso hacia arriba o hacia abajo: largo, ancho y alto.
Aquí es donde radica la confusión.
Los estudiantes usan un globo para modelar el universo en expansión. (NASA/JPL-Caltech)
Pero en esta analogía, el universo se asemeja más a la superficie de látex del globo.
El interior del globo lleno de aire no tiene una contraparte en nuestro universo, por lo que no podemos usar esa parte de la analogía; solo la superficie importa.
Así que preguntar,
Simplemente ¡no hay uno...!
Podrías viajar a lo largo de la superficie del globo en cualquier dirección, durante todo el tiempo que quisieras, y nunca llegarías a un lugar al que pudieras llamar su centro porque en realidad nunca abandonarías la superficie.
De la misma manera, podrías viajar en cualquier dirección en el universo y nunca encontrarías su centro porque, al igual que la superficie del globo, simplemente no tiene uno.
Parte de la razón por la que esto puede ser tan difícil de comprender se debe a la forma en que se describe el universo en el lenguaje de las matemáticas.
La superficie del globo tiene dos dimensiones, y el interior del globo tiene tres, pero el universo existe en cuatro dimensiones.
Nuestros cerebros están cableados para pensar en el espacio y el tiempo por separado.
Pero en el universo, están entrelazados en un solo tejido, llamado espacio-tiempo. Esa unificación cambia la forma en que funciona el universo en relación con lo que espera nuestra intuición.
Y esta explicación ni siquiera comienza a responder a la pregunta de cómo algo puede expandirse indefinidamente; los científicos todavía están tratando de desentrañar qué impulsa esta expansión.
Así que, al preguntar sobre el centro del universo, nos enfrentamos a los límites de nuestra intuición.
La respuesta que encontramos - todo, expandiéndose por todas partes, a la vez - es un atisbo de lo extraño y hermoso que es nuestro universo...
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