En el principio hubo\u2026 bueno, tal vez no hubo principio. Quiz\u00e1s nuestro Universo siempre ha existido, y una nueva teor\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica revela c\u00f3mo podr\u00eda funcionar.<\/p>\n\n\n\n
“La realidad tiene tantas cosas que la mayor\u00eda de la gente asociar\u00eda con la ciencia ficci\u00f3n o incluso la fantas\u00eda”, dijo Bruno Bento, un f\u00edsico que estudia la naturaleza del tiempo en la Universidad de Liverpool en el Reino Unido.<\/p>\n\n\n\n
En su trabajo, emple\u00f3 una nueva teor\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica, llamada teor\u00eda de conjuntos causales, en la que el espacio y el tiempo se descomponen en trozos discretos de espacio-tiempo. En alg\u00fan nivel, hay una unidad fundamental de espacio-tiempo, seg\u00fan esta teor\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Bento y sus colaboradores utilizaron este enfoque de conjunto causal para explorar el comienzo del Universo. Descubrieron que es posible que el Universo no haya tenido un comienzo, que siempre ha existido en el pasado infinito y solo recientemente evolucion\u00f3 hacia lo que llamamos el Big Bang.<\/p>\n\n\n\n
Un cuanto de gravedad La f\u00edsica cu\u00e1ntica ha producido una descripci\u00f3n exitosa de tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, la fuerza d\u00e9bil y la fuerza fuerte) hasta escalas microsc\u00f3picas. La relatividad general, por otro lado, es la descripci\u00f3n m\u00e1s poderosa y completa de la gravedad jam\u00e1s ideada.<\/p>\n\n\n\n Pero a pesar de todas sus fortalezas, la relatividad general es incompleta. En al menos dos lugares espec\u00edficos del Universo, las matem\u00e1ticas de la relatividad general simplemente se rompen, sin producir resultados confiables: en los centros de los agujeros negros y al comienzo del Universo.<\/p>\n\n\n\n Estas regiones se llaman ‘singularidades’, que son puntos en el espacio-tiempo donde nuestras leyes actuales de la f\u00edsica se desmoronan, y son se\u00f1ales matem\u00e1ticas de advertencia de que la teor\u00eda de la relatividad general se est\u00e1 tropezando. Dentro de estas dos singularidades, la gravedad se vuelve incre\u00edblemente fuerte a escalas de longitud muy peque\u00f1as.<\/p>\n\n\n\n Como tal, para resolver los misterios de las singularidades, los f\u00edsicos necesitan una descripci\u00f3n microsc\u00f3pica de la gravedad fuerte, tambi\u00e9n llamada teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad. Hay muchos contendientes, incluida la teor\u00eda de cuerdas y la gravedad cu\u00e1ntica de bucles. Y hay otro enfoque que reescribe completamente nuestra comprensi\u00f3n del espacio y el tiempo.<\/p>\n\n\n\n Teor\u00eda de conjuntos causales Pero otro enfoque, llamado teor\u00eda de conjuntos causales, reinventa el espacio-tiempo como una serie de fragmentos discretos, o “\u00e1tomos” del espacio-tiempo. Esta teor\u00eda impondr\u00eda l\u00edmites estrictos a la proximidad de los eventos en el espacio y el tiempo, ya que no pueden estar m\u00e1s cerca que el tama\u00f1o del “\u00e1tomo”.<\/p>\n\n\n\n Por ejemplo, si est\u00e1s mirando tu pantalla leyendo esto, todo parece suave y continuo. Pero si tuvieras que mirar la misma pantalla a trav\u00e9s de una lupa, es posible que veas los p\u00edxeles que dividen el espacio y descubrir\u00e1s que es imposible acercar dos im\u00e1genes en tu pantalla m\u00e1s que un solo p\u00edxel. Esta teor\u00eda de la f\u00edsica entusiasm\u00f3 a Bento.<\/p>\n\n\n\n “Me encant\u00f3 encontrar esta teor\u00eda, que no solo trata de ser lo m\u00e1s fundamental posible, siendo un enfoque de la gravedad cu\u00e1ntica y de hecho repensar la noci\u00f3n de espacio-tiempo en s\u00ed misma, sino que tambi\u00e9n le da un papel central al tiempo y lo que f\u00edsicamente significa que el tiempo pase, qu\u00e9 tan f\u00edsico es realmente tu pasado y si el futuro ya existe o no”, dijo Bento a Live Science.<\/p>\n\n\n\n Principio de los tiempos “Una gran parte de la filosof\u00eda del conjunto causal es que el paso del tiempo es algo f\u00edsico, que no debe atribuirse a alg\u00fan tipo de ilusi\u00f3n emergente o a algo que sucede dentro de nuestro cerebro que nos hace pensar que el tiempo pasa; este paso es, en s\u00ed mismo, una manifestaci\u00f3n de la teor\u00eda f\u00edsica”, dijo Bento.<\/p>\n\n\n\n “Entonces, en la teor\u00eda de conjuntos causales, un conjunto causal crecer\u00e1 un ‘\u00e1tomo’ a la vez y se har\u00e1 cada vez m\u00e1s grande”.<\/p>\n\n\n\n El enfoque del conjunto causal elimina claramente el problema de la singularidad del Big Bang porque, en la teor\u00eda, las singularidades no pueden existir. Es imposible que la materia se comprima en puntos infinitamente diminutos; no pueden ser m\u00e1s peque\u00f1os que el tama\u00f1o de un \u00e1tomo de espacio-tiempo.<\/p>\n\n\n\n Entonces, sin una singularidad del Big Bang, \u00bfc\u00f3mo se ve el comienzo de nuestro Universo? Ah\u00ed es donde Bento y su colaborador, Stav Zalel, un estudiante de posgrado en el Imperial College de Londres, retomaron el hilo y exploraron lo que la teor\u00eda de conjuntos causales tiene que decir sobre los momentos iniciales del universo.<\/p>\n\n\n\n Su trabajo aparece en un art\u00edculo publicado el 24 de septiembre en la base de datos preprint arXiv. El art\u00edculo a\u00fan no se ha publicado en una revista cient\u00edfica revisada por pares.<\/p>\n\n\n\n El documento examin\u00f3 “si debe existir un comienzo en el enfoque del conjunto causal”, dijo Bento.<\/p>\n\n\n\n “En la formulaci\u00f3n y la din\u00e1mica del conjunto causal original, cl\u00e1sicamente hablando, un conjunto causal crece de la nada al Universo que vemos hoy. En cambio, en nuestro trabajo, no habr\u00eda Big Bang como un comienzo, ya que el conjunto causal ser\u00eda infinito para el pasado, por lo que siempre hay algo antes”.<\/p>\n\n\n\n Su trabajo implica que el Universo puede no haber tenido un comienzo, que simplemente siempre ha existido. Lo que percibimos como el Big Bang puede haber sido solo un momento particular en la evoluci\u00f3n de este conjunto causal siempre existente, no un verdadero comienzo.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, todav\u00eda queda mucho trabajo por hacer. Todav\u00eda no est\u00e1 claro si este enfoque causal sin principio puede permitir teor\u00edas f\u00edsicas con las que podamos trabajar para describir la compleja evoluci\u00f3n del Universo durante el Big Bang.<\/p>\n\n\n\n “Uno todav\u00eda puede preguntarse si este [enfoque de conjunto causal] puede interpretarse de una manera ‘razonable’, o qu\u00e9 significa f\u00edsicamente tal din\u00e1mica en un sentido m\u00e1s amplio, pero demostramos que un marco es realmente posible”, dijo Bento. “As\u00ed que al menos matem\u00e1ticamente, esto se puede hacer”.<\/p>\n\n\n\n En otras palabras, es\u2026 un comienzo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>La gravedad cu\u00e1ntica es quiz\u00e1s el problema m\u00e1s frustrante al que se enfrenta la f\u00edsica moderna. Tenemos dos teor\u00edas del Universo extraordinariamente efectivas: la f\u00edsica cu\u00e1ntica y la relatividad general.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>En todas las teor\u00edas actuales de la f\u00edsica, el espacio y el tiempo son continuos. Forman una tela suave que subyace a toda la realidad. En un espacio-tiempo tan continuo, dos puntos pueden estar tan cerca uno del otro en el espacio como sea posible, y dos eventos pueden ocurrir lo m\u00e1s cerca posible el uno del otro en el tiempo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>La teor\u00eda de conjuntos causales tiene importantes implicaciones para la naturaleza del tiempo.<\/p>\n\n\n\n