Ensayo
El tiempo no da saltitos inútiles como peces en la red
Autor:
Roberto Carlos Gómez Sánchez
Capítulo 11. Newton dentro de los agujeros de Einstein (espacio–tiempo)
Existe mucha confusión sobre la dualidad del espacio–tiempo dentro de la curvatura del mismo espacio, aspecto importante de las teorías relativas de Albert Einstein, tanto la general como la especial. Incluso, muchos científicos no la han llegado a comprender. Por supuesto, no somos la excepción (aunque no soy científico), de todos modos nos hemos rascado la cabeza más de una vez. En esta parte final haremos algunas preguntas al respecto, tal vez nunca hechas sobre el tema. Pero antes de cualquier inquietud es necesario explicar brevemente qué es la curvatura espacial.
Einstein, este genio de la ciencia, para darle solución a alguna falencias a la Ley de Gravitación universal de Newton, específicamente la anomalía del planeta Mercurio en su perihelio, con una serie de fórmulas realizó los ajustes necesarios para darle solución, a la vez, también introdujo por primera vez el término de la curvatura espacial.
Para explicar su teoría, Einstein en forma didáctica ejemplifica y compara el espacio con una tela. Más bien una tela estirada, la cual al colocar objetos (piedras o canicas), estas por la masa que poseen hundirán la tela, para el ejemplo, la curvarán. Obviamente que las canicas de mayor tamaño harán una profundidad mayor, y las pequeñas tendrán que someterse a la profundidad que ejerce la canica grande. Siendo así, las pequeñas siguen la curvatura que dejó la masa superior y giraran alrededor de esta. Según la teoría relativista, igual sucede en el universo: la tela es el espacio; y las canicas son todos los cuerpos celestes que se encuentren en el universo, las estrellas, planetas, satélites, cometas, entre otros objetos.
Según la teoría, este ejemplo aplica en nuestro sistema solar. La masa del sol hunde y curva todo alrededor de su zona de ubicación, los cuerpos pequeños como los planetas y satélites caen en esa curvatura y rodarán alrededor de ella, formando así su sistema planetario. De la misma manera sucede con todas las estrellas que existen en el universo, las cuales forman sus sistemas extrasolares atrayendo cuanto cuerpo pequeño se les acerque a su agujero; igual sucede con las galaxias y los agujeros negros, que curvan todo el espacio que rondan.
De esta manera Albert Einstein explicó en su momento su teoría de la relatividad general, donde interpreta la gravedad como una distorsión en el espacio-tiempo influenciado por la energía de las masas, en pocas palabras: las masas crean una depresión espacial. Desde luego, esta teoría tiene otros elementos muchos más complejos, como la dualidad del espacio-tiempo, la cual abarcaremos más adelante.
Existen en la web una gran cantidad de vídeos de experimentos sobre este tema de telas y canicas, donde se demuestra que las canicas siguen una trayectoria rotatoria sobre el hundimiento o curvatura. No obstante, para que dichos experimentos tengan efectividad se necesita empujar las canicas, o más bien ejercer una fuerza para hacer girar la canica pequeña alrededor o hacia los extremos del agujero. Por el contrario, sin ninguna fuerza, las canicas siguen una trayectoria en línea recta sobre la depresión ejercida por la canica de mayor tamaño, hasta la profundidad para luego chocar con esta, es decir, no sigue una trayectoria de la curva, sino que simplemente cae al hueco.
Explicado lo anterior, formulamos nuestras inquietudes.
1. Si la tela del espacio se hunde para un determinado lugar: ¿Qué sucede con el espacio adverso o contrario de ese lugar curvo? Pues, desde nuestra perspectiva, la masa de nuestro sol curva el espacio hacia abajo o a su supuesto polo sur, polos delimitado caprichosamente por el ser humano. A esa ubicación caen todos los planetas, a ese hueco ejercido por el sol, entonces: ¿El espacio ubicado en su polo norte es plano?, ¿el espacio es plano sobre el sol y curvo bajo el sol?, ¿qué pasa con el espacio del este y oeste del sol, es plano o curvo?, ¿el espacio es más denso en una parte (norte) y menos denso en otras (sur)?, ¿la tela espacial ubicada en el polo norte del sol está estirada y la del sur es curva?, ¿los cuerpos despliegan mayor fuerza en uno de sus polos?
Lo que entendemos de la teoría es que el espacio es plano en la parte superior del sol, y que el sol no tiene fuerza para hundir la parte de esa tela espacial. Mientras que el espacio que se halla debajo del sol es curvo y blando, porque el sol tiene la suficiente fuerza para hundir la parte de esa tela espacial, siendo así: ¿El universo es plano y curvo a la vez?
Gráfica 8. El sol y cualquier esfera celeste hunden el espacio a su supuesto polo sur: ¿Por qué precisamente hacia esa zona?, ¿por qué no lo hunde hacia su polo norte, o su este u oeste?, ¿por qué el espacio es débil en una zona y fuerte en otra? Además, siendo el sol redondo: ¿Por qué el agujero que crea es elíptico?
Lo mismo sucede con la Tierra, supuestamente hunde el espacio hacia abajo o hacia nuestro polo sur, se considera ese espacio frágil; por lo tanto, el espacio que se halla arriba de nuestro polo norte es un espacio plano y de mayor dureza. En pocas palabras: ¿Por qué hay una sola y caprichosa tela espacial? Para ser razonable, sí en verdad los objetos celestes curvan el espacio no debería haber una tela espacial, pues la curvatura de tendría que ser igual para todos los lados del objeto, tanto en el sur como en el norte, este, oeste, noreste, sureste. y por supuesto, todos los objetos que sean atraídos por estas grandes masas tendrían que girar igual a la representación de los electrones del átomo. Aunque la órbita de Mercurio sí parezca a la de un electrón, no es debido a la curvatura del espacio.
Desde este punto de vista debería haber cambios en el binomio espacio-tiempo. Pues la teoría de la relatividad sostiene que el espacio es curvo, contradiciendo de esta manera a Newton, quien sostiene que es plano y tridimensional, sin la cuarta dimensión como lo es el tiempo. Pero como observamos, se presenta una dualidad con el espacio: espacio curvo y plano a la vez, curvo en el «polo sur» de los objetos celestes, y espacio plano en el «polo norte». Esta nueva «dualidad» del espacio-curvo-plano, de alguna manera tiene que afectar al concepto relativista de espacio-tiempo.
Esta nueva contrariedad de espacio curvo en una zona del universo y espacio plano en otra zona complicaría más este confuso tema, pues no estaríamos hablando de espacio-tiempo, ya que tenemos que dividirlo en dos dualidades diferentes (valga la redundancia), como: espacio plano-tiempo, y espacio curvo-tiempo.
2. La teoría dice (o por lo menos se entiende así): el espacio toma la forma del objeto causante de su hundimiento o curvatura. Es decir, si el objeto es redondo, la depresión creada en la tela del espacio ha de ser redonda. Ante esto, si un objeto es cuadrado, la forma de su hundimiento ha de ser cuadrada; y si el objeto es triangular, el hundimiento creado ha de tener figura triangular, etc. Pero resulta que los movimientos de los planetas alrededor del sol siguen una trayectoria elíptica. Hasta donde sabemos nuestro sol es redondo y la figura que forma el hueco tiene forma de huevo o de una tina de bañar y no de un círculo. Y esto se complica más al saber que el sol no está en el centro de la elíptica, está ubicado cerca de uno de sus focos, entonces: ¿Cómo es posible qué el sol siendo redondo curve el espacio a su alrededor elípticamente?
3. La anomalía de Mercurio en su perihelio da para hablar más. Pues recordemos que el inicio de su recorrido no coincide con el final, en cada vuelta su punto final no toca el inicial. Para mayor entendimiento y de manera clara, Mercurio al iniciar una vuelta al sol parte de un punto A y al dar la vuelta no regresa al mismo punto A. Ante esto, entendemos que la curvatura o el hoyo del sol, por donde se mueve Mercurio: es elástico o gelatinoso. En un ejemplo práctico, al colocar dentro de un balde una pelota a dar vueltas en círculos entre dos puntos, es decir, dentro de un hueco a una velocidad constante, aquí notaríamos que el balde no tiene porque ancharse o achicarse ante la trayectoria de la pelota. El balde mantiene su firmeza del polietileno, material del cual está construido. A menos, claro está, que con el continuo roce de la pelota con la pared del balde llegará un momento en que la pared se desgaste, se deprecie, y de este modo modifique el ritmo de movimiento y distancia de la pelota en su órbita. Lo mismo sucedería si la pelota girase sobre una tela, no importa que esta se estirase ante la trayectoria de la pelota, de todos modos llegará el momento en que la tela se desgaste y cambie el ritmo de órbita de la pelota. Pero no sucede así en el espacio, el agujero no puede desgastarse, ensancharse o recogerse, a menos que el sol lo hiciere. Por todo ello, la curvatura del espacio tampoco resuelve la anomalía del pequeño planeta.
Fuera de estas consideraciones, todos se han concentrado en el perihelio de Mercurio y nadie lo ha hecho en su afelio. Pues en un lado acelera (perihelio) formando dos amaneceres en un mismo día en el planeta; y en el otro (afelio), desacelera o mantiene el ritmo normal de la órbita. Surge la duda, pues si los dos extremos de una elipse son iguales, es decir, geométricamente el perihelio y el afelio son iguales, entonces: ¿Por qué se presenta estas diferencias de velocidades en un mismo agujero elíptico? Aquí estamos hablando de que un hueco espacial tiene la propiedad de acelerar y desacelerar un cuerpo caprichosamente, sin ningún motivo aparente. En un extremo de la elipse, Mercurio acelera y en el otro extremo desacelera. ¿El hundimiento elíptico del sol es anómalo? Si fuese exacto, Mercurio mantendría el mismo ritmo de velocidad; tal vez, también tendría dos nuevos amaneceres cuando este se acerque al afelio, para un total de cuatro puestas del sol en un solo día en los cielos oscuros del planeta.
Es evidente que el sol perturba la órbita del diminuto planeta, pero no ha de ser por su hundimiento en el espacio. Empero, la discusión sigue abierta: si se perturba por los conceptos de la Ley de Gravitación universal de Newton o no; o por ambos conceptos, por la fuerza gravitacional o por los agujeros espaciales. Cualquiera que sea la respuesta estaríamos describiendo la atracción gravitacional de Newton dentro de los agujeros de Einstein. Algo así como el agua y el aceite juntos.
4. Si aplicamos el concepto de la tela espacial y su curvatura en el sistema solar: ¿Por qué algunos planetas se inclinan demasiado respecto al plano orbital? El área definida de la órbita de la Tierra alrededor del sol la denominamos eclíptica, entonces según el concepto de de curvatura espacial esa área es un hundimiento. El plano ecuatorial del planeta está desviado 23,5° de dicha área, esto quiere decir que la Tierra gira inclinado alrededor de ese hueco en esa cantidad de grados, lo cual es mucho dentro de un hueco; no obstante, según los experimentos de telas y canicas demuestran que estos objetos pueden rodar inclinados. Pero esto se dramatiza un poco, porque la Tierra curva el espacio y allí cae la luna. Y el plano ecuatorial de la luna también esta desviado en esa zona hueca y, a la vez, no está alineada al gran plano de la eclíptica del sol o ese gran hueco que ejerce el sol, este es el motivo por el cual no hay eclipses solares cada mes. Pero a lo que me refiero es que estamos hablando de espacios curvos dentro de otros espacios curvos. Esto se complica más: ¡¿Agujeros dentro de agujeros?!
¿Por qué cada planeta posee un plano orbital diferente dentro de la curvatura del sol? Algunos planetas no siguen la gran curva trazada por el sol, como el caso específico de Mercurio, causante del origen de la relatividad. A más de mantener una órbita excéntrica, esta es casi diagonal al sol y pareciera como si «levitara» dentro de la depresión ejercida por el sol. Su órbita además es anárquica y parece el modelo de un átomo de hidrógeno. Lo cierto es que el perihelio de Mercurio se desplaza en cada movimiento de traslación, en cada vuelta su punto final no toca el inicial, de este modo plasmará una especie de espiral múltiple en décadas o siglos. Es decir, en cada vuelta al sol, este diminuto planeta sube respecto al plano orbital, o sube un «escalón» dentro de la curvatura espacial impuesta por el sol, como si dentro del hueco trazado por el sol hubiese una escalera: ¿Curvaturas múltiples originados por una sola masa?
La teoría relativista o de universo curvo nació con el objetivo de ponerle fin a esta anomalía del planeta Mercurio, puesto que el concepto de la ley gravitacional de Isaac Newton no pudo dar solución. No obstante, el relativismo complica mucho más la escena de Mercurio en el espacio u ocultó un problema mayor, pues este planeta no sigue el hueco espacial trazado por el sol hacia abajo: la sigue por encima y por debajo del ecuador del sol en un mismo giro. Mercurio se inclina tanto que en su desplazamiento por año, sigue la parte hueca (polo sur del sol) del espacio que traza el sol, y luego sigue la parte plana (polo norte del sol) del espacio que no traza el sol, y esta anarquía pone en aprieto a la curvatura espacial y a las leyes gravitacionales.
Hasta el momento la relatividad de Einstein ni las leyes gravitacionales de Newton le han dado solución a la anomalía de Mercurio. Siendo este planeta tan diminuto y tan cerca del sol debería respetar la gran gravedad del sol un poquito más, pero no lo hace. Aunque últimamente han hallado Jupiteres gigantes girando demasiado cerca de sus estrellas, esto complica mucho más el fenómeno gravitacional.
Otro ejemplo dramático de «levitación orbital» dentro de los agujeros de la tela espacial la localizamos en los satélites de Urano. Conocemos que el eje de rotación de este gigante gaseoso tiene una inclinación de 98° con respecto al plano del sistema solar, esto quiere decir que este planeta se encuentra acostado en su ecuador respecto al gran hueco de la eclíptica del sol. Para ilustración clara, el polo sur es la parte más caliente de este gigante azul, pues allí caen los rayos solares (algo así como el ecuador terrestre). Pero en este fenómeno, inexplicablemente los anillos y satélites de Urano siguen la trayectoria del eje de su verdadero ecuador. Este escenario es más complejo que el de Mercurio, pues Urano hace «levitar» a sus satélites dentro del hundimiento ejercido por el planeta, y dentro del agujero de la eclíptica ejercido por el sol. Los satélites son anárquicos a la curvatura trazada por el sol, pues siguen la curvatura de Urano e ignoran la del sol. ¿Cómo es posible que Urano despliegue un hueco opuesto al trazado por el sol, y que sus satélites y anillos no sigan el mismo trazado?, ¿agujero espacial dentro de otro agujero?, ¿satélites levitando dentro de dos agujeros espaciales?, ¿la Ley de Gravitación universal de Newton dentro de dos agujeros de Einstein?
Sabemos que en el ejemplo de las canicas, estas siguen la única pared de la tela, es decir, rozan la parte física. Según este concepto, todos los planetas tendrían que girar sobre esa única tela. Pero en el sistema solar existen nueve telas, sin contar el cinturón de asteroides y el de Kuiper, eso quiere decir que la misma masa del sol hunde el espacio nueve veces, y los satélites de los planetas un centenar de veces. ¿Cómo explica las leyes de la física la formación de tantas telas en un solo hueco?
5. Viene de la pregunta anterior: ¿Cómo podemos entender el fenómeno de los «sub- agujeros espaciales»? Estoy refiriéndome a una curva dentro de otra curva. El motivo de la pregunta es porque según la teoría de la tela espacial el sol hunde el espacio a su alrededor, allí caen los planetas para formar así su sistema planetario; los planetas a su vez hunden su espacio alrededor y allí caen los satélites, y algunos satélites hunden el espacio y allí cae uno que otro asteroide. En nuestro caso, el sol hunde a la Tierra y esta a la vez lo hace con la luna, pues, ¿Cómo es posible esto en una sola tela espacial?, ¿si ya existe un agujero cómo puede ser posible de que de allí se genere otro agujero?, ¿por qué esa tela no se diluye agujero tras agujero? Agujeros espaciales dentro de otros agujeros se aleja de la física. No existen experimentos o videos didácticos en la web sobre este tema de «sub-agujeros» en una misma tela, aunque eso es lo de menos.
Además de la complicación de Urano hundiendo el espacio en forma inversa a los demás planetas, y sus satélites hundiéndose en un hueco diferente al trazado por el sol, esto se complica más al existir «sub-agujeros» muy pequeños o especiales en el espacio. Como por ejemplo, en el cinturón de asteroides se halló una de estas rocas girando alrededor de otra, ¿Cómo esta roca con poca masa y poca energía puede curvar el espacio, una zona ya agujereada por el sol y Júpiter?, ¿y por qué son los únicos en hacerlo? Los demás asteroides siguen su trayectoria circular dentro de ese agujero establecido por la eclíptica del sol.
Entendemos que el cinturón de asteroide es dominado por la fuerza de gravedad del sol y en poca medida por la de Júpiter, si no fuese así ese conjunto de escombros ya se hubiesen precipitado totalmente al sol o expulsados del sistema solar. Por lo tanto, cómo explica el relativismo ese choque de agujeros, es decir, el agujero del sol y el agujero de Júpiter jalándose entre sí. ¿Dos agujeros jalándose entre sí? Creo que estamos hablando otra vez de la gravitación universal de Newton dentro de los agujeros de Einstein, o viceversa.
6. ¿Qué hay de los sistemas binarios? En el universo se da el fenómeno donde dos cuerpos giran alrededor de un centro de masa, lo hacen las estrellas, los planetas y hasta los asteroides. Se les denomina sistemas binarios. Este suceso se presenta cuando los dos objetos poseen casi la misma masa, de este modo equilibran sus respectivas masas y así forman dicho centro de gravedad.
Algunos sostienen que la Tierra y la luna son un sistema binario, al igual que Plutón y Caronte. En estos sistemas se entiende que cada cuerpo hunde la tela espacial, claro, formando así dos agujeros diferentes, y con este fenómeno se generan dos eventos lógicos: ningunos caerían a sus propios agujeros espaciales o ambos caerían a sus propios agujeros. ¿Qué cuerpo hunde al otro?, ¿ambos agujeros se hunden? Si ambos cuerpos se hunden es porque existe un cuerpo superior que los hace hundirse, un cuerpo superior que origine esa curvatura; pero, ¿Dónde está ese cuerpo? Además, son un misterio estos agujeros formados por las masas que giran alrededor de un centro de masa, y aún no sabemos si dicho centro es otro agujero. En el caso de que el centro de masa sea un agujero sería más descabellado que agujeros espaciales girasen alrededor de otro. Es ilógico que esos agujeros o centros de masa girasen alrededor de la curvatura trazada por el sol.
El centro de masa no puede ser un hueco, pues dos cuerpos con sus respectivos huecos girando a su alrededor y, a la vez, alrededor del hueco trazado por el sol es algo que riñe con la lógica.
Pero todo esto se enreda un poco más cuando estos sistemas binarios hospedan un nuevo vecino y forman un sistema ternario, los cuales abundan en todo nuestro universo, desatando trilogías de agujeros jalándose entre sí.
En los sistemas binarios o ternarios tendríamos que hablar entonces del concepto de la gravitación universal de Isaac Newton, pues esta se refiere a la atracción entre varias masas y no la atracción de misceláneas de agujeros. De cualquier manera, nuevamente estaríamos echando mano de la gravitación de Newton dentro de los agujeros de Einstein.
7. ¿Qué hay del fenómeno de las mareas en los cuerpos celestes? En las mareas, un cuerpo masivo, que podría ser una estrella o un planeta, revuelven el interior de otro objeto de menor masa, lo fragmentan totalmente, y así crean placas tectónicas o producen vulcanismo, además de agitar sus olas. También moldean un poco su aspecto físico redondo, alargado o achatado. En nuestro sistema solar, el sol y los planetas gigantes han sido los responsables del vulcanismo en los rocosos y satélites. Es obvio que este fenómeno no puede ser producto de los agujeros espaciales, ¿o sí? ¿Cómo podría un agujero menear el interior de un cuerpo celeste, generar allí actividad volcánica y tectónica de placas?
El vulcanismo en nuestra Tierra se da gracias a la fuerza masiva del sol, siendo este un típico caso de la gravitación de Newton, puesto que no está dentro de la física que los agujeros de la tela espacial sean los responsables de estos fenómenos. Sería algo descabellado y estaríamos de nuevo en contra de nuestra lógica, que los agujeros revuelvan el interior y exterior de los objetos celestes. De todos modos es otro caso ilógico de la gravitación universal dentro de los agujeros de la relatividad.
8. ¿Cómo explica la relatividad la formación del sistema solar? Si la explicación es dada por el hecho de que estábamos a merced de una nube de polvo y gas, por supuesto, la curvatura espacial de dicha nube ha de ser amorfa. La nube se constriñó, se formó el sol y este absorbió casi totalmente esa nube de polvo y gas, dejó un escaso remanente en forma de anillo del cual se formaron los planetas. El sol cambió el aspecto de la curvatura espacial, antes era un agujero sin forma, en los actuales momentos el sistema solar no es más que un agujero redondeado por la fuerza ejercida por el sol sobre la tela espacial. Entonces, cómo se explica que mientras el sol hacía girar las migajas de polvo y gas, al mismo tiempo dentro de su gran agujero chocaban y se unían diminutas rocas que giraban a gran velocidad para formar planetasimales, y estos a la vez formaban estructuras más complejas como los satélites y planetas. Cómo se pueden ensamblar estas estructuras dentro de un agujero, para esta empresa se necesita la ley gravitacional de Newton. Imposible que dentro de un agujero se unan partículas, pues si seguimos el ejemplo de la tela y las canicas, estas solo pueden girar dentro de la curvatura, pero no ensamblarse, como sucedió con el origen del sistema solar.
9. ¿Cómo explica la relatividad la formación de los agujeros negros? Pues vemos que estos atraen toda la materia del universo, incluso, la luz y uno que otro agujero negro. Estos monstruos espaciales son productos de la destrucción de estrellas masivas. Al desaparecer una estrella grande no desaparece su gravedad, puesto que esta es la materia prima de la formación de estos poderosos agujeros. Siendo así, se supone que tampoco ha de desaparecer el agujero creado en la tela espacial que su masa formaba cuando era una estrella masiva, es decir, antes que explotase la estrella, esta seguía curvando el espacio. Ante este caso: la gravedad es un agujero, y esta gravedad crea otro agujero en la tela espacial. O sea: los agujeros negros (gravedad) también curvan la tela espacial.
Nuestro sol no es una estrella masiva, es una estrella enana, cuando desaparezca desaparece también el agujero que había formado en el espacio, ese que hace girar a los planetas según la teoría relativista. Pero si el sol hubiese sido una estrella gigante, al agotar todo su combustible permanece su gravedad y da origen a un agujero negro, a lo mejor nuestro planeta se precipite al agujero, en este caso no seremos chupados por el sol.
El hecho es que en este fenómeno de la creación de los agujeros negros prevalece la fuerza de gravedad de Newton sobre los agujeros de Einstein. Se comprende entonces que es la gravedad y no la masa lo que curva la tela espacial, el sol no curva el espacio, sino la gravedad que posee.
Aún no sabemos que es la gravedad, si es masa o energía, sigue siendo uno de los grandes misterios de la ciencia. Y los agujeros negros al parecer representan la gravedad bruta del universo, esa gravedad desnuda sin ropaje, la cual curva el espacio. Desde este punto de vista, los agujeros negros atraen todo tipo de masa y de energía como la luz, también atraen a la gravedad desnuda de otro agujero. Y es verdad, dos agujeros negros se atraen entre sí cumpliendo al pie de la letra la ley gravitacional de Newton, esa que dice: «Dos cuerpos se atraen con una fuerza directamente proporcional al cuadrado de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y está dirigida según la recta que une los cuerpos». En este caso no van a ser dos cuerpos celestes, como la Tierra atrayendo a la luna, sino un agujero negro ejerciendo todo su potencial gravitatorio sobre otro agujero de menor tamaño. Luego haciéndolo girar a su alrededor o en su defecto colisionando entre sí, de este modo acrecentando mucho más enorme el agujero ganador, supongo. Esto es: la gravedad desnuda del universo (agujeros negros) atrayendo a otra gravedad desnuda. Y esto se pondría mucho más complicado si dos agujeros negros casi del mismo tamaño se atrajesen, en este caso formarían un megacentro de masa, es decir, formarían otro gran agujero en el espacio. Algo así como un «trípode» de agujeros.
Traje a colación las anteriores preguntas para demostrar que la Ley de Gravitación universal de Newton no se puede echar por la borda como lo han pretendido hacer muchos científicos, siempre permanecerán allí con universos curvos o no, con espacio tridimensional o tetradimensional, con el tiempo como cuarta dimensión o no.
Realizadas las preguntas sobre la curvatura del espacio, todas referente a lo concreto, ahora abarquemos la parte abstracta y más compleja y poco entendible para muchos científicos o no científicos, como lo es la dualidad entre espacio-tiempo.
Isaac Newton postula un espacio de tres dimensiones: Ancho, longitud y profundidad. Y no considera estas dimensiones recíprocas al tiempo. Para él, el tiempo es una coordenada independiente de las coordenadas espaciales y es una magnitud idéntica para cualquier observador. Contrario a esta teoría, la relatividad de Albert Einstein se armoniza con el modelo de coordenadas tridimensionales, pero le añade una cuarta dimensión como lo es el tiempo. Considera que el tiempo debe ir enlazado con el espacio, de allí el término espacio-tiempo. Para Einstein el tiempo tiene extensión espacial y este cambia de acuerdo a las condiciones de las otras tres dimensiones del espacio (ancho, longitud, profundidad). Según esta premisa, el tiempo es reciproco a la anchura, a la longitud y a la profundidad. Esto quiere decir que cualquier cambio que se presentare en alguna dimensión afectaría a la otra. Entonces entendemos que si un cuerpo aumenta su longitud en un determinado evento haría cambiar su anchura, su profundidad y el tiempo; y si en el remoto caso de que el tiempo de un saltito, tanto el ancho como la longitud y profundidad también presentarían cambios.
Estas premisas relativistas tienen a uno que otro científico rascándose la cabeza. En este texto hemos expresado que el tiempo es algo intangible, un conteo (a través del reloj) de movimientos terrestres mezclados con sucesos biológicos y sociales, y con el deterioro de toda la materia en el universo. Y asimismo, el tiempo es independiente a todo movimiento y velocidad de las masas, y a su deterioro, entonces: ¿Cómo es posible que algo intangible como el tiempo incida en algo tangible como la masa?, ¿cómo es que el ancho, la altura y la profundidad del planeta inciden con el tiempo?
Esto del espacio-tiempo es un término muy complicado, de digerir fácilmente. Para entenderlo tenemos que explicar cada término por separado.
Siendo así, comencemos con el tiempo. Solo es recordar de manera breve lo que hemos expresado. El tiempo es la única magnitud física intangible a la cual le otorgamos propiedades y cualidades medibles. Mide a través del reloj la duración y variación de eventos evolutivos y sociales, mientras que simultáneamente se producen los ciclos terrestres, esos ciclos que marcan el patrón del tiempo. La principal función es ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un falso pasado y anhelado un futuro dentro de un solo presente.
El origen y fin del tiempo depende de los movimientos circulares y constante de las esferas celestes: sin una masa rotativa y constante no existe el tiempo. Para su medición necesita de un instrumento como lo es el reloj, igual que el clima al termómetro o la longitud a una cinta métrica o la presión al barómetro, etc. El reloj también mide eventos tangibles, como los ciclos de las esferas giratorias, los cueles se dan en simultanea con la transformación de la materia, es decir, con los eventos naturales y sociales. En todo caso, son ciclos que notamos a simple vista, e independientes a cada evento natural y social que ocurre en la superficie de las esferas giratorias. Lo confusión se presenta en el resultado de todos estos conteos de ciclos, lo que llamamos tiempo: es intangible. Algo que no ocurre con las demás magnitudes físicas.
Sin duda, de las magnitudes físicas, el tiempo es la más compleja, pues hace que el eterno presente lo percibamos como un pasado y futuro. Percibimos la noción del tiempo, algo intangible que lo sentimos como real, esto debido a muchos factores que explicamos en capítulos anteriores.
Ahora ocupémonos del espacio. Cuando nos hablan del espacio se nos viene a la mente la zona aparentemente vacía del cielo nocturno o las distancias entre una estrella a la otra. En realidad son distancias descomunales entre un punto y el otro, parece un desierto oscuro, pero nada más falso, porque está atiborrado de materia móvil, de planetas vagabundos, de luz, de materia y energía oscura, de agujeros negros. Y como todo desierto que se respete es propenso para toda clase de avistamientos y fantasmas cósmicos, por tanto, ese espacio no es la excepción. Allí ocurren cualquier clase de eventos, muchos no lo captados por el ojo humano, solo a través de la tecnología se han descubierto galaxias, agujeros negros, sistemas extrasolares, etc., y, desde luego, en esa zona aparentemente vacía se hacen mediciones de todo tipo, muchas difíciles de calcular.
El significado de espacio varía en las distintas disciplinas, en términos generales se refiere al espacio físico, al espacio geográfico o al espacio exterior. Pero de las «miles» de definiciones nos aproximamos a estas: «El lugar donde existen los objetos y los fenómenos físicos, y donde estos tienen una posición y dirección. Esta otra es la descripción de la física clásica: «Lugar de tres dimensiones donde cualquier posición puede ser descrita mediante tres coordenadas cartesianas». En esta segunda definición le agregamos la cuarta dimensión de Einstein como lo es el tiempo, para entrar en armonía con la relatividad, y de este modo vayamos entendiendo esto de espacio-tiempo.
El espacio del cielo lo podríamos dividir en espacio aparentemente vació, el cual ya describimos, y el espacio material. Este espacio material es fácil de identificar, pues son las estrellas y planetas o cualquier objeto que podamos palpar. Pero el detalle es que los movimientos cíclicos de esos cuerpos los utilizamos para medir el tiempo. Es decir, utilizamos pequeñas muestras del espacio infinito (rocas gigantes) para medir el tiempo, incluso, el tiempo de ese pequeño espacio. Premisa propensa a confusión, porque parece una dualidad de espacio-tiempo, pero no lo es.
Qué ironía, con una roca de un centímetro que gire sobre su propio eje podemos medir todo el principio y el fin del tiempo en el universo.
Hasta aquí hemos explicado lo que es el tiempo y el espacio, cada término por separado, ahora viene la parte más difícil del asunto como lo es la dualidad espacio-tiempo propuesto por Einstein, y, lo más difícil aún, objetar dicha dualidad.
Como se dijo, en las imágenes que nos presentan del modelo tridimensional, modelo Newtoniano, observamos cantidades de líneas imaginarias que se interceptan, llamadas dimensiones, estas son: ancho, longitud y profundidad. Todas son sinónimos de lugar en un espacio infinito. Imaginemos un plano cartesiano, donde el objetivo de estas líneas es ubicar un lugar en el universo. Vemos que no aparece la cuarta dimensión o tiempo, como sabemos para Newton el espacio o lugar es independiente al tiempo.
Para los defensores de la teoría relativista ese mismo espacio físico es ideado por las mismas tres dimensiones lineales más el tiempo, ilustrando así una parte de un infinito continuo de cuatro dimensiones. Imaginemos que en una hoja cuadriculada dibujamos el plano cartesiano, pues bien, ese es el modelo de newton. Pero si dibujamos ese mismo plano, no en una hoja cuadriculada, sino en una tela y le agregamos una cuarta línea imaginaria llamada tiempo, estamos en presencia del modelo relativista. Pues la tela en presencia de materia se hunde o curva, siendo ese el motivo por el cual para Einstein el espacio no es plano, sino curvo. Al agregarle la conflictiva cuarta dimensión para formar el binomio espacio-tiempo, donde la una depende necesariamente de la otra, esto quiere decir que el tiempo depende del lugar y viceversa. Según deducimos: la masa deforma al tiempo y el tiempo deforma la masa. O sea: si la longitud se acorta, el tiempo también; y si la longitud se agranda, el tiempo también; si la altura se acorta, el tiempo también se reduce…
Como hemos acentuado en la mayor parte de este escrito: el tiempo es independiente a las características de la materia y de su transformación. Al tiempo y reloj no le interesa el tamaño o densidad de la masa, o su temperatura, o si se fragmenta o acorta etc., es decir, al tiempo no le interesa ningunas características físicas de la masa (pequeños espacios en un espacio infinito). Podría interesarle en algo los movimientos de las masas, pero con una característica especial: que la masa gire constantemente. Si no gira constantemente no se puede calcular el tiempo. Entre el tiempo y la masa (espacio) no existe una mínima reciprocidad. Los movimientos de las masas (reloj-tiempo) no aplican en lo esencial de nuestras vidas, no aplica en el cambio natural y social de todos los seres de la naturaleza, y de toda transformación de la materia (espacio). La naturaleza, la cual es evidentemente parte de la masa, no se altera con los cambios de los movimientos espaciales, puesto que todo proceso biológico es inquebrantable. Por tanto, el tiempo en ningún caso puede incidir en la transformación de la masa (espacio), en su descomposición, no puede acortarla ni recortarla.
Al deducir que el tiempo es independiente a la masa estamos afirmando que de la misma forma lo es con espacio, ya que el espacio también es masa. Siendo así, el binomio espacio-tiempo no tendría sentido. En el cambio de estado de la masa (espacio), por ejemplo, una nave si se acortase o se fragmentase al viajar por el universo, en este caso gana velocidad en su trayectoria, pues entre menos masa mayor velocidad; pero no tiene ningún sentido de que altere el tiempo y al espacio, tanto al espacio vacío como a las pequeñas masas. El hecho que se llegue más rápido que otra nave a un determinado lugar en el espacio, así sea a velocidad de la luz no quiere decir que va a envejecer menos que el que ha llegado tarde. Dijimos en capítulos anteriores, que si la Tierra girase alrededor del sol a velocidades cercanas a la luz, cumpliríamos años y festejaríamos años nuevos cada ocho minutos. Y esto en nada afectaría nuestras vidas, ni lo evolutivo ni lo biológico de todos los seres de la naturaleza. Aunque en este caso cumpliésemos miles de años en nuestras vidas, nuestro promedio de vida es paralelo al que promedio actual. Si cumpliésemos 50 mil ciclos, aún seguiremos siendo jóvenes.
Un pedazo de masa (espacio), que podría ser un átomo, un meteorito o una nave no tiene poderes para encogerse por sí sola si viaja a velocidades extremas. Si dos naves espaciales parten a la misma hora desde la Tierra a una estrella, a velocidad de la luz, estas llegan en el mismo momento. Pero si en el trayecto una de las naves se fragmenta en dos, aumentará su velocidad, quizás a la de los neutrinos. Por lo tanto, el viajero de la nave que se dividió en dos llegó primero y, desde luego, envejeció lo mismo que el viajero de la otra nave el cual ha llegado tarde. No habría motivos para haber variaciones y dilataciones del tiempo.
Ahora bien, recordemos que la teoría relativista enseña que la medida o el valor del tiempo obedecen al sistema de referencia donde esté situado el observador, si este se encuentra en reposo o en movimiento. Repitiendo su ejemplo icono como es la paradoja de los relojes, para ellos no existe una noción de simultaneidad de cualquier observador, como sí ocurre en la mecánica clásica. Para los relativistas dados dos observadores en diferentes movimientos para un solo evento o por lo menos uno en reposo o punto de referencia (A) y el otro en movimiento, y a velocidad extrema como la luz, punto de referencia (B) habría diferencias en los cálculos del tiempo de ese evento conexo entre ambos observadores. Esto quiere decir que para la relatividad, dos protagonistas para la misma acción, el reloj de cada observador marcará un tiempo diferente respecto al otro.
Pero todo cambia cuando le colocamos a esta clase de experimentos mentales un tercer observador como lo es el Águila Especial, que vendría siendo así como el punto referencial (C). Esta ave imaginaria con su visión instantánea puede observar sin ninguna dificultad todo el transcurso de un determinado evento que se realice en cualquier punto del universo, en este caso uno en reposo y el otro en movimiento. El ave, como si estuviese en el pico de una montaña verá pasar los automóviles por las vías sin ninguna alteración, estos al igual que la nave de la paradoja no se trasfiguran ante su visión. El ave especial siempre demostrará que la masa (espacio) no se acorta ni se transforma a velocidades extremas como la luz. Notará de inmediato, sin fantasías cósmicas, que todo trascurre simultáneamente, que no hay dilatación del tiempo, y tampoco los relojes se paralizan a velocidad de la luz.
Distinto es cuando le tomamos una fotografía a un automóvil en movimiento, la imagen sale corrida, difusa, no vemos el automóvil en su estado natural. Pareciese que se acortase o se encogiere en la acción de velocidad, esto porque la velocidad es mayor a la capacidad del ojo humano o de cualquier dispositivo que empleemos al momento de capturar una acción en movimiento. Ocurre lo mismo al fotografiar un carrusel en movimiento, la imagen que nos muestra la fotografía es difusa, corrida. Otra razón para que la imagen de la fotografía salga difusa es porque la acción está demasiado cerca al observador. Pero si el observador está lejos de la acción, digamos en la cumbre de una montaña o en el último piso de un edificio, el observador no notará el auto ni al conductor encogerse, pues desde su perspectiva el automóvil marcha lento.
En el mismo ejemplo del automóvil en movimiento, para el observador que se halla en la cumbre de la montaña o en un edificio alto, los postes y los arboles no se mueven, lo que está en moviendo es el automóvil, el cual marcha lentamente ante sus ojos. Si tomase una fotografía desde esa distancia notará que la imagen del automóvil no es borrosa, está completo, sin acortamiento. Pues esa es la dinámica de ese observador, no podría ser otra. Y a ese observador no le interesa que desde la perspectiva del conductor, los postes y los arboles pareciese que caminaran a gran velocidad hacía el automóvil, pues es la dinámica de observación del conductor en estos casos, no podría ser otra. Pero si otro observador está demasiado cerca del automóvil, tampoco observará los arboles y los postes moverse, pero su ojo no alcanza a ver ni el polvo de las ruedas del automóvil. Si tomase una fotografía de la acción, la imagen pareciese que se encogiera, pues esa es la dinámica de observación de alguien demasiado cerca a la acción, no podría ser otra.
En este ejemplo, a largas distancias espaciales, digamos el Águila en la cumbre de una estrella, cuando observa una nave a velocidad de la luz no nota transfiguración ni encogimiento alguno de la nave, porque desde su perspectiva la velocidad de la nave es lenta. Como hemos señalado en este texto, la velocidad de la luz es un fenómeno demasiado lento si se observa a largas distancias, un gusanito caminando por el espacio, eso hace que se exhiba la nave en su estructura normal. Por su parte, el piloto observará la cantidad de asteroides y toda la energía acercarse a él, como los arboles a cualquier conductor de automóvil. Pero si la nave pasa por las narices de cualquier habitante de la Tierra, este no alcanzaría ni a tomarle la placa. Y en caso tal si lograse tomar una fotografía notaría, tal vez, cierto encogimiento; porque esto es debido a la limitación de nuestra vista y tecnología de la cámara fotográfica, y no del acortamiento de la nave en sí, pues esta siempre permanecerá completa. Aunque nuestra visión es instantánea, es lenta para captar un objeto en velocidad.
Ya habíamos desenredado el problema de espacio-tiempo al colocar el tercer observador en la paradoja de los gemelos. Pero sigamos dando un poquito de más cuerda a esta aclaración colocando un ejemplo.
Supongamos un encuentro amoroso de una pareja en un determinado parque de cualquier ciudad del mundo. Es innegable que para registrar este evento en el álbum de la historia siempre será necesario saber en qué espacio (calle y carrera) y en qué tiempo (hora) sucedió el encuentro. Digamos cinco de la tarde de un día domingo en el parque de las nieves, ubicado en la calle 24 con kra 19, en la ciudad de Barranquilla. En este ejemplo, para los relativistas, el espacio-tiempo de la ciudad de Barranquilla es diferente al espacio-tiempo de otro evento de un parque ubicado en un planeta extrasolar, esto por: el universo curvo, por la velocidad de la luz, por la unificación de espacio-tiempo, por el punto de referencia de cada observador, además de otros. Para los Newtonianos esta cita ocurre en simultánea para todos los eventos que se dan en cualquier esquina del universo, es el mismo presente con alguien que pasea a su perro en las calles de Paris, o con algún alienígena que se deleita con una pizza en un planeta distanciado a millones de kilómetros del nuestro.
En este ensayo hemos demostrado que el tiempo es simultáneo para cualquier punto de referencia, solo habría que colocarle un tercer observador con una visión extraordinaria para demostrar que todo es simultáneo, la visión instantánea disocia el binomio espacio-tiempo. Todo suceso acontece en simultánea, no importando que lo envuelvan en una formula, o por mucho que le añadan flechitas o vectores, o miles de dimensiones, o la sometan a velocidades de la luz.
Las esferas celestes son un espacio y parte del espacio infinito, por ende, el tiempo es independiente a la masa o espacio.
El universo es inmenso, la materia y el espacio son infinitos, y no poseemos la visión perfecta ni la tecnología que alcance observar lo que acontece entre dos o varios puntos de ese infinito. Por desventura, dentro de esas limitaciones no nos queda otra solución que inventarnos fantasías cósmicas para llenar el recipiente del conocimiento. Pero un águila, ubicada en las cumbres de las montañas, tiene la mejor ubicación y perspectiva de cualquier otro observador, es la más coherente, no hallaría dilatación del tiempo en ningún evento que se efectúe bajo la montaña. Lo mismo sucede con nuestra águila imaginaria si se encontrase ubicada en la «cumbre» de una estrella, también tendría la mejor perspectiva de cualquier observador, en reposo o en movimiento, en cualquier evento del universo.
Si desde la cumbre de una estrella el águila observase la luz del sol caminar hacia la Tierra, la cual nosotros la recibimos casi instantánea, porque nos parece demasiado veloz, el águila se tomará sus respectivos ocho minutos, tiempo en que la luz llega a la Tierra. Y si a alguien se le ocurriese hacer mil vuelos de ida y vuelta al sol, en una nave y con la velocidad a la luz, para el águila todo transcurriría bajo la normalidad de las leyes físicas y naturales. El recorrido alrededor del sol de la nave al igual le parecerá lento, cada vuelta se tomará los respectivos ocho o diez minutos.
Por todo lo desarrollado en este ensayo respaldamos, con la razón, el modelo tridimensional de Isaac Newton, quien señala que el tiempo es una medida absoluta, instantánea, la cual transcurre simultáneamente en cualquier esquina del universo y para cualquier observador; por lo demás, independiente al espacio, al movimiento y a la velocidad. Este modelo es el correcto, aunque entendemos que es más aburrido que el de Einstein, pues no subsana: viajes al futuro, universos paralelos, paralización del tiempo, relojes acelerando y desacelerando por arte de magia, o que sus manecillas se detengan o se inmolen, o que la materia se acorte por la velocidad de la luz. Es decir, no subsana espejismos y fantasmas cósmicos. Como vemos, el modelo de Newton le quita el ambiente de ciencia ficción y, por supuesto, hay un sinnúmero de personas que disfrutan de los fantasmas y espejismos cósmicos, y máquinas del tiempo. Además, existen grandes industrias como las librerías y el cine que se lucran con los falsos saltitos del tiempo.
Resumen
Nuestra edad es el número de vueltas que la Tierra ha dado alrededor del sol desde que nacimos. Si cumplimos un año más de vida es porque nuestra gran roca giratoria en el espacio ha terminado y comenzado un ciclo, y paralelamente en ese movimiento ocurren eventos naturales y sociales, hubo un cambio leve en nuestra complexión y en la de los demás seres, tanto vivos como inertes. Nos apresuramos al decir que el tiempo existe si vemos crecer un niño o un árbol, u oxidarse una barra de hierro, cuando en realidad lo que observamos es un evento normal y natural de la materia, estos eventos acontecen estando la Tierra en movimiento o no, con reloj o sin reloj, con tiempo o sin tiempo.
Un cambio de movimiento terrestre o de cualquier masa giratoria no incide en la transformación o deterioro de la materia. En los seres vivos y no vivos todo transcurre igual, no se hallaran afectados por algún cambio que aconteciere en los ciclos del planeta, tampoco por la velocidad de la luz ni por las distancias descomunales. Los seres vivos no envejecen o rejuvenecen por el vaivén de los ciclos, envejecemos por cuestiones biológicas y evolutivas. No se puede acelerar o ralentizar nuestro desarrollo físico de la noche a la mañana, no regresamos a nuestra niñez, o viajar a la época de robots y carros voladores; todo esto porque obedecemos a una dinámica evolutiva, la cual mantiene un ritmo ya marcado y bastante lento. Nacer, crecer, reproducirse y morir (en seres vivos) y la oxidación (en seres inertes) es un proceso lento y progresivo, de miles de años, y no tiene reversa. La evolución es irreversible, la naturaleza lo quiso así para los humanos, y cambiar un solo cabello de la naturaleza se necesita por lo menos mil años de evolución. Si pensamos lo contrario estaremos subestimando las leyes naturales al creer que factores externos, como el movimiento y la velocidad de la luz, transforman los genes de nuestro organismo.
No hay ninguna relación entre estos dos eventos: ciclo y evolución. Que es lo mismo: tiempo y evolución. Ya que evolucionamos y nos deterioramos con tiempo o sin él.
Siempre subrayamos en este ensayo que los ciclos terrestres son los factores determinantes del tiempo. De ellos sacamos los patrones del reloj, como lo es el segundo, el minuto, la hora, el día, las semanas, los años, etc.; y también cambian el paisaje natural de la Tierra en otoños e inviernos, primaveras y veranos, auroras y anochecidas. Ver el continuo cambio de paisajes extremos hace que sintamos el tiempo caminar. Y como somos seres sociables, le brindamos solemnidad cada vez que comienza un nuevo ciclo, como al festejar el año nuevo o cumpleaños, de este modo también sentimos el tiempo palpitar. Pero solo es un fenómeno natural de la Tierra. Y si a esos factores de los ciclos terrestres le agregamos la música, la moda, la tecnología, factores psicológicos, además de otros, confunden más nuestra mente, esto hace que en un solo presente sentimos la presencia del pasado y futuro.
La dupla reloj–tiempo es la relación más compleja de todas las magnitudes y sus herramientas de medición. Mientras el reloj es la parte tangible, el tiempo es lo intangible de esta relación. Esta particularidad no ocurre en las demás magnitudes, en donde tanto la herramienta de medición y la magnitud son tangibles, por ejemplo, la cinta métrica-longitud. La intangibilidad del tiempo lo hace una magnitud manipulable.
En cuanto a la otra compleja dupla de espacio-tiempo, donde el tiempo afecta a la masa, representada en el ejemplo relativista de la paradoja de los relojes o gemelos, en este ensayo demostramos que el tiempo no se dilata, ni la nave se acorta, ni el reloj se paraliza ni se autodestruye. Al colocarles un tercer observador a estos dos protagonistas de la paradoja demostramos que el tiempo trascurre igual para todos, nadie envejece más que el otro, pues no tendría que alterarse el sistema biológico de un gemelo por el solo hecho de viajar a velocidades extremas.
En el universo todo es movimiento: la luna gira alrededor de la Tierra, la Tierra lo hace alrededor del sol, este sigue una galaxia, está a la vez un agujero negro. A la larga los procesos biológicos y toda la transformación de la materia también son movimientos, porque en el crecimiento de un humano o un árbol hubo un desplazamiento, al nacer un volcán, al formarse una montaña, el desplazamiento de un colibrí de una a otra flor, etc. Erradamente creemos que esos movimientos de la salida y puesta del sol tienen algo que ver con el proceso biológico de cada ser, con la oxidación de la materia, y con nuestros eventos sociales.
Lo único que no es movimiento es nuestra visión, la cual es instantánea. No es un movimiento, no es una onda-partícula como lo es la luz, la cual tiene que recorrer millones de kilómetros hasta llegar a un destino cualquiera. La instantaneidad de nuestra visión da apertura a la simultaneidad de todos los eventos, tanto en movimiento o en reposo. Esto nos hace ver el tiempo real y absoluto para todos los eventos aquí en la Tierra y en el último planeta del último universo. Tenemos una visión limitada, la cual no nos permite ver más allá de nuestras narices, no abarca ni el 0,01% del universo (podríamos agregarle todos los ceros), y eso nos da para crear fantasmas y espejismos espaciales. Por todo ello, quien esté construyendo una máquina para viajar a través del tiempo pierde todo su tiempo.
Bibliografía: Ninguna.
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