Física Cuántica … La ilusión del espacio

«No todo es lo que parece».

Ya antes había hablado de lo erróneo del concepto de partícula material – espacial. Ahora tocaré el tema del espacio físico.

UN POCO DE HISTORIA

Hace ya varios años, científicos eminentes como David Bohm, han hecho notar que debemos reconsiderar nuestros conceptos clásicos sobre la magnitud que llamamos espacio.

Nuestra concepción empírica del espacio es que se trata de «algo» absoluto que sirve para que se ubique la materia. Es algo muy grande que está aquí y allá afuera esperando que alguien lo llene.

Para Newton, esa era básicamente la concepción de espacio, una entidad con existencia real independiente del tiempo y de la materia que contenga, algo inmóvil y uniforme.

Ya en tiempo de Newton, el científico Leibniz dio una definición del espacio que no tuvo acogida. Él indicaba que el espacio no es un ente absoluto sino que simplemente estaba definido por las posiciones relativas de los objetos, un orden de objetos sin realidad existencial.

No fue hasta tiempos de Einstein, en que se demostró, que ese espacio no es tan absoluto como Newton creía sino que se curva y distorsiona en presencia de masa (materia ), y para complicar las cosas, el espacio está amarrado con el tiempo de forma inseparable, a tal punto que ya no es práctico hablar de espacio únicamente sino de espacio-tiempo como un ente único.

Hasta aquí, quedó demostrado que Newton quedó corto en su definición. El espacio absoluto de Newton, es relativo y no uniforme, se distorsiona por la acción de la gravedad.

Pero hay una característica del espacio, inexplicable y exótica, que Newton reconoció inmediatamente, y que nosotros llamamos «inercia «. En términos simples se trata de la fuerza de oposición que hace que los objetos se resistan a cambiar su estado de reposo o movimiento uniforme

La inercia fue la prueba para Newton de que el espacio «existía», sino ¿Quién la produciría?. Todos sabemos que el intentar mover algún objeto pesado, o cambiar su velocidad, necesitamos vencer una resistencia, una «fuerza misteriosa» se opone al cambio, y que Newton magistralmente cuantizo, en la llamada segunda Ley de Newton:

Esa inercia, decía Newton, es producida por el espacio. Para fundamentar su punto de vista propuso el experimento de la cubeta giratoria. Este experimento se basaba en imaginar una cubeta de agua, que cuando empieza a girar, se observa que la superficie del líquido se distorsiona  y que el agua empieza a adherirse a las paredes de la cubeta como efecto de la fuerza centrífuga, que es otra forma de fuerza debido a la aceleración:

 

Esa fuerza, es real, decía Newton (mirando a Leibnitz) y no depende de ningún otro objeto que pudiera existir en el universo. Leibnitz no tenía respuesta.

No fue hasta el siglo XIX que alguien dio una respuesta genial a Newton. En 1893, Erns Mach propuso el famoso principio que más o menos dice que «La inercia es el efecto de las fuerzas gravitatorias de todos los cuerpos que existen en el universo».

Supongo que muchos científicos habrán dicho «¡Este tío debe estar loco!», «Si todos sabemos que la inercia la produce el espacio», «Así lo dijo Newton». Pero la idea de Mach, era intrigante, era una especie de reinvidicación de las ideas metafísicas: «Todos estamos conectados en el universo». Pero aterrizando la teoría, Mach replanteaba el experimento de Newton. El decía la cubeta girando en el espacio siente la acción de todos los otros cuerpos del universo que se encuentran alrededor, más o menos fijos. Es por ello que se produce la fuerza centrífuga, activada por el movimiento. O dicho de otra forma, si no hubieran otros cuerpos en el universo, no habría fuerza centrífuga. De hecho, ni siquiera habría forma de saber si la cubeta se encuentra girando.

 

La distribución de astros en el universo es bastante uniforme, y su movimiento es bastante lento en nuestra escala de tiempo, así que podríamos pensar que nos encontramos siempre rodeado de una masa estable que actúa como «fondo fijo»  que sirve de referencia para el movimiento y por tanto para la aceleración.

El principio de Mach tiene implicaciones profundas, como que toda fuerza centrífuga es causada por las estrellas y cuerpos lejanos. Así que, daría lo mismo pensar que la tierra gira alrededor de su eje, o que todo el firmamento gira alrededor de la tierra, total el efecto sería el mismo.

Esta idea tiene mucha lógica, tanto asi que llamó la atención del mismísimo Einstein, quien trato de introducir el principio de Mach en su teoría de la relatividad, pero sin exito. A pesar de todo, él creía en Mach y se aventuraba en sugerir que si quitáramos todas las estrellas del universo y dejáramos una masa, sola, esta perdería sus propiedades de inercia.

Ahora llevando el principio de Mach, a la física cúantica, las implicaciones son todavía más asombrosas. De acuerdo al científico Vasily Yanchilin, si alejáramos un objeto de las demás masas, la constante de Plank debería crecer, al igual que la indeterminación. Es decir que si quitáramos todas las estrellas del universo, la función de onda de una partícula practicamente la haría inexistente. ¿Una partícula solo existe porque hay otras partículas existiendo?

No obstante, a pesar de que el principio de Mach no cuadra en la física moderna, diversos estudiosos intentan formular teorías que armonicen la relatividad de Einstein o la física cuántica y el principio de Mach. Mientras tanto nadie sabe si Mach tenía razón, pero si así fuera, una nueva física debería plantearse.

EXPERIMENTO MENTAL

Asumiendo que Mach, tuviera razón. Podemos considerar que la inercia es consecuencia de toda la masa circundante del universo, a tal punto que si no hay masa en el universo, no hay inercia, ni aceleración, ni movimiento. En otras palabras, tampoco hay espacio.

Si la inercia no se debe ya al espacio de Nexton, entonces ¿Que le queda al espacio?.

No es necesario llegar hasta Mach, para concluir que el espacio no tiene existencia absoluta. Hagamos un experimento mental. Supongamos una partícula, sola en el «espacio», sin ninguna otra masa. Nadie podría decir, que está «moviéndose en el espacio», puesto que no hay ninguna referencia. Mucho menos podríamos decir que está girando. Si no podemos definir movimiento, tampoco podemos definir espacio, yendo más lejos tampoco podríamos definir tiempo, pero no vayamos tan lejos.

Es decir, que a una partícula sola, no tiene sentido ubicarla en el espacio, porque no existe tal concepto en esa circunstancia. De hecho no existe el «espacio» para una sola partícula. El espacio empieza a tomar sentido, cuando ponemos otra partícula acompañando a la primera. De esta forma vemos que el espacio es un concepto totalmente relativo. No tiene una existencia real, es solo una entelequia mental.

Una sola partícula no existe en el espacio. El espacio no existe si hay una sola partícula.

Lo que llamamos ubicación espacial, es solo una magnitud física que nuestro cerebro, interpreta como «posición». El concepto de espacio, es puramente mental. Hemos evolucionado para percibir objetos ubicados en un espacio geométrico de Euclides, porque es la forma más apropiada para nuestra supervivencia. Es como vivir en una realidad virtual. No es que los objetos no tengan existencia real, sino que la realidad es muy diferente allá afuera.

RONDA DE PREGUNTAS

¿Que es entonces el espacio?

Al parecer nos enfrentamos con algún tipo de magnitud física, relacionada con la masa, que se expresa en tres grados de libertad y que es muy diferente a la imagen mental de «espacio». Está relacionado con la masa, a tal punto que, físicamente no se puede concebir espacio sin masa. El hecho de que la mente si lo pueda imaginar, demuestra el arraigo mental que tenemos de nuestro concepto de  espacio absoluto.

¿Por qué entonces, el cerebro nos indica que hay objetos más lejanos que otros?

Porque es la forma en que nuestro cerebro nos dice, que requeriremos más energía para alcanzarlos. No hay otra forma natural de interactuar con (llegar a) tales objetos. La distancia es algo que se aprende en las etapas tempranas del desarrollo de un infante. Lo que ven los ojos, es lo mismo que verían sendas cámaras. Simples imágenes planas que, con ayuda de diversos parámetros (como el movimiento relativo, la estereoscopía, o hasta la forma y el nivel de la iluminación) se cuantizan en distanciamiento.

¿Como podemos definir entonces, el espacio que hay entre una cosa y otra?

Ese espacio no existe. Existe solamente la potencialidad de ubicar un objeto en ese nivel de energía o vibración. Es como escuchar una emisora de radio FM en una frecuencia, por ejemplo 100MHz, y luego escuchar otra emisora en una frecuencia más alta, tal vez 105MHz.  Nadie podría decir que el espacio de 5MHz libre, tiene una realidad objetiva. Es simplemente una imagen mental que nos ayuda a ver que en ese ancho de banda podríamos «colocar» otras emisoras.  Si hubiéramos evolucionado para interactuar con las ondas de FM, seguro que veríamos a las diversas emisoras de radio, ubicadas en un «espacio de frecuencias».

CONCLUSIONES

Además del principio, mencionado de no poder definir espacio para una sola partícula. Podría listar algunos hechos científico que contradicen las nociones de espacio:

1. El principio de Mach. Ya comentado.
2. El vacío cuántico. En física cuántica, no existe el vacío. A nivel cuántico, solo existe el vacío cuántico, que no es para nada vacío.
3. Las partículas entrelazadas, que parecen interactuar a velocidad «infinita» a distancia «infinita», rompiendo nociones de espacio.
4. El principio holográfico, que permite reducir la información de un espacio a una superficie bidimensional.
5. La indeterminación. La no posibilidad de ubicar exactamente a una partícula en el «espacio».
   

No sé lo que ustedes piensen, pero para mi está claro que estamos ante un nuevo éter. Hemos estado en este mundo por casi un millón de años engañados por nuestros sentidos. No nos será fácil desligarnos de las viejas ideas. Pero a la larga deberemos aceptar que eso que llamamos espacio, no tiene existencia real fuera de los objetos que contiene, no es más que una ilusión.