Las dimensiones más allá del xyz

¿Se han preguntado alguna vez cómo sería una dimensión extra? El truco es que hay que basarnos en lo que sabemos de nuestras tres dimensiones físicas para imaginar una respuesta.

¿Se han preguntado por qué hay más de tres dimensiones y a la vez algunas son microscópicas a nuestra vista?
(esto según las teorías de cuerdas)… y curiosamente el truco tambien es basarnos en lo que ya sabemos para deducir una respuesta.

¿Y se han preguntado por qué algebraicamente si hay exponentes mas allá del cubo?  (por ejemplo:  x^5 + y^4 ….  ) y en la vida real no nos percatamos de esta verdad matemática…  en este momento ya sospecharán que como en las demás respuestas hay que basarnos en lo que ya sabemos.

Para tener una mejor explicación, ante estas preguntas, entonces vamos sentando las bases de lo que ya conocemos en materia de dimensiones.
Primeramente tenemos definido en cuando a dimensiones lo siguiente:

  • Una dimension se representa como una línea y es un solo eje X. (un hilo)
  • Dos dimensiones son dos ejes X, Y estos ortogonales entre sí. (un plano)
  • Tres dimensiones son tres ejes X, Y, Z a su vez ortogonales entre sí. (un cubo)

Hasta aqui todo marcha bien para describir las 3 dimensiones que conocemos.

Ahora bién …y jugando con estos mundos de pocas dimensiones, si partieramos de un mundo 1D y con estas mismas definiciones, y pensando en que un objeto de una dimensión mayor ,por ejemplo 2D, atraviesa una dimensión menor; entonces, nos surgirían las siguientes preguntas:

¿Qué ocurre cuando un mundo de dimensión 1D es atravezado por un objeto 2D?
la respuesta es: el mundo de 1D solo ve una fracción del objeto 2D (un slot , por ejemplo si la hoja fuera un peine solo un diente del peine se vería en el hilo o universo 1D)

|\ hoja o peine en 2D atravesando el hijo 1D
|  \
—————— hilo de 1D
|  /
|/
Ahora… ¿Qué ocurre cuando un mundo de dos dimensiones es atravezado por un objeto 3D?
la respuesta debería ser: el mundo de 2D solo ve una fracción del objeto 3D (como describir la sombra de un objeto 3D, sobre una superficie 2D hoja de papel)
¿y qué ocurre cuando un mundo de tres dimensiones es atravezado por un objeto 4D?
la respuesta debiera ser igual: el mundo de 3D solo debe de ver una fracción del objeto 4D (en otras palabras, solo vemos 3 dimensiones de el objeto 4D)

Hasta aquí, la lógica de como sería un objeto de más dimensiones dento de un universo  de dimensión inferior suena real, sin objeciones y matemáticamente probable, el único problema esté en la ortogonalidad o bien como trasformar esa ortogonalidad de 4 dimensiones en 3 dimensiones para poder imaginarnos mejor esos objetos de mas dimensiones.
La solución para tener un eje mas de los tres ejes de 3D es tan simple como emular la ortogonalidad de un cubo dibujado en un papel.  Si bien en el dibujo hay ángulos que no dan 90 grados se asumen como 90 grados por la perspectiva y el punto de fuga al estar dibjando en 3D sobre 2D.

Bajo este simple convenio en un dibujo, podríamos proyectar nuestros ejes de dimensiones extras incluso dentro de dos dimensiones de la siguiente forma
(ver la figura:1)

d1

figura(1):  ejes de universos de 1azul, 2rojo, 3morado, 4verde..5 y 6 dimensiones. Nota: por convenio son ortogonales y la zona sombreada inferior corresponde a los números positivos de los ejes dimensionales.

 

En la imagen: Un mundo 2D genera solo ejes azulesX y rojosY  un plano atravezado por una cruz generada por los ejes XY, y si para este ejemplo, solo nos enfocamos en los números positivos de los ejes X,Y, tenemos una rebanada del plano con el set de numeros reales de dicho universo, lo que se genera geométricamente es un triágulo, como un abanico a 90 grados donde uno ya puede posicionar un punto con valor positivo en dicho universo plano.

Entonces bajo el mismo sentido:
Un mundo 3D generariá ejes azulesX ,rojosY y moradosZ (enfocandonos otra vez solo en la recta de los números positivos) entonces tenemos una pirámide de tres caras donde podemos posicionar un punto cualesquiera en 3D.  (estando dentro de este espacio es como estar en un cuarto vacio y ver una arista del cuarto)

Y por lo tanto:
Ahora, en un mundo 4D siguiendo esta lógica tenemos un mundo de cuatro caras (cuatro ejes, ortogonales por convenio)
visto desde arriba sería una pirámide de 4 caras 4D que a diferencia de la piramide 3D, tiene más espacio, una cara mas, un muro mas en el cuarto,  este eje proyectado mas allá de los tres ejes XYZ. y este nuevo eje nos ayuda para posicionar un punto cualesquiera fuera de los ejes XYZ, si bien el punto a posicionar puede ser suficiente los ejes 3D para definir su posición, habrá extremos en el universo que solo pueden ser representados con coordenadas de 4 dimensiones. (y todo lo posicionado afuera del triánguno que representa un mundo 3D sería una cuarta dimensión física).

d2

figura(2): bases de las pirámides cono 3D y cono 4D , y posicionar un punto cualquiera puede estar dentro de las 3 dimensiones (dentro del triángulo que tiene profundidad) o afuera del triángulo, en este caso dentro del cuadrado verde que representa la cuarta dimensión espacial.

Por ejemplo un teseracto, en un mundo 3D solo se percibe como un cubo, mientras que dentro del cuadrado verde o mundo 4D vive el teseracto o cubo extendidio.

Así en este universo 4D podemos detectar otra propiedad conocida, ya que visto desde arriba el cuadrado del mundo 4D contiene al universo o parte del triangulo 3D, así como podríamos decir que el universo 2D (una hoja de papel) contiene parte del universo 1D (un hilo)

En nuestro mundo físico de 3D, un punto 3D no puede estar descrito en las zonas más allá de las paredes del triángulo o fuera del triángulo-cono de produndidad o pirámide generada de tres lados, y sí esto ocurre se trata de un objeto 4D que esta fuera de los planos 3D. (y si imaginamos que este objeto desapareciera y apareciera por arte de magia en otra coordenada 3D de forma aleatorea, es más factible pensar que dicho objeto solo salió de las 3 coordenadas 3D para estar posicionado en una coordenada formada por 4D, la cual no es una coordenada del universo 3D, pero al momento de volver a la zona del triángulo ya se vuelve de nuevo un objeto 3D,  tal como lo percibimos en nuestro universo… (perdón gasparín si te sientes ofendido por esta explicación de como desaparecer y aparecer).
A propósito… ¿no les suena esto como un salto cuántico, o bien una incertidumbre de no saber donde aparecerá un electrón en nuestro mundo 3D?)

Y siguiendo esta secuencia lógica de dimensiones extras la lógica deberá ser igual para mas dimensiones y entonces tendríamos por ejemplo que:

un pentágono5D que embebe a un cuadrado4D

o un hexágono6D que embebe al pentagono5D

y así hasta tener infinitas dimensiones (como un poligono casi círculo, que embebe un polígono n-1 casi tan círcular al anterior)  y en este punto, la diferencia de dimensiones es tan microscópica como las dimensiones que se describen en las teorías de cuerdas.

d3

figura(3): los universos con más dimensiones tienden a ser de menor espacio o  microscópicos, hasta llegar a ser solo un punto en un mundo de infinitas dimensiones (en la imagen el punto rojo es el centro donde convergen todos los ejes dimensionales).

Como nota final, podemos decir que no hay limitantes para concebir mas dimensiones en nuestro universo;  sino que la única limitante es el grado de presición que deseamos
en los cálculos para describir fielmente la posición de un punto cualquiera.

…Al final una ecuación como:
x^324324 + y^324323 + z^2 = 0 es una ecuación real y con ene dimensiones reales.
En conclusión existen tantas dimensiones como el infinito que concibamos; pero entre mas dimensiones tenemos, estas se vuelven microscópicas y por otro lado una dimensión n-1 puede describir casi tan bien la posición de cierta partícula con un valor aceptable sin entrar en la complejidad de mas dimensiones involucradas.

Estándar

Jugando a buscar la cuadratura del círculo

Casi todos hemos hablado de este problema que refiere a encontrar e l área de un círculo que sea igual al área de un cuadrado (solo usando regla y compás)

Este problema teóricamente no tiene solución con regla y compás ya que al estar involucrado la potencia de una constante (pi por radio al cuadrado), esto no se puede hacer tan fácilmente con herramientas tan básicas como la regla y el compás. Pero como en otros escritos comentaba que un número real puede verse como la suma de dos números imaginarios, (estos dos números imaginarios a 45 grados con respecto a la recta del número real) y por ejemplo: donde el valor de 2 real, es el 1.4142i x 1.4142i  entonces podemos generar una secuencia similar a :

1 x 1 = 1

1.4142 x 1.4142 = 2

2 x 2  =4

3 x 3 = 9

…etc…

 

Por cada número imaginario lineal me genera una recta de números reales con una distorción exponencial ( del uno imaginario al 2 imaginario se generan el 1,2,3 y 4 real; del 2 imaginario al 3 imaginario se generan  el 4,5,6,7,8 y 9 real; del 3 al 4 imaginario generarían los numeros reales 9,10,11,12,13,14,15,16 … en conclusión entre mas crece la recta imaginaria se tendrán mas números reales contenidos de forma exponencial.

Entonces en teoría con esta  interpreación (curva o exponencial) de los números reales debería estar resuelto el problema de calcular raíces cuadradas con regla y compas.

La siguiente imagen representara en diagonal naraja los números imaginarios que dan como resultado el valor de pi y otros números afines a pi, mientras que los números reales están en el eje horizontal negro (y en los colores del cuadrado rojo y círculo morado)… Y tambien en la imagen podemos corroborar que se pueden sacar cálculos de raíces cuadradas con regla y  compas.

 

 

pi

INTERPRETACION DE LA IMAGEN:

En Negro un valor de 1000 , igual a un radio circular de 1000 unidades.

En el centro : el valor de pi ( 3.141592) asociado a 1000 unidades lineales

En naranja en la diagonal a 45 grados el valor de 1.7724i  x 1.7724i =  pi        (numeros imaginarios que dan el valor de pi)

En naranja bajando verticalmente hasta la linea negra (500 unidades lineales que corresponden a 1.3313i , y donde la primer diagonal naranja es igual a: 1.1538i x 1.1538i = 1.3313 en la recta negra)

El punto rojo, con valor de 1.1538 , si se usa como P0, y en la recta negra el punto 1000 como P1, tendremos un radio en azul de valor  aproximado a 772.5 unidades (donde curiosamente 1000 + 772.5 nos genera un lado de un cuadrado, éste último ejemplificado en rojo )

1772.5 *1772.5  =3141756.25  [  ]  área del cuadrado rojo

y donde:

1000 * 1000 * pi = 3141592.65 (  )  área del círculo en morado

 

Encontramos una agradable y simple solución ante el problema de la cuadratura del círculo.

 

NOTA:

En este ejemplo se encuentran contenidos el valor de pi, el concepto de los números imaginarios, el teorema de Pitágoras, la unidad fundamental 1  representada como  1000.

Sería también interesante encontrar en el mismo diagrama el número e de Euler 2.718281… y el número áurico porporcional a  1.6180…

 

 

 

 

 

Estándar

Las fuerzas de los electrones que se repelen hasta propiciar un escenario para los saltos cuánticos , cosa de la “dimensión desconocida”.

 

Si han jugado alguna vez con imanes del mismo polo, seguramente han notado como los polos se repelen y en un átomo conjugar tantos electrones pareciera que ocurre lo mismo.

De igual forma conjugar tantos protones debería experimentar esa acción repulsiva, pero gracias al efecto de la fuerza fuerte entre más se alejan los protones del centro más fuerte son jalados hacia el mismo átomo (una analogía de esto es que cada protón tiene una liga que los conecta al centro del átomo y esta liga son los gluones o fuerza fuerte o bien la fuerza fuerte es como un tazón parabólico, contenedor de protones que entre más se aleja un protón del centro más fuerte es atraída)

 

Ahora bien, como en los electrones no existe esta fuerza fuerte, esto nos hace pensar en varias preguntas:

¿Por qué los electrones no son atraídos hasta chocar hacia los protones? ¿y que mecanismo hace que sean parte del átomo; pero a la vez se repelen o se mantienen a distancia del núcleo?

Probablemente el tazón virtual u otro mecanismo de fuerzas funciona como barrera para que no se acerquen más los electrones a los protones (mas adelante especularemos que fuerzas actuan en este fenómeno).

¿Los electrones como será su acomodo alrededor de un núcleo? la respuesta es fácil , estos están orbitando alrededor del núcleo.

Pero la respuesta no es tan simple como eso… aglutinar tantos electrones en las periferias del núcleo de un átomo, estos deberían de experimentar cierta repulsión entre ellos mismos, y es a esto lo que conocemos como orbitales SPDF, si esos famosos orbitales que nos enseñan en la escuela donde su secuencia era 2, 8 ,18 ,32, 32, 18 etc.

 

Para un átomo de un electrón o dos electrones, prácticamente estos viven girando en polos opuestos alrededor del núcleo, haciendo un par que gira a veces paralelos al ecuador, y a veces perpendiculares pasando por todos sus ángulos, y esto hace el efecto que su orbital sea simplemente una esfera.  (S, nivel 1 con dos electrones)(*)

nivel1

O
o       están en nivel “1S2” = 2     (azul claro)

 

En el siguiente nivel la teoría dice que deberían estar dos electrones con la misma disposición del nivel 1 (*) repeliéndose y por ende más alejados del primer orbital, y en esta configuración al agregar dos electrones más (4) ahora estaríamos formando una cruz de electrones que se repelen con la misma cantidad de fuerza entre ellos y si agregamos más electrones hasta llegar a 8 estaríamos pasando de una forma de cruz de matatena (6 electrones en forma de cruz 3D)  a, generar una especie de cubo (8 electrones) donde en cada arista probablemente existe un electrón, podemos decir que se forma con un diseño geométricamente elegante y con la misma cantidad de fuerza que repele los electrones entre sí  y además que no se pueden acercar a los dos primeros electrones del nivel 1(*)

los corchetes son 4 electrones del nivel 2 y solo muestran una cara del cubo

[]        []
[]        []     electrones en nivel “1S2” más  “2S2” y “2P6” = 8 representados como un cubo []  (en azul claro)

nivel2

 

¿Ahora como deberían estar colocados 18 electrones en el nivel 3? por la repulsión podríamos pensar que pueden estar entre los huecos que deja cada electrón del nivel 2

Y entonces cada cara del cubo tendría esta formación (los paréntesis son ahora los electrones del nivel 3, vistos solo de una cara)

[]  ()  []
()  ()  ()
[]  ()  []     electrones en nivel “3S2”, “3P6” y “3D10”  =18()   (en azul marino)

nivel3nivel3_1

 

 

Y bajo la misma lógica, ahora se colocan 32 electrones sobre esta formación 12 en cada hueco, de cara cara del cubo, y en cada vertice de triangulos los 8 restantes, obteniendo así máximo 32 electrones para este nivel

.      *   *
.   []   ()   []
*     *     *    *
.  ()    ()     ()
*     *     *    *
.   []   ()   []
.      *   *
nivel “4S2”, “4P6”, “4D10” y “4F14” = 32*  (en morado)

 

nivel4nivel4_132.

Comprendiendo esta forma de colocar electrones  en 2,8,18,32,32,18,8,2…  la pregunta que sigue es ¿por qué se acomodan los electrones conforme a la ley del serrucho?  en un aparente imcompresión y complejidad a primera vista.

serrucho.png

Si bien la respuesta es el principio de exclusión de Pauli, igual pudiéramos entender el acomodo de esta simple manera:

Tenemos que:
nivel “1S2” = 2

nivel “2S2” y “2P6” = 8

nivel “3S2”, “3P6” y “3D10” =18

nivel “4S2”, “4P6”, “4D10” y “4F14” = 32
Vamos entendiendo el por qué crece y derecrecen los electrones como campana de gauss a:

2,8,18,32,32,18,8,2

__…—-´´´´—–…___

 

Esta geometría para posicionar electrones aparenta que hay fuerzas en equilibrio que depositan a los electronoes en una nube que cubre al núcleo del elemento.
(esto quiere decir que los electrones no estan concentrados ni en la zona cercana a los protones ni en la ultima capa; sino que están en un valle entre los protones y el límite del elemento químico.

Entonces como tal, los protones no ejercen la fueza suficiente para atraer al núcleo a sus electrónes (si fuese así, colisionarían protones y electrones y dejarían de ser un elemento químico como lo conocemos); entonces, en el elemento se genera un halo en 3D (zona de nubosidad que acepta electrones y que se mantiene lo más cercano al
equilibrio la dispersión de electrones y a la vez mantiene a los electrones contenidos en el elemento)

 

.           +         |   ZONA DE |                      (-)                         |   SIN
(PROTONES)|REPULSION|poca_atrac. alta..poca_atrac|ATRAC.

.                                                                4F14 5F14
.                                                                4D10 5D10
.                                                                  4P6 5 P6
.                                                                  4S2 5 S2
.                                                        3D10                6D10
.                                                        3P6                   6 P6
.                                                        3S2                    6 S2
.                                                2P6                                     7P6
.     igual                                  2S2                                      7S2
. número de                    1S2                                                      8S2
(PROTONES)                   <2> <8> <18> <32> <32> <18> <8> <2>
.    que los                          ´´   —    …..      __       __      ….    —     ´´
.       elec.

.                                           1s2   2s2   3s2   4s2   5s2   6s2    7s2   8s2
.                                                    2p6  3p6   4p6  5p6   6p6   7p6
.                                                            3d10 4d10 5d10 6d10
.                                                                      4f14 5f14

 

y los elementos conforme tengan más o menos elementos se acomodarían como campana de gauss por ejemplo:

elemento: Mg  magnesio 12

.                                           1s2   2s2   3s2
.                                                    2p6
.
.

elemento : Ca    calcio 20

.                                           1s2   2s2   3s2   4s2
.                                                    2p6  3p6
.
y así cualquier elemento “genéricamente hablando” tendría un acomodo de electrones  de forma similar a una campana de gauss.

Viendo este acomodo en 2D:
Se me ocurre pensar en una vara imantada con carga (+) de un lado y del otro extremo su lado (-)
y si dejamos fija (sin libertad) la parte (+); pero la parte (-) a libre movimiento en dos grados de libertad X,Y (o sea girando)
entonces se estaría generando como una dona de electrones donde el hueco de la dona se depositan los protones similar a un planeta saturno (+) y sus anillos serían sus electrones (-)

y en 3D:
Con tres grados de libertad sería como una atmósfera que su colindancia con los protones es poco densa, depués mas densa y después vuelve a ser poco densa, como la basura espacial que orbita la tierra.

BASUR

Al parecer resulta que esta geometría es la que tiene mas equilibrio donde los electrones quedan orbitando como basura espacial.
Por ejemplo: La basura espacial en un instante no se escapa al vacío, y a la vez no cae toda en un instante a la tierra,  mantendiendo el orden de campana de gauss.
De igual forma ocurre en el sistema solar donde existen concentracciones de alta materia por jupiter y saturno, y poca materia al inico: mercurio, venus, tierra y al final por neptuno y otros planetoides como plutón.

SSOLAR

Por analogía se entiende que la fuerza que ejerce el sol por atraer a sus planetas no ejercen la fueza suficiente para atraer al núcleo a sus planetas, existen otras fuerzas y vectores que hacen que todo siga girando de forma estable por un determinado tiempo.

Y estas fuerzas o vectores son los que hacen que los electrones no caigan al núcleo de un átomo, (entre ellas la velocidad del electrón, su nivel de energía, etc.)

… La analogía se cumple de lo microscópico a lo macroscópico.

Saltos cuánticos:

Ya entendiendo como se colocan los electrones en un atomo, ahora hablaremos de los saltos cuánticos, que es cuando un electrón brinca de nivel de energía.

La teoría dice que un electrón no puede estar en un estado intermedio de energía (a medio nivel , 0.004 de nivel  a .888 de nivel) y que mágicamente desaparece y aparece en otro nivel .

Para entender esta discriminación de valores de un electrón podemos usar algunos imanes del mismo polo.

La teoría dice: que para pasar un electrón de un nivel  a otro superior, se requiere más energía, por ejemplo: al absorber  un fotón pasaría un electrón al nivel n+1 y para regresar al nivel n esta energía se debe de liberar (emanando un fotón)  esto es como tal el: salto cuántico, similar a empujar un electrón para que ahora se ubique entre otros electronoes y entre fuerzas equilibradas… y esto es lo que me recuerda a jugar con los imanes con misma polaridad y por ende el electrón empujado  no puede estar en otras posiciones (a medio nivel , 0.004 de nivel  a .888 de nivel), ya que siempre buscará un lugar en equilibro (una separación entre electrones) donde no es empujado por otros electrones.

Y no es que mágicamente aparesca y desaparesca sino que a estos niveles el electrón a lo mejor solo brinca o viaja a una nueva dimensión físca por un mínimo instante. (como en una dimensión desconocida para nuestro entorno)

A lo mejor esto suena poco comprensible para nuestro mundo 3D pero si simplficamos el problema a dos dimensiones lo podriamos explicar con imanes:

Dicho de otra forma, si jugamos con los imanes del mismo polo en una mesa 2D , y los empujamos entre sí, va a llegar un punto que algún imán, salte de la mesa 2D, al aire,(siendo una dimension 3D desconocida para la mesa), y en menos de lo que pensamos aparece de nuevo en la mesa en una diferente coordenada donde se cumple de nuevo el equilibrio de fuerzas.    (un salto cuántico visto por los habitantes de planilandia, emulado por los imanes)

 

Estándar

El tiempo radial… con menos de “mecánica cuántica” y más de “mecánica-neumática”.

Para empezar, recordemos estos postulados referentes al tiempo:

  • Un reloj atómico en el piso 20 corre más rápido que un reloj en la planta baja
  • Dos gemelos: donde uno de ellos entrara a un agujero negro a la velocidad de la luz, este no envejecería relativamente, a diferencia de su hermano que estando fuera del agujero el tiempo corre más rápido y por ende envejecería.

 

Estas afirmaciones se basan en la idea donde el espacio y el tiempo es uno mismo y que la materia curva al espacio. Y la idea tal cual de unificar el espacio y el tiempo en una sola cosa es la clave para entender porque el tiempo desde nuestro ángulo pareciera dilatarse.

La realidad es que el espacio-tiempo es más simple que pensar en entender cosas que se dilatan y efectos fuera de una lógica sencilla como envejecer, geométricamente el Espacio-tiempo debe ser una misma cosa y fácil de expresar.

Para comprender el espacio-tiempo Imaginemos que nuestro universo es la cascara de una manzana, donde en sus inicios en tiempo cero, cuando ocurrió el big bang teníamos entonces una mini manzana de tamaño infinitesimal; y ahora, en el tiempo actual, el universo es representado por solo la cascara de la manzana a tamaño normal y que en el futuro simplemente será una manzana mucho más grande que la manzana del tiempo actual, y donde nuestro universo solo radica en la cascara de la manzana.

Y viendo ahora al tiempo como ejes o vectores que salen del bigbang hacia todos lados, (no es un eje lineal único y aislado sino infinitos ejes, que forman una especie de asterisco 3D) y estos ejes nos ayuda para una referencia de medición para ver cuánto ha viajado  la cáscara de la manzana, en cada determinado tiempo, y en cada punto del espacio. (el tiempo ahora se vuelve como la distancia de un punto del universo hacia su origen)

Y así como se infla un globo y alguna zona del globo se topa con algún objeto o materia que impida que se infle dicho globo de forma constante, entonces podemos deducir que en nuestro universo (de cáscara de manzana) donde exista mayor materia acumulada, ésta actuará como impedimento para que los vectores del tiempo no crezcan de forma uniforme y constante.

tiempo1

Figura 1: El tiempo (líneas negras) ahora se podría decir que es tan simple como la distancia de un punto del universo hacia su origen…   con un principio claro,  y creciendo al infinito, donde en algunos puntos del espacio el tiempo no ha avanzado tanto en comparación a otros puntos.

 

En la imagen las líneas negras describen el tiempo donde unas crecen más que otras, y esto se traduce a por ejemplo que varios vectores están llegando a un tiempo X, mientras los vectores del tiempo que se topan con grandes cantidades de materia como un sol, o agujeros negros, el tiempo no será X; Sino X menos un valor Y, todo en relación a la oposición de materia que se encuentre a su paso.

Entonces:

Donde exista mayor acumulación de masa, el tiempo no crece lo que debiera de crecer.

A diferencia donde casi no hay masa y el tiempo continúa sin impedimentos avanzando, de forma radial y constante.

Con esto, podríamos pensar ahora en este ejemplo de como funciona el tiempo:

Poniendo valores arbitrarios: en la cáscara-universo donde no existe un hoyo negro, el tiempo es digamos: t60 y donde existe el hoyo negro el tiempo mide t50. Y si los medimos con los relojes atómicos los resultados son exactamente t60 y t50 respectivamente.

Entonces…Viajar en el tiempo y regresar al mismo lugar de origen ¿será factible?

Pensando como los gemelos que viajan en el tiempo ¿qué ocurre realmente?

Un gemelo que nace en el hoyo negro definitivamente si es más joven con respecto al gemelo que no está en el agujero; pero si el gemelo se avienta en un t60 al hoyo, y dejamos pasar t10 tiempos.  Entonces el gemelo de afuera tendría t70 sin controversias por su edad; pero el gemelo dentro del hoyo si en pocos segundos cae a la misma velocidad de expansión del universo (en sentido contrario), ahora podría tener  t60 años teóricos-constantes, y  sus mediciones estarían en t60 de forma correcta, esto daría una percepción que el tiempo se detuvo para él, y más que viajar en el tiempo solo se está pausando el vector de tiempo en un cierto punto del universo para dicho gemelo; pero seamos más aventurados … si cae más allá del radio del tiempo t60, (viaja más profundo) estaría ahora regresando en el tiempo, emulando un viaje al pasado y chance podrá estar posicionado más al fondo del universo ahora en un tiempo con radio t50).

Lamentablemente, este viaje al pasado primeramente no puede ser en el mismo espacio origen donde vivió nuestro gemelo, sino solo en un hoyo negro… Siempre sería en otra coordenada del espacio-tiempo cuando se hace este viaje.  Y también hay que tomar en cuenta que: si su alrededor es un universo más joven, el mismo debería ser afectado por esta juventud. Por ende, esto genera una paradoja de rejuvenecer que aparte es distinto a parar el tiempo, ya que el problema ahora es, que el tiempo sería menor para el gemelo, y no cero; quisiera pensar que detener el tiempo se asemeja más a la temperatura de la materia y el cero absoluto, donde no se puede traspasar el ir más allá del cero y por ende no debería haber tiempos negativos.

Y en segundo punto, para que esta problemática o paradoja de tiempos restados o negativos ocurra, primero debería haber más materia o energía que comprima el globo o cáscara en solo una porción del espacio, a la misma o mayor velocidad de expansión del universo, cosa que en nuestro universo ni acumulando toda la materia en un punto ocurriría, haciendo que se no se cumpla tener tiempos negativos.  (al final los hoyos negros son como hormiguitas tratando de frenar una expansión y sin saber que siguen siendo arrastrados en sentido contrario, aunque den su mayor esfuerzo por frenar la expansión)

Entonces: un viaje en el tiempo, al final implica a lo mucho solo detener el tiempo, supongo que para algunas personas suena genial ser inmortal; pero al menos que migremos nuestra casa, nuestros amigos y nuestra ciudad al hoyo negro no tendría sentido ser materia que no envejece tan lejos del hogar.

Por otro lado, si hipotéticamente encontramos energía suficiente (más energía y materia de lo que existe en nuestro universo) para rebasar ese umbral de la velocidad de expansión del universo no  sabríamos si corremos el riesgo de desgarrar nuestro universo, así como una aguja trata de frenar la inflación de un globo. (generar tanta energía en tan poco espacio pudiera desestabilizar el orden de dicho universo)

 

tiempo2

Figura 2: Comprimir el tiempo en un solo punto del universo requiere más energía-materia de la que existe en nuestro universo, el cual hace que en nuestro universo sea probablemente imposible comprimir o parar el tiempo.

 

Reflexionando… Si esta geometría del espacio-tiempo llegara a ser correcta, entoces nos abre a más ideas, como por ejemplo, ahora tampoco habría impedimento para encontrar zonas del universo que avanzan, envejecen más rápido que el tiempo constante-radial actual. (como en una llanta radial donde se ha abombado y roto sus hilos radiales, generando una burbuja, esto por falta de materia que funja como red o freno a la presión del tiempo)

tiempo3

Figura 3: Donde no exista concentración de materia (abombamiento hipotético) en el espacio, el tiempo sería mayor. (el tiempo se extiende más) ya que la distancian desde el big bang será mayor en relación a otros puntos del universo donde exista mas materia.

 

Si estas zonas existen, deberían ser zonas de vacíos extremos, de vacíos de materia dentro de nuestro universo… Y si pudiéramos, en vez de enfocarnos en hoyos negros, enfocarnos en estas protuberancias para experimentar viajar al futuro, sin el riesgo de ser desgarrados por tanta gravedad dentro de un hoyo negro… Ahora nuestro problema para viajar es emular la gravedad y presión constante en un vacio, y esto con una simple aceleración radial de cuerpos se pudiera emular.

Hagamos este otro experimento mental:

Supongamos que el tiempo actual es t60 y viajamos en unos segundos en una máquina tipo odisea 2000 con rotación gravitatoria hacia un tiempo t70 abombado, internamente al haber gravedad o masa emulada podríamos envejecer a velocidad similar a la tierra (salvándonos de no envejecer los t10 tiempos), y seríamos casi igual de jóvenes; pero ahora en un espacio t70 , aunque solo dentro de la nave girando el tiempo es t60, emulando que fuimos al futuro; pero en un espacio o coordenada distinta a nuestro origen.

Y si ahora pretendemos regresar al espacio-tiempo t60 origen, desplazándonos a nuestro espacio t60 en unos segundos.  Realmente lo que conseguiríamos (óptimamente) es solo ser más viejos por unos segundos con respecto a los que dejamos en tierra (más segundos de ida  y segundos de regreso)…pero si nuestro sueño es el viaje en el tiempo para ser jóvenes y ver el futuro como en las películas, implicaría mejor mandar a toda la tierra sin nosotros a este viaje y esperar unos segundos a que la tierra regrese. (simplemente al revés que el los viajes dentro de un agujero negro)

Nota: obviamente no podemos viajar en pocos segundos a una zona del universo donde detectemos este vacio o tiempo abombado: y hacer el viaje  costaría un tiempo de ida y otro de regreso más de vejez a nuestros viajeros o a nuestros objetos que enviemos a este viaje. (simplemente no son solo segundos como el ejemplo anterior)

 

 

Para finalizar remontando a Einstein y para entender mejor el espacio-tiempo pareciera que:

Viajando a la velocidad cercana de la luz; y regresar al punto de partida, la teoría dice que el gemelo viajero es más joven que el gemelo de la tierra…. Pareciera que envejecer no depende tanto de la velocidad de la luz; sino de la concentración de masa que existe a esa velocidad, la cual se vuelve infinita la masa, y que hace que el vector tiempo no crezca en comparación a otros vectores, y por ende éste tiempo no avance, similar a lo que ocurre en un hoyo negro, y de la misma forma, pero a la inversa, el tiempo avanzará mas, si algo o alguien viaja hacia un abombamiento radial hipotético y regresa después a su punto de origen.

visto de otra forma, tendríamos que:

E = mc2 (Energía es igual a Masa por la velocidad de la luz al cuadrado)
Hoy entendemos que viajar a la velocidad de c = frenar el tiempo
viajar a la cercana velocidad de c = desacelerar el tiempo
¿Pero será “c”  o sera “m” quien provoca este freno? al final  la masa que tiende a infinito es quien impide que siga el vector tiempo a su velocidad normal.

Hacer viajar un fotón a la velocidad de la luz no genera más gravedad o masa, los fotones no tienen masa; pero hacer viajar una particula con masa a la velocidad de la luz efectivamente la masa aparenta volverse infinita…además que para que exista masa se requieren de bosones Higs, y no de bosones de tipo fotón,  y entonces la masa es la responsable de frenar el avance del tiempo en un cierto punto del espacio. ( y así llegamos a entender que el espacio es curvo y que el tiempo no es constante en todo el espacio)

Lo que Einstein encontró como espacio-tiempo y su deformación por la gravedad,  tambien se puede explicar con peras o simplemente con manzanas.

Curioso, Newton usó una manzana para explicar la gravedad, y ahora una manzana sirve para explicar como la gravedad y el espacio se relaciona con lo que hoy llamamos el tiempo.

 

 

 

 

Estándar

Si RoboCop hablara con el gato de Schrödinger, obviamente le diría: “Vivo o muerto tu vendrás conmigo”.

¿Cómo empezar a explicar la gran paradoja que es un parteaguas entre la física discreta, corpuscular y la física cuántica, ondulatoria y probabilística? Primero recordemos el famoso experimento mental del gato de Schrödinger donde con las leyes de la física cuántica puede explicar que el gato está vivo y a la vez muerto de forma simultánea, (concibiéndolo en un estado de superposición) y solo tenderá a uno de estos dos estados cuando sea observado.

El experimento se basa en que existe una partícula radiactiva dentro de una caja donde está el gato donde tiene una probabilidad del 50% por ciento de desintegrarse, si esto ocurre entonces un mecanismo libera un veneno y el gato muere, si ocurre el otro 50% de probabilidad, el gato entonces vivirá.

Pero con la premisa que el experimento se altera con el simple hecho de ser observado entonces solo podemos dedudir antes de ver el resultado que: “no sé si sigue vivo o ha muerto el gato; pero seguro esta en este rango de opciones probables.” (en la física cuántica, no podemos comprobar que valor discreto tiene, pero puedo asegurar con su porcentaje exacto que probabilidad tiene para cada una de estas 2 opciones y que otras opciones tienen cero probabilidad.)

Entonces, la física cuántica trabaja con el estado “medio vivo/medio muerto” como su estado real, primordial, mientras que al abrir la caja los estados que ya acostumbramos “vivo” o “muerto” son estados posteriores, y posiblemente modificados (alterados) por el simple hecho de observar el experimento antes que este termine.

Otro ejemplo puede ser: no sé si el River o el Boca ganará la final que se suscita en un estadio cerrado, pero definitivamente en 3 horas, si veo las noticias, uno de los dos será el ganador.

Y si en vez de estadio cerrado, si sólo hay hinchas de un solo equipo en el estadio (observadores), estos alterarán el resultado ya que sus manifestaciones harán cierta merma en el equipo enemigo y entonces darle más probabilidad que gane el equipo de los hinchas.

Y con este escenario de estadio cerrado, hacer una teoría donde tenga un nivel de confianza 6 sigma, ahora digamos que no en 3hrs sino en 24 horas el resultado será casi seguro que 50% un equipo será campeón ó 50% el otro equipo será campeón, vuelve a ésta una teoría confiable, que en la actualidad es vigente y útil.

Incluso en 24 hrs. Cubre casi todos los escenarios no pensados como: se suspende el partido unas horas por lluvia o por falta de luz etc., dejando solo afuera eventos como una suspensión por un temblor o un holocausto, donde después de 24hrs no exista resultado aún.

Así es la física cuántica, solo le apuesta a lo que probablemente será… lo que casi seguro ocurirá de forma repetible e infinidad de veces…

… Sabias palabras cuánticas de RoboCop (Murphy) cuando decía su frase: “vivo o muerto da lo mismo”

Nota curiosa: en el 2018 la final del River vs Boca fue postergado mas de 48 hrs por disturbios entre sus fanáticos.. (Ahora si que la ley del otro Murphy es inviolable, y la física cuántica debe hasta contemplar estos casos insólitos)

 

Estándar

Cómo comprender el Spín de una partícula

Primeramente el Spín se define como el momento cinético de una partícula.
(si fuera un vector la partícula o si fuera una esfera pero con una marca, es como ver hacia donde apunta la marca de la esfera-partícula en un determinado momento)

Primeramente se requiere considerar que existen tres grupos de partículas en el modelo estándar:
1.- Los Gravitones (partícula hipotética, aun no descubierta)
2.- los Bosones (como el fotón, higs, gluones)
3.- los Fermiones (quarks, leptones)

Y cada una tiene un spín o giro distinto:

  • Gravitón tiene un spín 2 (es su predicción)
  • Bosónes fotón,gluon ,Z,W, tienen un spín 1
  • Fermiones tienen un spín .5   o un medio.
  • Bosón de Higs tiene spin 0

 

Para entender el giro o momento o Spín de una partícula pensemos que una partícula es como una carta, un As [A]., o una carta de un mismo color uniforme y que estas figuras se mueven con dos grados de libertad de movimientos, el eje “X” y el eje “Y”.

Para el gravitón de spín 2 podemos ejemplificarlo con una carta en blanco, o la caja en blanco de las cartas, y que se requiere media vuelta de la partícula-caja para reaparecer como estaba originalmente.

Y teniendo dos ejes, uno del giro de la partícula “X” similar al giro de una manecilla de un reloj de pared, y otro del giro “Y” que gira como un trompo, entonces tenemos: Que al girar la caja, nota: t00 a t12 es como gira la manecilla de un reloj.

t00 = caja  parada     cado
t06 = caja  parada     cado      se giró 180 grados  en X o en Y
t12 = caja  parada     cado    se giró 180 grados  en X o en Y

nota: posiblemente exista un eje “Z” pero sus valores al girar serían similares al eje “X” ó “Y” y esto no afectaría el resultado. (se omite el eje para darle simplicidad al concepto)

 

Para los bosones como el fotón de spín 1 entonces significa que se requiere una vuelta completa de la partícula para reaparecer como estaba originalmente.

Teniendo dos ejes, uno del giro de la partícula “X” similar al giro de una manecilla de un reloj de pared, y otro del giro “Y” que gira como un trompo, entonces tenemos que en este caso: el eje “Y” gira a un múltiplo de velocidad con respecto al eje “X”;
en otras palabras: si “X” gira 180 grados “Y” no gira, si “X” gira 180 grados “Y” puede girar a 180, si “X” gira 180 grados “Y” puede girar a 360 grados.

Al girar la carta tenemos:  t00 a t12 es como gira la manecilla de un reloj.

t00 = carta As parada                       [A].   as1
t06 = carta As cabeza de espaldas ‘[ ]   as4180X , 180Y  grados
t12 = carta As parada                       [A].   as1  180X , 180Y regresó a su estado original.
t18 = carta As parada de espaldas ‘[ ]   as4 180X , 180Y  grados
t24 = carta As parada                       [A].   as1 180X , 180Y regresó a su estado original.
nota: posiblemente exista un eje “Z” pero sus valores serían similares al eje “X” ó “Y” y esto no afectaría el resultado, comprender el giro con una carta de 2Dimensiones simplifica como es el Spín =1.

 

 

Para un Fermión como lo son el leptón o un quark su spín de .5 significa que se requieren dos vueltas completas de la partícula para reaparecer como estaba originalmente  (quizás este sea el spín más complicado de ver en la mente, pero es fácil de comprender) y teniendo dos ejes, uno del giro de la partícula “X” similar al giro de una manecilla de un reloj de pared, y otro del giro “Y” que gira como un trompo, entonces tenemos:
que en este ejemplo el eje “Y” gira a la mitad de velocidad con respecto al eje “X”; en otras palabras: si “X” gira 180 grados “Y” apenas gira 90 grados.
t00 = carta As parada                       [A]. as1
t06 = carta As cabeza de canto        ‘|   as3180X, 90Y solo gira una cuarta parte en Y
t12 = carta As parada de espaldas .[ ]  as2180X, 90Y solo gira una cuarta parte en Y
t18 = carta As cabeza de canto         |’ as7180X, 90Y solo gira una cuarta parte en Y
t24 = carta As parada                        [A]. as1 180X, 90Y  dos vueltas, regresó a su estado.
nota: posiblemente exista un eje “Z” pero sus valores serían similares al eje “X” ó “Y” y esto no afectaría el resultado.

 

 

Y para un bosón Higs spín 0 = significa no se requiere girar la partícula para ver su estado original siendo esta partícula como una esfera y no como una carta o caja, así que no sabemos si esta de cabeza o no la esfera y sus velocidades de giro pueden ser igual o no, tanto en X, Y ó Z , dejando este dato como no trascendental ya que el resultado siempre será el mismo.
t00 = esfera ( ) esfe4
t06 = esfera ( ) esfe4media vuelta
t12 = esfera ( ) esfe4una vuelta
t13 = esfera ( ) esfe4una vuelta y fracción
t24 = esfera ( ) esfe4dos vueltas, en todos los casos la esfera-partícula se ve como en su estado original.

 

En síntesis la partícula puede estar girando en tres grados de libertad, y la velocidad de sus giros con respecto a otros ejes, y que sus velocidades están acotadas a múltiplos de un eje con respecto al otro, nos lleva a tener los valores de spin que conocemos.

…Y bajo la misma lógica entonces va una pregunta… ¿Una partícula spín 4 sería como un objeto en forma de cubo que al girarlo 90 grados ya vemos de nuevo la partícula como en su momento cinético inicial?

 

 

 

Estándar

Física: después del big bang, solo queda una BigCrunch o sólo la espuma de un McRefresco.

Para empezar: un poco de teoría de cuerdas al tema del universo:

Una D brana se describe como el límite, o la tensión superficial entre dos universos 3D (por ejemplo: el agua y aceite, un universo de agua y otro universo de aceite… el límite entre ambos universos es la concepción de una Dbrana)

El big bang:

Hipótesis:

¿Qué tal que nuestro universo haya nacido como nace una burbuja en un líquido, y no como una explosión?

Y solo bastaría, para que naciera este universo, que se haya requerido una fuerza o presión o temperatura lo suficientemente grande para generar una burbuja dentro del líquido.

Con este previo… Ahora pensemos en un refresco obscuro

Si partimos en que una burbuja es un universo, y en su inicio ésta burbuja se expandió extremadamente rápido, inflacionariamente en un instante de tiempo muy corto, esto provocado por la aplicación de una presión o temperatura excesiva, y después de nacer la burbuja dentro de este líquido obscuro se va moviendo regida por leyes termodinámicas y va creciendo y se va expandiendo “constantemente” mientras asciende a una velocidad más controlada… esto nos daría algo parecido a la evolución de un universo muy similar al nuestro.

Además al concebir este universo como un universo Dbrana, que vive entre el límite del líquido y el límite del gas contenido en la burbuja. (simplemente es solo la superficie de la burbuja) también se asemeja a nuestro universo. Cabe notar que algunos científicos comentan que nuestro universo es relativamente plano (principio holográfico), el cual pudiera coincidir que solo habitamos el borde de dicha burbuja.

bigbang5

En la imagen podemos ver que el color tornasol de la burbuja es donde habitan las galaxias, e incluso en una burbuja se logran ver vacíos de tornasol o simplemente agujeros negros, cada pixel de la imagen podría ser un cúmulo de galaxias, donde dejemos de pensar en una DBrana y pasemos a pensar en 3dimensiones físicas, tan minúsculas y tan ocultas en una superficie de una burbuja. (similar al principio holográfico y las dimensione extras en teoría de cuerdas).

Pensar en una burbuja tampoco rompe con la idea de que nuestro universo en algún momento temprano estaba contenido en un solo punto, el inicio de un  big bang,  (esto, cuando la burbuja aún no se inflaba).

También podemos especular que la Dbrana de la burbuja es donde se contiene toda la masa visible que conocemos del universo burbuja (y que probablemente esta pudo haberse creado por medio de un mecanismo similar al mecanismo de Higs , la cual es la que le da masa a una partícula), donde toda la masa del universo puede ser dada por un ente exterior, que se localiza en el líquido que la rodea.

Y ahora una pregunta clave: ¿Acaso es este líquido, no es algo similar a una energía obscura?   ¿que esta energía es la que se le atribuye la expansión la burbuja-universo al paso del tiempo? o, en otras palabras: ¿es la presencia de una fuerza-oscura, más viscosa o densa que la burbuja donde su presión en descenso en relación con la burbuja al paso del tiempo provoca la expansión de la burbuja-universo? y además que la expansión la burbuja puede ser medida con la “constante cosmológica” de Einstein.

bigbang4

Pensar que nuestro universo se rige y se moldea de esta forma sólo nos da pauta para generar más preguntas y conjeturas como las siguientes:

Que un final tipo big Crunch para esta burbuja, solo sería posible si la presión externa (energía obscura) fuese mayor conforme la burbuja viaja en el tiempo y no depende directamente de la materia del universo y su fuerza de gravedad que concentre toda la materia otra vez en un solo punto, cosa que al parecer no pasaría porque nuestro universo por fortuna se sigue expandiendo. (una gran tranquilidad para aquellos que viven con esta preocupación)

Por otro lado: Pensar en un big rip como desenlace de nuestro universo sería más probable, ya que no hay que descartar que un probable futuro del universo burbuja sería un simple “Plop“, un adelgazamiento de su superficie como cuando se infla un globo, a tal punto que no pueda soportar más, y entonces la materia se estaría desgarrando, y reciclando de nuevo en el líquido, sirviendo como fuente para un nuevo universo burbuja, (esto, siempre y cuando existan condiciones, presiones y temperaturas para crear una nueva burbuja una y otra vez).   Aunado a ello, la probabilidad aumenta para este escenario, porque hay que agregar que nuestro universo se sigue expandiendo y esto provoca que sea más factible este desenlace.

Y si ya hablamos de energía obscura, porque no identificar la materia obscura en esta hipótesis: ¿Qué tal que la materia obscura sea el contenido interior de dicha burbuja? que fuese la materia capaz de hacer girar a placer ciertas minúsculas secciones de la Dbrana, por ejemplo: hacer girar algunas galaxias con velocidad radial constante y que esta misma materia obscura hiciera que otras partes de la Dbrana se movieran no de forma radial sino como un remolino donde los extremos giran más lento que su centro, y además que dicha materia no se mezcle con  las 3Ddimensiones de la masa visible y es por eso que no vemos esta materia en nuestro mundo 3D, aunque si detectamos su influencia.

También pensar en una burbuja nos hace suponer que existirán más burbujas dentro del líquido ya que es más factible pensar que no solo una burbuja fue creada; sino un sin fin de burbujas se crearon, se crean y se seguirán creando, dando píe a la existencia de multiuniversos.

Y con múltiples burbujas también me pone a pensar que un final de nuestro universo pudiera ser el juntarse o fusionarse con más universos estables y formar un posible entre mallado o un hule espuma de burbujas, como un compuesto más perdurable, como los pingüinos que se cuidan agrupados de las inclemencias en el polo sur, todo esto, retrasando un posible big rip,  y finalmente nuestro universo siga contenido más tiempo por esta intrigante energía liquida obscura.

Por último si pasamos de lo macroscópico del universo al micro universo atómico, y de la misma forma análoga que se plantea que un universo recibe su masa, como una partícula recibe su masa por el mecanismo de Higs,  si pensáramos que cada átomo del universo es también como una burbuja vista como fractal del universo, como una cuerda-brana cerrada 3d que gira, vibra, que tiene frecuencia, carga y propiedades específicas, estaríamos ante este fractal de ideas elegantes para describir desde lo más pequeño hasta lo más grande.

Siguiendo con esta visión del átomo-burbuja, podríamos describir algunas características del átomo como su Fuerza débil y fuerte: como la facilidad con la que se le puede hacer “plop” al átomo-burbuja, que tán radiactiva puede ser la partícula o que tan estable es. Su Fuerza electromagnética: se puede deber a la rotación de la cuerda, a su fricción y vibración (como si la cuerda fuera un generador eléctrico de corto alcance) y su Fuerza gravitacional: como una distorsión espacio tiempo o diluyente del entorno donde flota la burbuja y dicha distorsión espacio tiempo es una fuerza atrayente, de largo alcance entre átomos-burbujas ( y este último punto pudiera unificar en un solo modelo las cuatro fuerzas fundamentales de la física).

Finálmente pensar en el universo es fascinante y no cabe duda de que hay mucho por plantear referente a este tema, leer de teorías físicas desde la clásica, pasando por la relatividad, y la cuántica, y comprendiendo el modelo estándar de las partículas, así como las posturas y teorías de cuerdas nos ayuda a imaginarnos otras posibles soluciones que nos ayuden a resolver realmente como es nuestro universo.

Yo espero que algún día, en alguna futura generación humana, alguien pueda descifrar este enigma y le dé un gran regalo a la humanidad, que sea saber dónde realmente habitamos.

Algunos libros para volver a leer:

Penrose Roger: El camino a la realidad

Greene, Brian: El universo elegante

Hawking, Stephen: El universo es una cáscara de nuez

Thorne, Kip: Agujeros negros y tiempo curvo

Galilei, Galileo: Sidereus Nuncius

Estándar