Ahora mismo mientras lees esto crees que el Sol está a 150 millones de kilómetros de ti crees que la luna está a unos 380.000 km crees que la estrella más cercana Próxima Centauri está a algo más de cuatro años luz de distancia y crees que todo eso es real medible absoluto que la distancia es simplemente cuanto hay entre dos puntos el espacio es ese escenario inmenso y vacío en el que flotan las cosas pero y si todo eso fuera una ilusión no una ilusión en el sentido poético de la palabra una ilusión en el sentido matemático experimental verificable y si la distancia no fuera una propiedad fundamental del universo sino algo que emerge de una realidad mucho más extraña y profunda y si el espacio tal como lo experimentamos no fuera la sombra proyectada de algo que no tiene distancias en absoluto lo que voy a mostrarte en los próximos minutos no es especulación filosófica es física es matemática es el resultado de décadas de investigación por parte de algunas de las mentes más brillantes del siglo 20 y 21 y cuando termines de leer esto nunca volverás a mirar el cielo nocturno de la misma manera empecemos por algo que creemos entender perfectamente la velocidad de la luz y lo que nos dice sobre la distancia cuando los astrónomos dicen que la galaxia de Andrómeda está a 2.5 millones de años luz suena como una medición de distancia pero si lo piensas un momento te das cuenta de que en realidad es una medición de tiempo un año luz es la distancia que recorre la luz en un año en así que decir que algo está a 2.5 millones de años luz significa que la luz tardó dos puntos cinco millones de años en llegar desde allí hasta aquí eso es lo que estás midiendo no dónde está Andrómeda ahora mismo estás midiendo donde estaba hace dos punto cinco millones de años cuando esa luz salió de allí piénsalo de verdad cuando miras Andrómeda con un telescopio estás viendo una imagen del pasado una imagen de cuando los primeros seres humanos del género Homo apenas empezaban a caminar erguidos por las sábanas africanas la galaxia que ves no es la galaxia que existe ahora mismo es un fantasma una fotografía de algo que ya no está donde parece estar y eso ya es suficientemente perturbador pero la cosa se complica mucho más no durante esos dos punto cinco millones de años que la luz tardó en recorrer el camino hasta nosotros el universo siguió expandiéndose el espacio entre Andrómeda y nosotros se estiró así que la distancia que recorrió la luz no es la misma que la distancia actual entre nosotros y Andrómeda son números diferentes la distancia en el momento en que la luz fue emitida la distancia que recorrió la luz mientras viajaba y la distancia actual entre los dos objetos son tres cantidades distintas cuál es la distancia real la respuesta honesta es que las tres son reales y que ninguna es más fundamental que las otras depende de qué pregunta quieres responder y desde qué marco de referencia la estés haciendo esto ya nos dice algo fundamental a escalas cosmológicas la distancia no es un hecho absoluto sobre la realidad es una definición yo es una elección de qué medir y cómo medirlo dos observadores perfectamente razonables y perfectamente correctos pueden medir distancias diferentes al mismo objeto y los dos tienen razón pero esto es solo la entrada al laberinto la relatividad especial va mucho más lejos en la destrucción de la idea de que la distancia es absoluta en 1905 Einstein publicó su teoría de la relatividad especial y entre sus consecuencias más raras está la contracción de longitudes un objeto que se mueve a alta velocidad relativa a ti aparece más corto en la dirección del movimiento que si estuviera en reposo no porque se haya comprimido físicamente no porque algo lo esté aplastando sino porque la geometría del espacio-tiempo es tal que las cosas en movimiento ocupan menos espacio en la dirección de su movimiento nace esto no es una hipótesis está experimentalmente verificado hasta la saciedad los mones que se crean en la atmósfera superior cuando los rayos cósmicos la golpean viajan tan rápido que desde su punto de vista la distancia que tienen que recorrer hasta la superficie de la Tierra se contrae enormemente sin esa contracción de longitud los moones no deberían llegar a la superficie antes de desintegrarse pero lo hacen la contracción de longitud es real qué implica esto para las distancias cósmicas implica que la distancia es dependiente del observador si estuvieras en una nave espacial viajando al 99% de la velocidad de la luz hacia Andrómeda la distancia hasta Andrómeda no sería dos punto cinco millones de años luz sería aproximadamente 350.000 años luz ni tú y alguien de pie en la tierra me diríais distancias completamente diferentes a la misma galaxia los dos estaríais en lo correcto dentro de vuestros respectivos marcos de referencia no hay una distancia verdadera y absoluta hay distancias relativas a los observadores y llevado al límite al límite de la velocidad de la luz la distancia contraída llega a cero un fotón de luz si pudiera tener perspectiva lo cual hemos establecido que no puede porque no existe un marco de referencia válido para un objeto sin masa moviéndose a la velocidad de la luz experimentaría la distancia de su viaje como cero desde la perspectiva del fotón sale de una fuente y llega a su destino instantáneamente sin recorrer ninguna distancia todo el universo observable tiene tamaños para la luz la distancia cósmica entera si todos esos miles de millones de años luz de espacio observable son un cero geométrico para la radiación electromagnética así que ya tenemos dos niveles en los que la distancia no es absoluta es dependiente de la definición a escalas cosmológicas y es dependiente del observador a través de la relatividad especial pero todavía no hemos llegado al fondo la relatividad general va mucho más lejos en la relatividad general el espacio no es plano el espacio se curva la materia y la energía tuercen la geometría del espacio-tiempo.
Un objeto masivo como el Sol crea una curvatura en el espacio-tiempo a su alrededor y esa curvatura es lo que nosotros experimentamos como gravedad la tierra no está siendo atraída hacia el sol por una fuerza misteriosa que actúa a distancia no la tierra simplemente sigue el camino más recto posible a través de un espacio-tiempo que el Sol ha curvado y esto tiene implicaciones profundas para la distancia en el espacio curvo la distancia entre dos puntos no viene determinada por ninguna geometría de fondo fija e inmutable viene determinada por la distribución de materia y energía entre esos puntos y alrededor de ellos cambia la distribución de materia y energía y cambias todas las distancias del universo cerca de un agujero negro esta curvatura se vuelve extrema desde el exterior un agujero negro parece tener un radio finito y bien definido pero un observador que cae dentro del agujero negro experimenta el interior como si tuviera un volumen bastísimo mucho mayor de lo que el agujero negro parece desde fuera y la geometría del interior del agujero negro contiene cantidades enormes de espacio que simplemente no son accesibles desde el exterior la distancia desde la superficie del agujero negro hasta la singularidad en el interior es desde ciertos marcos de referencia efectivamente infinita como puede ser eso cómo puede un objeto de radio finito con tener una distancia interna efectivamente infinita porque la distancia no es una propiedad del espacio lo que existe independientemente de la geometría y la geometría en el interior de un agujero negro está tan profundamente distorsionada que las intuiciones que tenemos sobre la distancia en el espacio plano simplemente dejan de funcionar el espacio curvo también significa que el camino más corto entre dos puntos no es una línea recta en el espacio plano y la geometría euclídea que aprendemos en el colegio la línea recta es el camino más corto pero en el espacio curvo los caminos más cortos son las geodésicas que siguen la curvatura del espacio la distancia a lo largo de una geodésica depende de la curvatura y la curvatura depende de la distribución de masa y energías cambia la masa y la energía entre dos puntos y cambias la distancia entre ellos y hay algo todavía más inquietante las coordenadas que usamos para etiquetar puntos en el espacio-tiempo son arbitrarias podemos elegir cualquier sistema de coordenadas que queramos diferentes elecciones de coordenadas dan descripciones completamente diferentes de qué puntos están cerca entre sí y cuáles están lejos lo que parece ser una distancia enorme en un sistema de coordenadas puede parecer una distancia pequeña en otro y esto no es solo una tecnicidad matemática los efectos físicos dependen de la elección de coordenadas lo que parece un campo gravitacional intenso en un sistema de coordenadas parece espacio vacío y plano en otro lo que parece una distancia enorme en un sistema de coordenadas parece una distancia diminuta en otro los hechos sobre el espacio-tiempo que son independientes de la elección de coordenadas los hechos verdaderamente objetivos son hechos sobre su geometría y su topología no son hechos sobre distancia simples entre puntos todo esto nos lleva a una conclusión que la física clásica nunca se podría haber imaginado la distancia no es un telón de fondo fijo e inmutable sobre el que ocurre la física la distancia es ella misma una cantidad física puede cambiar puede deformarse puede expandirse puede contraerse la distancia es algo que le ocurre al universo no el escenario donde ocurre el universo pero incluso esto no es el nivel más profundo en el que la distancia se desmorona para llegar a ese nivel tenemos que hablar de algo que Einstein odiaba con toda su alma durante los últimos 30 años de su vida tenemos que hablar del entrelazamiento cuántico el entrelazamiento cuántico es quizás el fenómeno más extraño de toda la física cuando dos partículas interactúan y quedan entrelazadas forman un único sistema cuántico descrito por una única función de onda sin importar cuan lejos estén la una de la otra después mides una propiedad de una partícula y al instante conoces la Propiedad correspondiente de la otra partícula independientemente de la distancia entre ellas Einstein llamó a esto acción fantasmal a distancia y y pasó décadas tratando de demostrar que era imposible que debía haber alguna variable oculta alguna información escondida en las partículas que predeterminaba los resultados de las mediciones estaba equivocado el entrelazamiento es real las desigualdades de vel demostradas experimentalmente por primera vez por Allen aspecto en 1982 y confirmadas concreciente precisión en los años siguientes hasta el punto en que Aspec ganó el Premio Nobel en 2022 junto a John clauser y Antón sainter demuestran que no puede haber variables ocultas locales el entrelazamiento es genuino e irreducible dos partículas entrelazadas en extremos opuestos del universo observable siguen siendo un único sistema cuántico la separación espacial no rompe el entrelazamiento la distancia no lo debilita son los dos partículas entrelazadas que están separadas por miles de millones de años luz están cuánticamente más cerca la una de la otra que dos partículas no entrelazadas que se están tocando piénsalo bien porque esto es fundamental la proximidad cuántica y la proximidad espacial son cosas completamente diferentes dos partículas pueden estar espacialmente alejadas pero cuánticamente conectadas dos partículas pueden estar espacialmente adyacentes pero cuánticamente independientes la distancia espacial no captura lo que realmente ocurre a nivel de la realidad cuántica y si la distancia espacial no captura lo que realmente ocurre entonces no es el concepto fundamental que creíamos que era pero la cosa se pone mucho más radicalmente extraña cuando combinamos el entrelazamiento cuántico con la gravitación cuántica para hacer eso no tenemos que hablar de uno de los descubrimientos teóricos más importantes de las últimas décadas el principio holográfico en 1997 el físico argentino Juan Maldacena publicó un artículo que cambió la física teórica para siempre Maldadena descubrió una equivalencia matemática precisada la correspondencia a ds/ CFT entre dos teorías físicas completamente diferentes por un lado una teoría de la gravedad en un espacio-tiempo curvo de cierto tipo llamado antidesiter con un número determinado de dimensiones por otro lado una teoría cuántica de campos sin gravedad en absoluto viviendo en el borde de ese espacio-tiempo con una dimensión menos las dos teorías son completamente equivalentes cada observable en una tiene una traducción precisa en la otra describen exactamente la misma realidad física desde dos perspectivas completamente diferentes una de ellas tiene gravedad tres dimensiones espaciales y distancias en el sentido ordinario la otra no tiene gravedad tiene dos dimensiones espaciales y en ella la dimensión de profundidad la dimensión que nos da el sentido de la distancia al interior no existe como tal en la teoría de dos dimensiones lo que corresponde a la dimensión de profundidad en la teoría de tres dimensiones no es una dimensión geométrica es la escala de energía los procesos de alta energía en la teoría de dos dimensiones corresponden a distancias pequeñas desde el borde en la teoría de tres dimensiones los procesos de baja energía corresponden a grandes distancias desde el borde lo que en una descripción es distancia espacial en la otra es energía a la profundidad en el espacio es la energía en la física cuántica son la misma cosa vista desde distintos ángulos y esto no es una analogía no es una aproximación es una equivalencia matemática exacta las dos descripciones son exactamente iguales si una es verdadera la otra es verdadera si una es una descripción correcta de la realidad la otra también lo es y si una de ellas no tiene una tercera dimensión espacial genuina entonces la tercera dimensión espacial en la otra descripción es emergente no es fundamental surge de la estructura del entrelazamiento cuántico en la teoría de borde la distancia en la tercera dimensión la distancia de profundidad emerge de la física cuántica no es una propiedad fundamental del espacio es una propiedad que aparece cuando miras la física cuántica a grandes escalas a de la misma manera que la temperatura es una propiedad que aparece cuando miras el movimiento de las moléculas a grandes escalas ninguna molécula individual tiene temperatura la temperatura emerge del promedio colectivo de manera similar ningún grado de libertad cuántico individual en la teoría de borde tiene profundidad espacial la profundidad espacial emerge del comportamiento colectivo de los grados de libertad cuánticos y esto nos lleva a algo todavía más radical trabajos más recientes de físicos como Marc van ramsdong Bryan swinger y muchos otros han hecho esta conexión todavía más explícita y más concreta yofan ramsdong publicó en 2010 un artículo titulado construyendo el espacio-tiempo con el entrelazamiento cuántico que se convirtió inmediatamente en uno de los trabajos más discutidos e influyentes de la física teórica de los últimos quince años la idea central es tan simple de enunciar como profundamente perturbadora en sus implicaciones la geometría del espacio-tiempo incluyendo todas sus distancias y curvaduras está determinada por la estructura de entrelazamiento de los campos cuánticos subyacentes las regiones del espacio-tiempo que están cerca entre sí corresponden a regiones de la teoría cuántica que están fuertemente entrelazadas las regiones del espacio-tiempo que están lejos entre sí corresponden a regiones de la teoría cuántica que están débilmente entrelazadas no la distancia en el espacio es el entrelazamiento en la mecánica cuántica son dos descripciones de la misma realidad subyacente
van randong demostró esto con un experimento mental extraordinariamente elegante toma el estado cuántico de la teoría de borde y reduce gradualmente el entrelazamiento entre dos mitades de él qué le pasa al espacio-tiempo en el interior el espacio-tiempo se divide en dos piezas desconectadas mientras el entrelazamiento disminuye sigue reduciendo el entrelazamiento hasta cero y las dos mitades del espacio-tiempo se vuelven completamente desconectadas con distancia infinita entre ellas restaura el entrelazamiento y las dos mitades se reconectan y la distancia disminuye la conectividad del espacio-tiempo el hecho de que diferentes regiones del espacio estén conectadas entre sí con distancias finitas none está literalmente creada por el entrelazamiento cuántico elimina el entrelazamiento y el espacio se deshace añade entrelazamiento y el espacio se teje de nuevo esto es extraordinario el espacio no es un escenario en el que ocurren las cosas el espacio es creado por las relaciones cuánticas entre las cosas la distancia no es algo que el espacio tiene de manera independiente la distancia es una manifestación del entrelazamiento cuántico entre los grados de libertad que constituyen el espacio para entender lo que esto significa en la práctica considera lo siguiente ahora mismo mientras lees esto estás hecho de átomos esos átomos están entrelazados cuánticamente con el entorno que te rodea con el aire con la silla o la cama o el suelo que te sostiene con los fotones de luz que te iluminan si esos sistemas están entrelazados con otros sistemas más distantes y así sucesivamente en una red que se extiende a través de todo el universo observable la red de entrelazamiento cuántico que conecta todas las partículas del universo es según esta visión lo que constituye el espacio mismo la geometría que experimentes las distancias que midas son la expresión macroscópica de esa red de conexiones cuánticas pero la historia se pone todavía más extraña en 2013 Maldacena y leonartsuskin uno de los físicos teóricos más influyentes de las últimas décadas propusieron lo que se ha convertido en una de las conjeturas más discutidas y excitantes de la física teórica actual la conjetura e R es igual a e p r los puentes de Einstein Rosen que son los agujeros de gusano ni conexiones topológicas entre dos regiones distantes del espacio-tiempo se denotan e R por Einstein y Rosen que los describieron matemáticamente en 1935 los pares de Einstein Podolski Rosen que son las partículas cuánticamente entrelazadas se denotan e BR por el famoso artículo de Einstein odolski y Rosen también de mil novecientos treinta y cinco en el que argumentaban que el entrelazamiento cuántico debía ser incompleto como descripción de la realidad la conjetura de maldadena y Suskind dice que e R es igual a e p r que un agujero de gusano conectando dos agujeros negros es lo mismo que el entrelazamiento cuántico entre esos dos agujeros negros en la que la conexión geométrica a través de un agujero de gusano y la conexión cuántica a través del entrelazamiento son la misma cosa descrita en dos lenguajes diferentes lo que esto implica es que las partículas entrelazadas están conectadas por una especie de agujero de gusano cuántico un puente geométrico a través del espacio-tiempo creado por su entrelazamiento dos partículas que parecen estar espacialmente separadas porque no puedes ver el puente cuántico entre ellas están en realidad geométricamente conectadas a través de ese puente la distancia entre ellas es una ilusión creada por mirar el nivel equivocado de descripción nuestra noción ordinaria de distancia la distancia que mides con una regla o un telémetro láser es la descripción emergente a gran escala 25,52
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