sábado, 6 de agosto de 2011

¿Es el universo analógico o digital?

Desde la primera mitad del siglo XX se necesitan dos teorías físicas para explicar el mundo, la teoría cuántica y la teoría de la relatividad; sus fundamentos no pueden ser más diferentes, aquélla se basa en el discontinuo, ésta en el continuo. Los físicos, incómodos con esta dicotomía, han buscado una única teoría que proporcione la explicación de todos los fenómenos naturales. Einstein inició el camino tomando como premisa el continuo: comenzó en el año 1922 y acabo con su muerte 1955; el fracaso de su heroico intento desalentó a los físicos, quienes, durante todo el siglo XX, se fundamentaron en el discontinuo. En el nuevo siglo, y comprobado que una de las predicciones de la teoría cuántica, la energía del espacio vacío, difiere en un número de ciento veinte cifras del valor observado por los astrónomos, quizá proceda reverdecer los ajados laureles del camino iniciado por Einstein.

Para expresar las leyes de la naturaleza en ecuaciones matemáticas, los científicos, desde Newton, utilizan el método diferencial: descomponen un objeto en sus partes más simples para, tras su suma (integración), suministrar las propiedades globales. Pero el método pierde eficacia si las partes del objeto, en vez de más simples, se vuelven más complejas o diferentes de las iniciales. Así sucede cuando se observa la naturaleza con un acelerador de partículas (que, a escalas minúsculas, reemplaza al microscopio); aparecen estructuras nuevas (moléculas, átomos, partículas) a medida que crecen los aumentos. La teoría de la relatividad, fundamentada en el método diferencial, es incapaz de explicar estos efectos -basados en la no diferenciabilidad- que explica la mecánica cuántica. Pues bien, Garnet Ord y Laurent Nottale pretenden deducir la mecánica cuántica de una extensión del principio de la relatividad, el principio de la relatividad de escala: las leyes de la naturaleza deben ser idénticas sea cual sea el movimiento del observador y también sea cual sea la escala a la que se observa. Para ello magnitudes como la velocidad y la longitud deben depender de la resolución de las observaciones; las propiedades cuánticas (discontinuas) de la naturaleza serían entonces el resultado de la naturaleza fractal del espacio-tiempo. Y el calificativo fractal -aplicado a una figura- significa que permanece invariante aunque se amplifique o reduzca (indica que no es diferenciable); como el perfil de la costa gallega: que no exhibe ninguna regularidad cuando se la estudia a escalas cada vez más pequeñas.

Ignoramos si ambos físicos han tomado el rumbo correcto, pero les deseamos suerte.

11 comentarios:

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Aunque es pronto para calificar de acertada o errada la relatividad de escala, te puedo indicar que el cálculo teórico del inverso del valor de la constante de estructura fina (un parámetro cuántico fundamental de la interacción electromagnética) y el valor proporcionado por la experimentación coinciden (137.01 ± 0,035 uno y 137,036 otro).

Cordiales saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Aunque equivalentes desde un punto de vista matemático, la constante cosmológica de Einstein y la energía del espacio vacío cuántico divergen en cuanto a su significado físico; aquélla constituye una propiedad del espacio, ésta una forma de energía ligada a los pares partícula–antipartícula que salen sin cesar del vacío y vuelven a desaparecer.

Saludos
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

A pesar de que la teoría de cuerdas existe desde hace décadas, los físicos expertos en ella no han hecho predicciones capaces de confrontarlas con datos experimentales. Me tienta considerarla pseudociencia.

Saludos cordiales de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Mi opinión valdría muy poco. Me baso en argumentos que he leído, entre otros, de Sheldon Glashow y Mario Bunge (a ambos, además de leer sus escritos, he tenido el placer de escucharlos en persona). Ambos son muy escépticos con respecto a las cuerdas.

Repito lo escrito sin predicciones experimentales cualquier teoría científica es agua de borrajas.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En el artículo titulado "El problema de la mecánica cuántica", publicado en la revista Investigación y Ciencia (agosto de 2017), firmado por Steven Weinberg, puede leerse: "Es una mala señal que aquellos físicos que en la actualidad se sienten más cómodos con la mecánica cuántica no consigan ponerse de acuerdo sobre su significado". Pues eso.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Nada tiene que ver la energía oscura con la materia oscura.

La materia oscura no tiene necesariamente que estar en una nueva variedad de partículas. No está descartado que puedan ser clases de neutrinos no detectados hasta la fecha.

Añadiré que le tengo un cariño especial (cada uno es dueño de sus fobias y filias) a la hipótesis de los neutrinos para proporcionar la materia oscura. Tengo la impresión que en el estudio de los neutrinos hay mucha física desconocida que se nos puede mostrar.

Saludos cordiales
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Me encuentro entre quienes piensan que las teorías de cuerdas podrían no ser falsables y, por tanto, equivalentes a pseudociencias como la astrología.

Saludos cordiales

Epi

C. Armesto dijo...

Estjmado amigo

La contestación tiene que ser necesariamente un poco técnica: en la teoría de la relatividad de escala, se abandona la hipótesis de diferenciabilidad de las coordenadas espacio-temporales, en consecuencia, el espacio-tiempo no solo es curvo, sino también fractal. En analogía con los métodos relativistas de Einstein, pueden describirse los efectos de la fractalidad espacial en el movimiento. Se puede deducir una ecuación de Schrödinger gravitacional; que puede resolverse, en algunos casos, y compararse con los datos procedentes de la observación.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

1º Un fractal es un objeto geométrico cuya estructura, irregular, se repite a distintas escalas.

2º La dimensión fractal indica cuán completamente llena un fractal el espacio. No es un número entero.

3º Ejemplo: el copo de nieve de Koch es un fractal demasiado grande para ser considerado un objeto unidimensional (la longitud entre dos puntos cualesquiera es infinita), pero demasiado pequeño para ser considerado un objeto bidimensional: su dimensión se describe con un número entre uno y dos.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Te puedo indicar algunos fractales que puedes ver en la nube: triángulo de Sierpinski, esponja de Menger, curva de Lévy C, curva del dragón, árbol de Pitágoras, curva de Hilbert, conjunto de Julia, conjunto de Mandelbrot.

Saludos

C. Armesto dijo...


Estimado amigo

1º. It from Qubit es un proyecto de colaboración entre expertos en física fundamental y expertos en informática cuántica cuyo objetivo último diría que es elaborar una teoría cuántica de la gravedad.

2º. Según ellos, quizá el espacio-tiempo podría estar compuesto de minúsculas unidades de información (cúbits) que, al interaccionar entre sí, constituirían el espacio-tiempo. El espacio-tiempo surgiría del enlazamiento cuántico (una propiedad cuántica que no tiene analogía clásica) de tales unidades.

3º Efectivamente, en el año 2019, IBM presentó el primer ordenador cuántico comercial.

Saludos