Universo 1+1

Según algunos modelos el Universo podría tener a pequeña escala sólo una dimensión espacial y otra temporal.

Hace un tiempo publicábamos en NeoFronteras un artículo en el que se hacia una revisión de las alternativas a las teorías de cuerdas. En varias se esas alternativas se obtenía que la dimensión del espacio a pequeña escala (a la escala de Planck) era menor de tres. Ahora surgen más resultados que apoyan esa misma idea.
Lo malo de la escala de Planck es que es tan pequeña que no hay manera de obtener resultados experimentales sobre qué es lo que sucede a esa escala. Las teorías son libres de proponer toda clase de ideas.

Los intentos en estos últimos cuarenta años de describir la realidad, tanto a pequeña escala como a gran escala, han fracasado, principalmente porque no contamos con una teoría cuántica de la gravedad. Nuestros mejores modelos se basan en variedades riemannianas de tres dimensiones espaciales y una temporal (3+1).
Recordemos que el principal problema de la Relatividad General es la presencia de singularidades, lugares en donde las geodésicas tienen un final y en donde la física deja de tener sentido. Se asume que una buena teoría de la gravedad debe de estar libre de singularidades. En algunos casos esto se consigue con alguna suerte de “espuma cuántica” presente en la escala de Planck.Quizás, abandonar la visión 3+1 pueda ayudarnos en nuestro empeño de explicar la realidad. Puede que haya dimensiones espaciales que surjan de manera emergente a partir de la propia física del espacio-tiempo. Desde hace tiempo se sospecha que a esa escala de Planck incluso la propia concepción del espacio-tiempo, la “espuma” antes mencionada no tenga el mismo sentido que tiene en el mundo macroscópico. De ahí han surgido, como subproducto de teorías recientes, espacios fractales o de dimensiones menores a las tres habituales del espacio.

Desde un punto de vista filosófico uno esperaría que una buena teoría no solo proporcionara una teoría cuántica de la gravedad consistente, sino que además dé una explicación al origen del propio espacio-tiempo, algo que las teorías de cuerdas no proporcionan.Steve Carlip, de la Universidad de California en Davis, apunta precisamente a que el espacio-tiempo tenga menos dimensiones que las habituales a la escala de Planck. Aunque parezca contraintuitivo afirma que hay muchos signos que apuntan en esa dirección.Según él en recientes trabajos de teoría cuántica de lazos, cuerdas, aplicaciones del grupo de renormalización sobre Relatividad General y en otras áreas de la gravedad cuántica se apunta a dos dimensiones del espacio-tiempo en la escala pequeña de Plack. En muchos casos el número de dimensiones simplemente colapsa, conforme la escala se reduce, en un proceso denominado reducción espontánea de la dimensión.

Según sostiene Carlip, a esa escala debe de haber sólo una dimensión espacial y una temporal y la dinámica escoge una dimensión especial preferente de entre las tres posibles. Esta dimensión preferente estaría determinada clásicamente y entonces sería alternada al azar por los procesos físicos que estén operando a esas escalas. Esto recuerda un poco a las teorías de variables ocultas propuestas hace tiempo para explicar los extraños resultados de la Mecánica Cuántica.Carlip admite que todavía la idea es muy especulativa, de hecho, la parrafada anterior no está sostenida en el artículo original por ningún aparato matemático y está expresado solamente por lenguaje normal. Pero a diferencia de otros teóricos de la gravedad cuántica, Carlip da pistas del tipo de experimentos que podrían demostrarla. Según él, el mecanismo que propone y que rompe la invarianza Lorentz a la escala de Planck produciría violaciones de esa invarianza que podrían ser aumentados a escalas grandes en las que podrían ser observables, incluso cuando esas violaciones fueran muy pequeñas a la escala de Planck. Esto también podría dar problemas a una posible teoría de este tipo si esas violaciones son magnificados en exceso, pues ya se han puesto límites observacionales a ese tipo de efectos.

http://arxiv.org/abs/1009.1136