by Dr. Bruce McLaughlin

Este artículo resume la hipótesis de que el universo comprende una matriz contablemente infinita de cubos.

 

Introducción

Siguiendo el trabajo de George Stoney en la década de 1870, Max Plank, en 1899, inventó un sistema de unidades que, como él argumentó, “no dependería de la elección de cuerpos o sustancias especiales y sería válido para todas las épocas y todas las culturas, incluidas las extra-terrestres y extra-humanas, y podría, por lo tanto, servir como unidades naturales de medida.” Estas unidades son:

 

PARAMETER

EXPRESSION

 VALUE (SI)
Planck Length l=[(hG)/c3]1/2 1.61625×10-35 m
Planck Mass m=[(hc)/G]1/2 2.17644×10-8 kg
Planck Time t=[(hG)/c5]1/2 5.39124×10-44 s
Planck Charge q=(4πε0hc)1/2 1.87554×10-18 C
Planck Temperature T=[(hc5)/(GkB2)]1/2 1.41678×1032 K

 

donde h es la Constante de Planck reducida, c es la velocidad de la luz, G es la constante gravitacional y kB es la constante de Boltzmann; la Carga de Planck se añadió más tarde.  Estas unidades han sido en gran medida ignoradas por la comunidad de ingeniería porque no son particularmente útiles para los cálculos de ingeniería.  Pero la comunidad de científicos no las ha abandonado completamente.  En la teoría de cuerdas, por ejemplo, la Longitud de Planck corresponde aproximadamente al tamaño de las cuerdas que comprenden todas las partículas en el Modelo Estándar.  La Longitud de Planck también es un componente crucial de la ecuación que describe la entropía en los agujeros negros.  Qué extraño que una curiosidad de hace un siglo siga apareciendo en la cosmología y la física de partículas.

 

Antecedentes

En nuestra experiencia cotidiana, el espacio y el tiempo parecen muy diferentes.  Estamos obligados a avanzar a través del tiempo de una manera específica, sin embargo, podemos movernos a través del espacio a voluntad.  Aun así, todos los modelos contemporáneos de física fundamental afirman que la realidad comprende un continuo espacio-tiempo.  El tiempo aparece meramente como una cuarta dimensión, al igual que las tres dimensiones ordinarias del espacio.  Pero algunos científicos han propuesto que esta visión de la realidad es intrínsecamente falsa.  Afirman que el espacio no es un continuo y que el tiempo tampoco lo es.

 

Análisis

Se han escrito cientos de páginas sobre este tema, más recientemente por Stephen Wolfram en A New Kind of Science.  Los bloques básicos de construcción del espacio, que no pueden ser subdivididos, pueden ser llamados píxeles, vóxeles, celdas, nodos o algo más.  Voxel, para elemento de volumen, se utilizará en este documento. 

Un llenado de espacio o tessellación puede lograrse con muchos poliedros, pero ninguno es más simple que un cubo.  Seleccionar un vóxel cúbico e incorporar la Longitud de Planck sugiere que el universo está construido alrededor de una red cúbica de tal manera que la entidad física identificable más pequeña está limitada por ocho vértices, doce aristas cada una igual a la Longitud de Planck y seis caras planas.  El universo se dividiría así en una matriz ordenada (numerada), contablemente infinita de volúmenes.  El volumen encerrado por un vóxel no deformado sería [1.6 x10-35]3 m3.  Si un vóxel puede ser deformado por algún estímulo, los ocho vértices retendrían sus identidades pero podrían cambiar ligeramente sus posiciones, las doce aristas permanecerían rectas pero cada una podría cambiar ligeramente su longitud y cada una de las seis caras planas podría permanecer plana o posiblemente deformarse en una superficie mínima con curvatura media cero (por ejemplo, película de jabón); en general, cuatro puntos no definen un plano.  13.7 mil millones de años después del comienzo, la red cúbica deformable puede no ser ya perfecta, pero puede contener defectos de línea y superficie análogos a dislocaciones y fallos de apilamiento.

El “estado” de un vóxel particular no sería una propiedad continua; el número de estados discretos permitidos probablemente sería pequeño con muchos valores de energía, spin, etc. asociados con un estado dado.  El estado de cada vóxel en el universo se actualizaría en intervalos de tiempo sucesivos iguales al Tiempo de Planck (5.4x10-44 sec).  Otros escenarios de actualización son posibles, pero este es el más simple.  ¿Cuáles son algunas justificaciones y consecuencias para este universo hipotético de vóxeles?

 

  • Movimiento, tal como lo entendemos, no existiría. Nada se movería a través de la red cúbica de un vóxel a otro.  Los vóxeles individuales simplemente cambiarían su estado en intervalos de tiempo de Planck.  Piensa en ver a un gimnasta en una pantalla de televisión.  El gimnasta parece estar moviéndose en la pantalla.  ¡Pero ninguna parte de la pantalla se está moviendo!

 

  • La velocidad máxima sería la velocidad de la luz. (Longitud de Planck)/(Tiempo de Planck) = c.  Esto se aplicaría a todas las direcciones y no solo a los ejes de la red.  Por ejemplo, incluso una simple regla de transformación del tiempo que especifique que un vóxel debería transformarse si exactamente 2 de sus 26 vecinos se habían transformado en el paso anterior produce un frente de onda casi esférico.

 

  • La paradoja EPR, para un par de partículas entrelazadas cuánticamente, cuestiona la idea de que dos sistemas distantes y no interactuantes pueden estar correlacionados de tal manera que un cambio en el estado de uno resulta en una respuesta inmediata del otro. Pero, en un universo de vóxeles, todas las cosas están conectadas.  Cadenas contablemente infinitas de vóxeles conectan cualquier par de partículas.  Estas cadenas constituyen ‘variables ocultas.’  Como nos informa la escritura, Dios está antes de todas las cosas y en Él todas las cosas se mantienen unidas. (Col 1:17)

 

  • Porque cualquier observador científico y el instrumental de detección asociado estarían transformándose en sincronía con la propiedad que se está observando, no se podría detectar evidencia de vóxeles o de vóxeles que se actualizan en intervalos de tiempo sucesivos.

 

  • ¿Por qué el único Dios verdadero, existiendo como tres personas distintas, trascendentes, inmanentes, infinitas, eternas e inmutables, crearía tal sistema? Una razón podría ser que le daría a Dios la capacidad de fast forward y slow motion al universo sin dejar ninguna evidencia detectable por nosotros.  Por ejemplo, si Dios decidiera aumentar la velocidad de la luz por un factor de, digamos, 100, la longitud del intervalo de tiempo básico sería menor por un factor de 100,000.  Para un observador trascendente, el universo estaría cambiando 100,000 veces más rápido, pero ninguna entidad dentro del universo sentiría una diferencia porque las otras Unidades de Planck habrían cambiado en consecuencia.

 

  • Pequeños grupos de vóxeles (es decir, tres grupos de tres vóxeles contiguos) podrían ser las partículas fundamentales de la Teoría de Cuerdas.

 

Conclusión

 

El concepto de sistema espacio-tiempo es un componente integral de la Relatividad General que examina el universo a gran escala.  La Mecánica Cuántica, la Mecánica Bohmiana y la Teoría de Cuerdas estudian el universo en escalas mucho más pequeñas de espacio y tiempo que son, sin embargo, muchos órdenes de magnitud más grandes que la Longitud de Planck y el Tiempo de Planck.  No se ha ideado un experimento definitivo para determinar si el espacio y el tiempo son continuos o discretos.