Uno de los conceptos más complejos de entender para la mente humana es el hecho comprobado de que el espacio y el tiempo no son entidades separadas/independientes, sino que están íntimamente entrelazadas y dependientes una de la otra, como descubrió Einstein hace alrededor de un siglo atrás.

Esta fusión del espacio y el tiempo tiene mucho que ver con la definición de Gravedad y sobre el límite de la velocidad de la luz, pero hoy no vamos a entrar directamente en esos temas (pues ya he escrito explícitamente sobre ellos en artículos como este, este o este otro), sino utilizarlos como escalones para explicar uno de los conceptos más extraños para nuestra percepción humana: ¿Como imaginarnos la geometría espacio-tiempo del universo? Y para eso recurriré a un ejemplo eliaxístico que utilizo para explicar el concepto a mis amigos...

Imaginen por un momento que estamos en el mismísimo inicio del universo, en sus primeros instantes, e imaginemos que el universo es un globo de cumpleaños del tamaño de una pelota de golf.

Ahora, empecemos a expandir ese globo de forma exponencial, a una velocidad mucho más rápida que la velocidad de la luz (como aparentemente ocurrió, y se define en la teoría de Inflación del Big Bang).

Pero una cosa que vamos a hacer para hacer el ejemplo más fácil de entender es asumir que el universo incrementa en pasos discretos. Es decir, no imaginemos que inflamos el globo paulatinamente, sino que el globo mágicamente crece un poquito más cada vez dando un salto entre su tamaño anterior y el próximo, mientras deja atrás una copia de el globo más pequeño dentro de este.

De esa forma podemos poner números a esos saltos... El primer salto que dio de tamaño lo podemos llamar el salto 1. El segundo salto el salto 2, después el 3, y así sucesivamente... Lo que esto significa entonces es que podemos imaginar el universo como una serie de cascarones, uno fuera de otro. Es como si hubiésemos empezado con el cascarón de un huevo, y después agregamos otro cascarón encima, y después otro, y otro y otro...

Pues si entendieron eso mis queridos amigos lectores, acaban de entender algo fundamental del universo, aunque todavía quizás no les sea evidente...

Debido a que los cascarones iniciales sucedieron primero en el tiempo, y los cascarones más recientes (los de "afuera") sucedieron más tarde, eso significa que una forma de interpretar todo esto es que existe una linea del tiempo en donde mientras más pequeño es el cascarón, más viejo es el universo, y mientras más reciente es el cascarón, más reciente es el universo. O en otras palabras, cada cascarón es un estado del tiempo del universo, y por tanto cada diferencia entre un cascarón y otro lo podemos considerar como el concepto de "el tiempo".

Nosotros entonces, vivimos siempre conscientes en el cascarón más externo del universo, y no podemos viajar hacia los cascarones más pequeños, pero podemos desplazarnos en la superficie de nuestro cascarón (es decir, alrededor del cascarón).

Pues ese movimiento alrededor del cascarón lo podemos considerar el concepto de "el espacio".

Así que hasta ahora tenemos definidos en mi ejemplo lo que es el tiempo, y lo que es el espacio, así que procedamos al próximo paso de este ejercicio mental...

Noten que el tiempo nunca se detiene de expandir, por lo que constantemente se están creando nuevos cascarones, por lo que cuando dije anteriormente que nos desplazamos por el cascarón, omití algo a propósito (por motivos didácticos) que ahora vamos a corregir y que conectará al espacio con el tiempo.

En realidad es imposible desplazarse puramente por el mismo cascarón en donde estás, ya que antes de que termines de desplazarte se estará creando otro cascarón, y tu te estarás moviendo en realidad en ese nuevo cascarón, y mientras más te sigas moviendo (o incluso, sin moverte) lo que estarás haciendo siempre es "viajar" de un cascarón a otro.

Por tanto, cuando tu piensas que lo que estás haciendo es simplemente desplazarte por encima de "un cascarón", lo que realmente estás haciendo es desplazándote tanto por la superficie de la esfera (el espacio) como entre una esfera y otra (el tiempo), por lo que realmente siempre estás moviéndote en ambos sentidos, en el espacio y el tiempo, o más correctamente, en el "espacio-tiempo"...

Similarmente, aunque no lo notemos, todos ahora mismo estamos "viajando" en el espacio-tiempo, pero la gran diferencia es que lo estamos haciendo a una escala (de tamaño y tiempo) y velocidades tan pequeñas, que no notamos la fusión de ambos.

Pero si empezáramos a viajar cerca de la velocidad de la luz, o alrededor de grandes campos gravitacionales, empezaríamos a notar cada vez más que el espacio-tiempo se distorsiona y que el tiempo y el espacio realmente dependen el uno del otro. Así que como parte adicional a este artículo, exploremos ese escenario...

En el caso de por ejemplo viajar cercano a un Agujero Negro (que tiene un campo gravitacional extremadamente intenso), notaríamos una aceleración del tiempo exterior a nosotros (o una dilatación local en relación al tiempo externo, que es lo mismo), y el mismo fenómeno lo notaríamos al viajar a extremas velocidades.

Así mismo, si alguien nos ve pasar frente a su casa mientras aceleramos en nuestra nave a velocidades cercanas a la luz, estos nos verían distorsionados en el espacio, como si fuésemos un acordeón que cambia de tamaño.

Y todo esto tiene extrañas consecuencias que retan a nuestro sentido común...

Por ejemplo, si tenemos dos automóviles viajando a 300km/h en dirección opuesta, uno mediría que la velocidad relativa de un automóvil en relación al otro sería de 600km/h. O en otras palabras, el que ambos automóviles se acerquen el uno al otro a 300Km/h es lo mismo que decir que uno de ellos está estacionario y que el otro se le acerca a 600Km/s (ojo a los puristas y conocedores de física: Estamos hablando de física clásica newtoniana en este ejemplo, obviamente, y ya haré las correcciones relevantes en los próximos párrafos).

Hasta ahí estamos claros, pero repitamos exactamente el mismo ejemplo con dos haces de luz que se acercan en dirección opuesta el uno al otro a la velocidad natural de la luz de 300 mil km/s. Si yo les preguntara ahora cuál es la velocidad relativa de un haz de luz en relación al otro, se sentirían totalmente tentados a decirme "600 mil km/s", pero la respuesta es (por más asombroso que suene) "300 mil km/s"...

¿Cómo puede ser eso posible? Pues para empezar, la luz tiene una velocidad fija siempre, para todos los observadores en todos los marcos de referencia, por lo que no podemos violar ese principio que descubrió Einstein (y que para el que verdaderamente lo entiende, se da cuenta que es una de las cosas más extraordinarias de toda nuestra existencia).

Pero entonces, ¿qué sucede aquí? Pues lo que sucede es que el espacio-tiempo se "achica/estira" para compensar con el tiempo y hacer que los cálculos nos den exactos.

¿Pero compensar cómo? Pues expandiendo y reduciendo el espacio alrededor de lo que sea que viaja cercano a la luz, de modo que por cada unidad de espacio (digamos, 1 metro) obtenemos una unidad diferente de tiempo (digamos, 1 nano-segundo).

Eso es un tanto difícil de entender (y de aceptar), pero así funciona el universo y esto lo hemos comprobado una y otra vez en incontables experimentos.

Pero entonces viene la pregunta ¿y por qué no notamos lo mismo con el ejemplo de los automóviles viajando a solo 300km/h? Pues la realidad es que sí lo notamos matemáticamente (pero no visualmente debido a la lentitud de nuestros cerebros y sentidos), en donde el resultado no es realmente "600km/" sino más bien "600km/h menos un poquititíto imperceptible", y ese "poquititito imperceptible" se va agrandando conforme se aumenta la velocidad (para mantener la ecuación balanceada), mientras se distorsiona el espacio relativo a cada automóvil.

Sin embargo, no se preocupen si aun no entienden esto de forma intuitiva. A mi me tomó un buen tiempo entender estos conceptos, pero después que los entiendan, les aseguro que no volverán a ver el universo con los mismos ojos, y entenderán por qué me gusta tanto esa escena de la película The Matrix cuando Neo por fin ve "el código" detrás de su universo...

autor: josé elías