¿Qué es el Espacio-Tiempo?
Haciendo una analogía teatral se podría decir que es el "escenario" continuamente cambiante en el que la materia y la energía representan la obra del Universo en que habitamos.
Todos convendremos en que para el acto de quedar con un amigo hay que decir el lugar (espacio) y el momento (tiempo), si no, no hay manera, ¿verdad?
Así que de una manera más formal podríamos decir que es un pack indivisible de 4 dimensiones (3 espaciales: alto, ancho y largo; y 1 temporal) necesario para describir con eficacia un acontecimiento en el Universo actual, pero, y esta es la novedad, el espacio y el tiempo no van a ser conceptos distintos uno del otro a la hora de su tratamiento matemático. Esto surge de la Teoría de la Relatividad y establece que ambos están tan estrechamente entrelazados que debemos considerarlos los cuatro de la misma naturaleza. Un poco más adelante lo entenderemos mejor.
¿Y por qué van unidos, por qué se habla del Espacio-Tiempo como un todo?
Porque uno no puede existir sin el otro y viceversa. Veámoslo.
1. Big Bang, el nacimiento del Universo
Intuitivamente esto es algo lógico: ambos surgieron simultáneamente gracias al Big Bang. O sea, sabemos que inicialmente toda la energía y la materia que hoy conocemos estaba concentrada en un punto, esto ocasionaba una temperatura brutal y era inestabilísimo, razón por lo que estalló: así nacieron el espacio y el tiempo. Y así conforme avanza la Gran Explosión, el Universo va generando no solo el espacio mismo para desplegar su materia y energía sino también el tiempo para que ello pueda suceder. Vemos, pues, que por su propia naturaleza son indisolubles.
2. Una enorme masa deformando el tejido espacio-temporal del que está hecho el Universo, según la Teoría de la Relatividad de Einstein
Moraleja: por muy listo que seas... ¡nunca subestimes a quien fue tu profe!
3. Diagrama espacio-tiempo de Minkowski
Se oye mucho la expresión "Continuo Espacio-Tiempo", ¿qué quiere decir eso?
4. No hay zonas sin malla en el tejido espacio-temporal
Pues que desde que "nació" el espacio-tiempo con la explosión del Big Bang en el Universo no hay ni puntos o lugares donde falte espacio ni momentos que en los que haya faltado el tiempo. Digamos que ambos han fluido siempre sin cortes y...¡ ya van la friolera de 13800 millones de años!
¿Cómo se sabe que son de la misma naturaleza?
Primero porque matemáticamente espacio y tiempo son intercambiables, lo que prueba que son de la misma naturaleza. Esto quiere decir que cierta cantidad de tiempo puede convertirse matemáticamente sin incongruencias en cierta cantidad de espacio, así podríamos representarlos a la vez y con coherencia en unos ejes. Como nuestro cerebro no está preparado para visualizar una realidad cuatridimensional hagámoslo para dos dimensiones, una espacial y otra temporal. Lo que sucede así es extrapolable a las 4 dimensiones, aunque no lo podamos "ver".
Ej: la línea roja representa una persona que está a 3 metros de mí y que se me aleja a una velocidad de 1 m/s.
Y en segundo lugar, porque cuando se combinan entre sí y con la gravedad generan trayectorias curvas, justo lo que sucede en nuestro Universo cuando un objeto se desplaza.
Ej: la línea roja representa una persona que da un salto, se eleva 0.5 metros y vuelve al suelo atraída por la gravedad en 0.5 segundos.
El hecho de que sea una curva es congruente con cómo es la realidad de nuestro Universo: la Relatividad General representa el espacio-tiempo como una Lámina de Goma (ver ilustración 4) que, cuando le soporta un objeto con mucha masa, se deforma curvándose. Cuando un objeto se desplaza por el espacio-tiempo no hay trayectorias completamente rectas sino que siempre están curvadas (más o menos según lo cerca que estemos de un objeto masivo, pero siempre con algo de curvatura).
¡Luego vemos que considerar espacio y tiempo como una unidad funcional constituye un buen descriptor de la realidad!
Y finalmente porque cuando ambos se someten a la Teoría de la Relatividad de Einstein, manifiestan su carácter relativo, es decir, que su valor depende de quién es el observador que los mida: ¡el valor del tiempo y del espacio no es el mismo para alguien parado que para alguien que se está moviendo a alta velocidad! En concreto, para "el nerviosillo" el tiempo se dilata (se enlentece y envejece menos) y la longitud de los objetos se contrae (se "achica") en comparación con "el tranquilito". Pero esa es ya carne de otro post :)
5. La longitud se contrae cuando la velocidad del móvil se acerca a la de la Luz
6. El tiempo se enlentece y... ¡vuelves más joven de tu viaje espacial!
Dejo enlaces de algunas webs y vídeos interesantes, a los que doy las gracias por la información y algunas de las fotos que ilustran esta entrada, por si alguien quisiera profundizar más:
Vídeo del canal El Robot de Platón del gran divulgador Aldo:
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