Durante décadas, la física ha tratado el espacio y el tiempo como elementos fundamentales del universo. Sin embargo, algunas teorías de gravedad cuántica plantean una posibilidad radical: ambos podrían ser propiedades emergentes de una realidad más profunda, formada por estructuras cuánticas que no poseen dimensiones espaciales ni temporales.

¿Y si el espacio y el tiempo no fueran fundamentales?

Una de las preguntas más difíciles de la física moderna es qué ocurre cuando intentamos describir la realidad a escalas extremadamente pequeñas. La relatividad general de Albert Einstein explica la gravedad mediante la geometría del espacio-tiempo, mientras que la mecánica cuántica describe el comportamiento de las partículas y campos microscópicos. El problema es que ambas teorías no encajan completamente bajo las condiciones extremas del universo primordial.

En este contexto, investigadores como el físico teórico Daniele Oriti, del Instituto Max Planck para Física Gravitatoria, estudian modelos en los que el espacio-tiempo no constituye el nivel más profundo de la realidad.

Una de estas aproximaciones propone que aquello que percibimos como espacio y tiempo podría emerger colectivamente a partir de componentes cuánticos más fundamentales. En lugar de imaginar el universo como un escenario preexistente donde ocurren los acontecimientos, esta perspectiva invierte la relación: el propio escenario surgiría de una estructura microscópica más básica.

Estos componentes suelen describirse mediante conceptos como “átomos de espacio -tiempo”, aunque no deben interpretarse literalmente como pequeñas esferas flotando en algún lugar. Se trataría de grados de libertad cuánticos cuya combinación puede generar, a escalas mayores, las propiedades geométricas que reconocemos como distancia, duración y espacio.

La idea resulta especialmente interesante porque podría ofrecer una vía para conectar la relatividad general con la física cuántica, uno de los grandes objetivos pendientes de la física fundamental.

El nacimiento del universo podría parecerse a una transición de fase

Si el espacio-tiempo es una propiedad emergente, entonces el nacimiento del universo también podría necesitar una descripción diferente a la imagen tradicional de una gran explosión ocurrida dentro de un espacio previamente existente.

En determinados modelos de gravedad cuántica, el universo temprano puede interpretarse como una fase extremadamente diferente de la realidad. Bajo esta perspectiva, el espacio-tiempo que conocemos habría aparecido mediante una transición desde un estado cuántico más fundamental.

Una analogía utilizada para explicar este tipo de procesos es la transición de fase del agua. Las moléculas siguen existiendo, pero sus interacciones colectivas producen propiedades completamente diferentes cuando el sistema pasa de líquido a sólido. De manera similar, determinadas teorías plantean que las estructuras microscópicas fundamentales podrían organizarse hasta producir una geometría espacio-temporal a gran escala.

Este proceso se relaciona con conceptos como la geometrogénesis, es decir, la aparición de la geometría a partir de grados de libertad más básicos.

Sin embargo, esto no significa que los físicos hayan demostrado que el espacio y el tiempo sean una ilusión. Tampoco existe evidencia experimental definitiva de que el universo esté compuesto por “átomos de espacio-tiempo”. Se trata de una familia de ideas teóricas que intenta resolver problemas abiertos de la física fundamental.

Su importancia radica precisamente en que obliga a reconsiderar una suposición que normalmente damos por sentada: que el espacio y el tiempo deben existir antes que todo lo demás. Si estas teorías fueran correctas, podrían ser consecuencias emergentes de una realidad cuántica mucho más profunda.

Algunas teorías de gravedad cuántica proponen que el espacio y el tiempo podrían emerger de estructuras cuánticas más fundamentales. Aunque esta posibilidad todavía carece de confirmación experimental, ofrece una nueva manera de abordar el origen del universo y el desafío de unir la relatividad general con la mecánica cuántica.

Referencia:

• Popular Mechanics/On the Deepest Level of Reality, Time and Space Don’t Exist, Physicist Claims. Link