A lo largo de la historia, diferentes físicos teóricos han intentado dar explicación al origen de la vida y con ello también a los conceptos del espacio y del tiempo. Ambas nociones, fueron esenciales para el desarrollo de las teorías de Newton, quien concebía al espacio como algo absoluto, permanente e independiente de la materia. Sin embargo, “gracias a diferentes experimentos de la física cuántica, hoy ya se ha comprobado que el espacio y el tiempo no son conceptos fijos ni omnipresentes, sino  que se mezclan entre sí y están íntimamente relacionados”.

Sobre este tema habló el físico y profesor de la Facultad de Ingeniería y Ciencias (FIC) Francisco Rojas en su charla “¿El fin del espacio-tiempo?”, dictada en las sede UAI de Presidente Errázuriz y en el Campus Peñalolén.

La Teoría de la Relatividad Especial de Einstein concibe al espacio y al tiempo como un continuo, donde ocurren los sucesos físicos del Universo. Aquí es donde surge el concepto de espacio-tiempo como un patrón matemático que mezcla ambos conceptos y los plantea como inherentes el uno del otro. Con Einstein se plantea  que el tiempo no puede separarse de las tres dimensiones espaciales (altura, longitud y profundidad) sino que, al igual que éstas, depende del estado de movimiento del observador.

“Aquí -explicó Rojas-  surge otro concepto muy interesante: el de simultaneidad. Dos eventos que son simultáneos para un espectador que está dentro de un vagón de tren, por ejemplo, ya no son simultáneos para otro que está fuera del vagón, solo por el hecho de que el tren está en movimiento. La simultaneidad, por tanto, también se pierde”.

El físico y profesor FIC  puntualizó  que  el espacio-tiempo tiene su origen en el Big Bang. “La inflación cósmica, que surge a raíz del Big Bang, sugiere que hubo un periodo de expansión del Universo que dio origen a las galaxias. Sin embargo la materia y la energía no se distribuyeron homogéneamente, pues en ciertos lugares del espacio hay aglomeraciones de galaxias y estrellas y en otros nada. Durante el periodo de inflación hubo pequeñas fluctuaciones llamadas ‘fluctuaciones cuánticas’ que aglomeraron energía en ciertos lugares y desaglomeraron energía en otros. En el momento que esto empezó a ocurrir, el Universo empezó a expandirse”.

El espacio-tiempo, entonces, “no sólo es algo que cambia, sino que también tiene un origen. Lo que comenzó desde un punto casi singular comenzó a expandirse”, dijo  el académico durante su presentación donde además sostuvo que nuevas teorías predicen que el Universo  va a seguir expandiéndose, y aún más. “El Universo está pasando por una etapa acelerada de expansión y en  sí es mucho más de lo que podemos ver. Aquí aparece el concepto de ‘horizonte cosmológico’. Cuando se traspasa ese horizonte ya somos incapaces de captar la expansión, porque va más rápido que la velocidad de la luz”.

Rojas explicó que todos estos conceptos y teorías “se plantearon hace bastantes años atrás pero han tomado fuerza estos últimos dos años” para intentar explicar los orígenes de la humanidad y de todo lo que conocemos.

Pero, ¿qué tiene que ver la expansión del Universo con el origen del espacio-tiempo? El físico señaló al respecto  que este concepto de espacio-tiempo tiene su origen en un material microscópico, generado en el instante justo después del Big Bang, que puede darnos respuesta también al origen mismo de la humanidad. “Nuevas teorías apuntan a que quizás descubrir el material microscópico donde se origina el espacio-tiempo nos puede dar una respuesta a qué es lo que causó el Big Bang”,  puntualizó.

Para poder observar este material microscópico, los físicos han utilizado la luz, “cuya longitud de onda debe ser al menos 5 veces menor al objeto observado, cuánto más pequeña sea la longitud de onda, habrá mayor resolución”, comentó el académico.

Sin embargo, para poder comprender este material microscópico “no sólo se debe aplicar luz, sino que hay que hacer colisionar partículas, lo que permitiría recrear el instante inmediatamente posterior al Big Bang y así poder comprender la composición de la materia y la interacción entre partículas muy pequeñas, en donde justamente se explica el origen del espacio-tiempo”, concluyó.

Para investigar y tener mayor información acerca de estos misterios, se construyó uno de los colisionadores más grandes y energéticos del mundo: el Laboratorio de CERN, ubicado en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. Sin embargo, para poder llegar a comprender la interacción y las distancias a un nivel tan microscópico, que efectivamente permita observar el origen del espacio-tiempo, el acelerador debería tener el diámetro de una galaxia.

Aun así, no todo está perdido. Según Francisco Rojas “la respuesta está en el cosmos. No es demente pensar que en escalas pequeñas, como la Escala de Planck (que mide estos conceptos), al ‘inflarse’ las partículas (como ocurrió con las fluctuaciones cuánticas) nos revele una señal para dilucidar estos misterios”.