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La relatividad especial y la curiosa física de la cronología
La relatividad especial ha cambiado la forma en que pensamos sobre el tiempo y el orden de los acontecimientos. Einstein demostró que dos eventos pueden parecer simultáneos para un observador pero no para otro. De hecho, es posible hacer que dos eventos separados espacialmente aparezcan en cualquier orden eligiendo verlos desde diferentes marcos de referencia.
Pero, ¿qué hay de tres o más eventos? ¿Todos los posibles ordenamientos de tiempo ocurren en algún marco u otro? Si no es así, ¿cuáles son las restricciones? pregúntele a Alfred Shapere de la Universidad de Kentucky en Lexington y a Frank Wilczek del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. Hoy nos dan la respuesta.
Su razonamiento resulta sencillo. Dados tres eventos, A, B y C, son posibles seis ordenaciones posibles. Estos eventos ocurren en un universo con tres dimensiones de espacio y una de tiempo. En este mundo de cuatro dimensiones, siempre es posible conectar estos eventos mediante un triángulo que se encuentra en un plano bidimensional.
Shapere y Wilczek muestran que si el plano de este triángulo es completamente similar a un espacio, en otras palabras, si es perpendicular a la dimensión del tiempo, entonces existe un marco de referencia en el que los eventos son simultáneos y las pequeñas transformaciones pueden producir los seis ordenamientos. .
Pero si el avión se parece al tiempo de alguna manera, entonces ciertos ordenamientos se vuelven imposibles.
Continúan generalizando este resultado para cualquier número de eventos en cualquier número de dimensiones para espaciotiempo plano y curvo.
Y con una floritura final, muestran cómo hacer el mismo truco al revés: resuelven las propiedades de un espacio-tiempo dada la naturaleza de las cronologías que permite.
Eso puede tener implicaciones interesantes. La cronología de eventos juega un papel importante en la mecánica cuántica. Por ejemplo, imagine tres eventos separados espacialmente A, B y C. Un observador podría describir estos eventos usando una función de onda en la que A precede a B. En ese caso, una medición en A colapsa la función de onda accesible a B.
Sin embargo, otro observador puede describir los eventos usando una función de onda en la que B precede a A. En este caso, una medición en B colapsa la función de onda accesible a A.
No suponga que la cronología de los eventos está restringida de modo que A nunca pueda preceder tanto a B como a C.
Luego tenemos la situación peculiar de que una medición en A puede causar un colapso en B o C, en diferentes marcos, pero nunca en ambos, dicen Shapere y Wilczek.
Eso no es una paradoja, pero es extrañamente artificial. Claramente, existe alguna deficiencia en la lógica que usan los físicos para pensar en la mecánica cuántica de esta manera.
Shapere y Wilczek dicen que han desarrollado este nuevo enfoque de la cronología específicamente para aclarar la lógica de la mecánica cuántica. Planeamos elaborar más sobre las implicaciones de las condiciones cronológicas para la lógica de la teoría cuántica en trabajos futuros, dicen.
Usar la cronología de la relatividad especial como campo de prueba para la lógica de la mecánica cuántica puede conducir a resultados interesantes. Lo más emocionante sería algún tipo de conflicto entre las dos teorías que hacen predicciones diferentes. Eso permitiría una prueba experimental.
Por supuesto, ya existe una especie de conflicto entre la relatividad especial y la mecánica cuántica en forma de entrelazamiento, el extraño fenómeno cuántico en el que dos cuerpos comparten la misma función de onda aunque estén separados espacialmente.
La naturaleza fundamental del entrelazamiento es uno de los grandes misterios de la ciencia. Quizás el nuevo enfoque cronológico de Shapere y Wilczek ayude.
Ref: arxiv.org/abs/1208.3841 : Restricciones sobre cronologías