El hecho que a continuación explicaremos constituye una de las claves más fundamentales para entender qué es lo que Einstein con su teoría de la relatividad especial nos quiere decir. Estoy seguro de que alguna vez en algún programa, película o documental, has escuchado el concepto de espacio-tiempo. Pero, ¿qué significa esto? Sin duda es una de esas cosas que aunque hemos escuchado o leído en algún momento, no tenemos ni idea de qué significa realmente. Y es que cuando nos hablan de cuatro dimensiones o de espacio-tiempo solemos pensar en una idea muy abstracta casi imposible de entender.

 Sin embargo, es bastante más sencillo de lo que parece, y para entenderlo llamaremos a Philipp, un atleta profesional. Philipp es experto en distancias cortas por lo que le pediremos que corra los 100 metros lisos. No obstante, no correrá en una pista normal, correrá en una pista sin calles (por lo tanto la superficie por la que puede correr es mucho más ancha) y será completamente en línea recta, por supuesto. El tío es un hacha, y consigue en los siete primeros intentos un tiempo de unos 10 segundos, pero resulta que en las últimas pruebas hace tiempos cada vez más prolongados, 11 e incluso 12 segundos. ¿Qué le ocurre? ¿Está cansado? ¿Siente molestias de algún tipo? Bueno, aunque no es muy real consideremos que nuestro Philipp es una máquina y no se cansa ni lesiona de ninguna manera. Teniendo esto en cuenta continuemos. A Philipp le habíamos estado grabando, así que se nos ocurre revisar las últimas grabaciones para averiguar qué había pasado. Nos damos cuenta de que debido a que no tenía ninguna calle de referencia se había ido desviando en las últimas pruebas, recorriendo así una distancia más larga. Si Philipp corría a una velocidad parecida siempre, pero la distancia era más larga en las últimas ocasiones, resulta obvio que el tiempo en recorrerla será también mayor.

 Hasta aquí todo bien, pero es ahora cuando toca dar un salto más allá en el concepto. En los primeros intentos, Philipp había conseguido seguir una dirección recta, obteniendo los 10 segundos. En otras palabras, se movía en una sola dimensión. Sin embargo, cuando se desvío y recorrió una diagonal, ¡Philipp estaba moviéndose en dos dimensiones! Es decir, su velocidad se repartió entre las dos dimensiones obteniendo de esta manera un tiempo mayor. Y es aquí donde radica la idea que Einstein tuvo al formular que el espacio y el tiempo forman un todo de cuatro dimensiones. Este hecho de repartir el movimiento entre dimensiones diferentes era capaz de relacionar el resto de hallazgos descubiertos en la relatividad espacial. Tan solo hay que mirar más allá y preguntarse, ¿y si el tiempo pudiese también compartir este movimiento? De hecho, sin necesidad de movernos en el espacio siempre estamos moviéndonos a través del tiempo. Veamos de qué estamos hablando.

Espacio-tiempo.jpgEl movimiento a través del espacio es un concepto al cual estamos muy acostumbrados y que aprendemos cuando tan solo somos unos niños. Y no es que el movimiento a través del tiempo sea inapreciable, todos somos conscientes de que el tiempo pasa, de que tanto nosotros como las personas de nuestro alrededor envejecemos, de que los objetos se vuelven antiguos y de que el reloj no se para. Nos movemos hacia delante en el tiempo, y esto es constante.

Por tanto, ¿podemos hablar de velocidad a través del tiempo de la misma manera que hablamos de velocidad a través del espacio? Por supuesto que sí, no es una idea tan despiadada. Si seguimos este planteamiento podremos deducir que cuando un cuerpo se halla desplazándose a través del espacio, su movimiento se reparte entre las cuatro dimensiones ya descritas, estas son las tres espaciales y el tiempo (espacio-tiempo). Por tanto, cuando estamos estáticos solo nos movemos a través del tiempo. Veamos qué significa esto.

Si nos movemos recorriendo un espacio, entonces parte de nuestro movimiento a través del tiempo deberá desviarse en las dimensiones espaciales, dando como resultado que el tiempo pasará a una velocidad menor según nos movamos cada vez más rápido en el espacio. Nos estaremos moviendo entonces, a través del espacio-tiempo. Por otro lado, si nos encontramos estáticos (sin movimiento a través del espacio) envejeceremos a la misma velocidad que cualquier otra persona u objeto que se encuentre en el mismo estado que nosotros.

 Esto predice uno de los pilares descubiertos con anterioridad en la relatividad, si nos movemos a través del espacio a una velocidad cercana a la de la luz, nuestro reloj se retrasará con respecto al de una persona que se encuentre estática. En otras palabras, el tiempo pasa más lento según nos acercamos más a la velocidad de la luz. ¿Y por qué digo esto de la velocidad de la luz? Porque es nuestro límite de circulación. Nada, absolutamente nada, puede ir más rápido que la luz, y esto significa algo crucial. A la velocidad de la luz no existe el paso del tiempo, la luz solo viaja a través del espacio. De esta manera, si consiguiésemos alcanzar la velocidad de la luz, nuestro reloj sí se pararía (no retrasaría) con respecto a otro estático.

reloj

Todo se basa en compensar, si nos movemos a través del espacio, parte de nuestro movimiento a través del tiempo deberá emplearse para convertirlo en movimiento a través del espacio. Cuanto mayor sea nuestra velocidad, más movimiento a través del tiempo deberá desviarse, dando como resultado que el tiempo pasa más lento para nosotros. De la misma manera, si estamos estáticos solo nos movemos a través del tiempo, pues todo nuestro movimiento se emplea en esa dimensión,  y a la velocidad de la luz solo existe movimiento a través del espacio, ya que no nos queda movimiento que utilizar a través del tiempo.

Puede resultar algo de lío al principio pero la idea es muy simple, es como si tuviésemos una cantidad de movimiento limitada que tuviésemos que ir repartiendo. Podemos adjudicarlo solo a una dimensión o repartirlo en distintas proporciones entre todas. Todo depende de nuestro tipo de movimiento a través del espacio-tiempo. Así que ya sabéis, subíos a un rayo de luz, ¡y jóvenes para siempre!

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5 thoughts on “¿Qué es la cuarta dimensión?”

  1. Enhorabuena por el artículo, me ha gustado y he aprendido varias cosas.
    Tengo una duda existencial: partiendo del experimento mental del corredor y del concepto de movimiento en el espacio-tiempo, ¿cuáles serían las condiciones necesarias para que dos eventos fuesen simultáneos, al menos desde un sistema de referencia inercial?

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    1. Muy buena pregunta, y la verdad es que para explicarlo en profundidad se necesitaría de un post entero. Puede parecer absurdo a primera vista plantearnos esta pregunta, pero no es nada simple. Y es que resulta que la simultaneidad es relativa, es decir, dos eventos serán simultáneos o no, dependiendo de qué sistema de referencia decidamos tomar. ¿Por qué? Simplemente porque nos es imposible saber si algo se encuentra en reposo o en movimiento uniforme. Ya te digo, no se trata de algo sencillo que pueda abarcar en un comentario, pero la pregunta es muy interesante, de hecho espera algo al respecto próximamente.

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