por Diego Vidal Cruz-Prieto
@vidaleando
A nadie le importa un carajo la ciencia o sus aplicaciones hasta que le detectan cáncer.
Repitiendo el ejercicio de democracia, ustedes votaron con el HT: #VotaMacizo y eligieron el tema. En esta ocasión eligieron un tema bien vergas: la teoría del vacío.
De que tema quieres que hablemos en #FísicaMaciza ? #VotaMacizo @nofm_radio
— Diego Vidal (@vidaleando) September 9, 2016
Muchos de ustedes dirán: lolz, Vidal, ¿por qué escribes del vacío? ¿Por qué hay teoría de la nada? Ya vete a tu casa, estás muy pedo tigre, lolz. Primero que nada permítanme felicitarlos por tener un pensamiento digno del siglo XIV y anteriores, ahí me avisan cómo se pone la próxima marcha por la familia; segundo, una vez a nuestro carnal Rabelais se le fue una chela de más, se levantó de su asiento y proclamó: Natura abhorret vacuum, que es el latín para: a la naturaleza le viene cagando el vacío; como era el s. XIV y todos tenían que preocuparse más por la lepra o la plaga de ocasión, pocos se opusieron. De hecho, Galileo, Maxwell y otros más apoyaron esta idea, en el caso de Maxwell esto lo llevó a apoyar uno de los conceptos más priístas de la historia de la física: el éter.
Cuando uno lee una palabrita como éter, tiene que tener presente algo: nosotros los físicos siempre que no sabemos algo le ponemos un nombre muy flamboyante y nos ponemos a hablar de él sin reparo alguno. Es una costumbre que han empezado a adquirir varios secretarios de hacienda, una disculpa por eso.
¿Qué es el vacío?
Delimita un volumen saca al político que traes dentro y quítale toda la materia: átomos, electrones, quarks, etcétera, considera que eres del equipo de Salinas así que te aseguras de desvalijar a la banda y no dejar nada, ni fotones u otros transmisores de fuerza. Esa es la definición más apropiada que tenemos de vacío: una región desprovista de partículas. Sin embargo como hemos visto antes, la definición de partícula no es trivial, a nivel cuántico es un tanto caprichosa.
Por otra parte, la relatividad general nos dice que el espacio-tiempo es una entidad dinámica, puede fluir y curvarse a causa de la materia; ésa es la interpretación de Mach. Hay algunos que opinamos que la dinámica microscópica del espacio-tiempo es la que crea la materia, lo cual sugiere que el espacio-tiempo en sí mismo tiene energía y es por eso que el vacío realmente no puede ser; esto es una consecuencia inmediata de creer que el espacio-tiempo es no-conmutativo a distancias muy pinche pequeñas. A ésta energía de la nada, se le conoce como energía del punto cero y es súper útil en Stargate Atlantis y similares.
El vacío cuántico
Retomemos un principio fundamental a nivel cuántico: el de incertidumbre, si eres millennial no vas a tener problema con entenderlo ya que es el pan de todos los días. La incertidumbre es una relación que existe entre aspectos necesarios para describir un fenómeno; dichos aspectos deben ser complementarios, tomemos por ejemplo la posición y la velocidad. Al especificar ambos, poseo toda la información necesaria para saber la situación de un objeto en todo tiempo, eso es lo que dicta la mecánica clásica. Es como cuando se divorcian tus papás y hay que pagar la escuela, ambos dan pero mientras más precisa uno, el otro se hace más pendejo.
Por otra parte, bien podrías jugarle al Don Vergas y decidir no dar éstas sino energía y tiempo. Aplicar la incertidumbre a éstas implicaría que mientras mejor midas el tiempo peor medirás la energía y viceversa. Ahora consideremos que estás observando al espacio-tiempo desnudo (el espacio-tiempo, no tú, no mames) y cada vez lo hago por instantes más cortos; esto implica que cada vez conozco más la variable tiempo, el principio de incertidumbre empieza a sacarse de pedo y empieza a subir mi ignorancia sobre la variable de energía. Esta ignorancia de energía se expresa en una fluctuación de la misma y, dado que Einstein nos dijo que la energía es proporcional a la masa, esto implica que la masa fluctúa de cero (recuerden estaba vacío) a algo distinto de cero creando así un par de partícula-antipartícula que posteriormente se aniquilarán.
Entonces, por un instante se violó la conservación de masa y se crearon dos partículas a partir del vacío que posteriormente se aniquilaron. A final de cuentas se podría decir que no hubo pedo; todo se fue al FOBAPROA de la madre naturaleza o a una letra de The Cure, que son de la verga. Si imaginamos que esto sucede en cada punto del espacio-tiempo del universo, nos podemos empezar a percatar de que el vacío está realmente turbo atascado. A esta orgía nihilista se le conoce como el mar de partículas virtuales, que realmente no existen como tal pero su eco deja una marca energética que constituye la energía de punto cero.
A mí la explicación me parece bonita para echar una chela, pero tiene varios puntos flacos; si quieren luego los revisamos con más detalle. El gran problema es que no conocemos bien la naturaleza cuántica del tiempo por el momento. Por otra parte, esta interpretación tiene el gran problema de llevar al error más grande en la historia de la física, ya que bajo este paradigma la energía del vacío de todo el universo debería asociarse a la constante cosmológica (la cual dicta la geometría del universo), pero al hacerlo le fallamos por 120 órdenes de magnitud, aquí una cifra dice más que mil palabras (literalmente):
Un error de: 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
Así que cuando te quejes de la imprecisión de tu GPS recuerda esto y regocíjate en fortuna.
El efecto Casimir
Imagina un par de placas metálicas paralelas inmersas en un volumen vacío, las placas no están cargadas ni traen otro tipo de atributos, son igual de aburridas que los mormones. Como te quedaste sin WiFi, decides que el mejor modo de pasar tu vida es observando dichas placas, después de un rato calas que se empiezan a atraer o a repeler. Te sacas un chingo de onda, volteas a checar el hitter y al verlo vacío recuerdas que por ésa razón te pusiste a mirar dos placas; en resumen, estás sobrio.
¿Que carajos está pasando? En medio de las placas hay un chingo de fotones virtuales los cuáles hacen creer a las placas que la opuesta está cargada y por ende se crea una fuerza neta entre ellas, esto crea la atracción o la repulsión. Lo bonito de este efecto, es que demuestra que la energía del vacío no es un mero artificio conceptual, ya que tiene un impacto en la física que observamos. Por otra parte, puesto que la energía sólo es relevante en diferencias, estableciendo el cero como la energía del vacío, una fluctuación que sea menor a ella puede ser vista como energía relativamente negativa. Esto podría ofrecer un mecanismo para tener energía relativa, lo cual siempre ha sido el sueño húmedo de los escritores de ciencia ficción ya que en varias ocasiones se ha indicado que puede ser usada para estabilizar agujeros de gusano y por tanto permitir viajes entre regiones distantes del universo (teleportación clásica macroscópica).
El gran pedo de este efecto es que en varios niveles nuestra ignorancia queda obliterada por el vacío. Muchos argumentan que la manipulación matemática no se ha hecho apropiadamente, otros argumentan que el efecto no necesariamente por el vacío, sino por un efecto de microcorrientes en las placas. Las mediciones experimentales de este efecto tampoco están libres de crítica ya que las metodologías han tenido el rigor de un cosaco ebrio; no necesariamente por negligencia, sino porque no nos queda claro cómo tratar al vacío, ya que si algo nos enseñó el s. XX es que es la estructura más compleja que ha encontrado la humanidad.
Ésta fue la primera entrega de una saga de dos partes, en la siguiente hablaremos sobre los efectos Aharanov-Bohm, Unruh y los estados theta del vacío.
Estén al pendiente de futuras votaciones con el hashtag: #VotaMacizo, manden todas sus preguntas con #DudaMaciza.