Las 11 dimensiones del Universo (explicadas)

Descifrar los secretos del Universo son los retos muy ambiciosos (y prácticamente inalcanzables) de la historia de la ciencia, pues estamos intentando encontrar la naturaleza más elemental del Todo mediante un pequeño órgano de 1.500 gramos al que llamamos cerebro dentro de un pequeño planeta que no es más que una roca que flota por el espacio.

Y aun así, los seres humanos, tan limitados tanto por nuestra biología como por nuestra conciencia, hemos sido capaces de descubrir innumerables fenómenos sobre el Cosmos. Hemos llegado muy lejos en lo que a conocimiento astronómico y físico se refiere, pero hay una meta que sigue estando ahí: dar con la Teoría del Todo.

Desarrollar una teoría que unifique, por fin, todas las leyes del Universo en una sola, que resuelva el misterio de la naturaleza cuántica de la gravedad y que encuentre el nexo de unión entre dos mundos, el de la relatividad general y el de la mecánica cuántica, que, por ahora, parecen estar inconexos.

Y en este contexto, la Teoría de Cuerdas (y la derivada Teoría M) es una de las más firmes candidatas a explicar la naturaleza más elemental del Universo. ¿El problema? Que nos obliga a presuponer que en el Cosmos existen 11 dimensiones. Prepárate para que te estalle la cabeza, porque hoy nos sumergiremos en un apasionante viaje para descubrir qué se oculta en cada una de estas dimensiones. Vamos allá.

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¿Cuántas dimensiones existen en el Universo y cuáles son?

Antes de empezar, queremos dejar muy claro que todos somos seres tridimensionales (y los físicos, pese a ser tan peculiares, también), por lo que estamos limitados por estas 3 dimensiones y no podemos percibir, ver ni interactuar con las otras (supuestas) dimensiones.

Con esto queremos decir que las dimensiones extra, más allá de la cuarta, son hipótesis**, marcos teóricos que necesitamos para que las teorías de supercuerdas funcionen. Y como funcionan ya que las leyes matemáticas nos dicen “esto encaja”, los físicos teorizan que, en efecto, pueden haber hasta 11 dimensiones en el Universo. Y no te quejes, porque hasta hace unos años, necesitaban 26 para que la teoría de cuerdas no se viniera abajo.

Pero, ¿qué es una dimensión? Justo la pregunta que no queríamos que hicieras. Una dimensión se define como el número mínimo de coordenadas necesarias para indicar un punto en ella. Si no se ha entendido, tranquilo. Digamos que una dimensión denota el grado de libertad que un cuerpo puede tomar en el espacio-tiempo.

Es decir, una dimensión hace referencia a la “cantidad” de direcciones que un objeto puede seguir en el Universo. A más dimensiones, menos limitado está su movimiento dentro del tejido espacio-temporal. ¿Se ha entendido un poco mejor? Si es que sí, perfecto. Si es que no, no te preocupes, ahora empezaremos nuestro viaje y, al menos hasta la cuarta dimensión, todo quedará claro. Más allá de la cuarta, no podemos prometer nada más allá de que nos volará la cabeza.

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La primera dimensión: longitud

Empecemos por la primera dimensión. Y no creas que por ser “la primera” será la más sencilla. No lo es. Tú no eres un ser de una dimensión ni vives en un Universo de una dimensión, así que tu cerebro no es capaz de imaginarla realmente.

Aun así, ¿qué es la primera dimensión? La primera dimensión es el grado más pequeño de libertad dentro del espacio (todavía no hemos añadido el tiempo así que no hablaremos de espacio-tiempo), pues es básicamente una línea que une dos puntos de forma únicamente longitudinal. La primera dimensión, pues, es una línea con profundidad pero sin anchura ni altura. Las cuerdas que, de acuerdo a la Teoría de Cuerdas, conformarían la naturaleza elemental del Cosmos serían hilos unidimensionales. Pero no nos vayamos del tema.

La segunda dimensión: anchura

Nos acercamos un poco más a la naturaleza espacial que conocemos. Cada vez que subimos una dimensión, tenemos que imaginar que “añadimos una línea más” a nuestro Universo. En este caso, en la segunda, sumamos una línea espacial a la primera. Por lo tanto, ahora sumamos una nueva dimensión que es la anchura.

Un objeto de dos dimensiones tiene tanto longitud como anchura, pero sigue sin tener altura. La segunda dimensión, pues, es un plano, una superficie bidimensional que no tiene altura. Es totalmente plano. Esto se puede entender mejor. Sigamos.

La tercera dimensión: altura

La dimensión en la que nos sentimos como en casa. Nuestro espacio es de tres dimensiones. Y esta vez, de nuevo, debemos añadir una nueva línea en el espacio. A la longitud y a la anchura sumamos una tercera dimensión que es la altura.

Por lo tanto, un cuerpo tridimensional tiene longitud, anchura y altura. Como tú, tu casa, la Tierra o cualquier cuerpo del Universo observable. En el Cosmos con el que nosotros interactuamos, los objetos son de tres dimensiones y nos movemos en un espacio también tridimensional. Solo tienes que mirar a tu alrededor para comprender esta dimensión. Pero nuestro viaje no ha hecho más que empezar.

La cuarta dimensión: tiempo

La última dimensión que nuestro cerebro es capaz de comprender. El tiempo es la cuarta dimensión. Y aunque esto pueda resultar extraño, si nos ponemos en contexto, es muy fácil de entender. Año 1915. Albert Einstein publica la famosa Teoría de la Relatividad General. Y en ella, una de las cosas que propuso fue que el tiempo no es algo absoluto, sino relativo.

Cada cuerpo del Universo (en realidad, cada partícula de cada cuerpo) se mueve por el tiempo a una velocidad distinta dependiendo de su velocidad relativa respecto a otros objetos y de la intensidad del campo gravitatorio al que está expuesto. El tiempo es relativo. Es modificable. Y “modificable” implica que hay libertad a la hora de fluir por él.

Y como ya hemos dicho, el grado de libertad es intrínseco al concepto de “dimensión”. Einstein estaba afirmando que el espacio y el tiempo (que hasta entonces se consideraba algo absoluto) formaban un único tejido llamado espacio-tiempo.

Seguimos sin tener ni idea de qué es exactamente el tiempo, más allá de que es algo que siempre nos impulsa hacia el futuro. Lo que sí sabemos es que es una dimensión más, por lo que a las tres dimensiones espaciales de antes debemos añadir una nueva “línea” que es el tiempo.

En este sentido, el tiempo es una dimensión temporal que conformaría un espacio-tiempo de cuatro dimensiones en el que, en caso de ser seres tetradimensionales, podríamos ver todas las infinitas variaciones tridimensionales que un objeto sigue a lo largo de todo el tiempo del Universo.

La cuarta dimensión, pues, es aquella que nos da libertad para movernos por el tiempo. Esta cuarta dimensión es una colección de sucesos que ocurren (que han ocurrido y que ocurrirán) en las tres dimensiones espaciales. Si ya te está explotando la cabeza, relájate un rato y vuelve, porque ahora sí que vienen curvas.

La quinta dimensión: tiempo bidimensional

Si esperabas que te dijéramos exactamente en qué consiste la quinta, la sexta, la séptima, la octava y la novena dimensión, lo sentimos muchísimo. No podemos. Nadie puede, en realidad. Recuerda que somos seres tridimensionales que, pese a no poder moverse en las cuatro dimensiones, sí que viven en un Universo con un tejido espacio-temporal, por lo que el tiempo (la cuarta dimensión) podemos (más o menos) entenderlo.

A partir de la quinta dimensión, es totalmente imposible. Pero intentémoslo. ¿Cómo hemos ido siempre “saltando” de una dimensión a otra? Añadiendo “líneas”, ¿verdad? Pues ahora, para pasar de la cuarta a la quinta, tenemos que hacer lo mismo. Qué fácil suena…

Al añadir una dimensión más a la cuarta (el tiempo), lo que pasa es que dejamos de tener un tiempo unidimensional a tener un tiempo bidimensional (como lo que sucedía al saltar de la primera dimensión física a la segunda). Exacto. Hemos conseguido un plano temporal. El tiempo deja de ser una línea que une dos sucesos temporales (con todos los infinitos sucesos que hay en medio) y pasa a ser un plano con un grado mayor de libertad.

Si fuéramos seres pentadimensionales, ya no solo nos podríamos mover por el tiempo, sino que tendríamos la capacidad de elegir nuestro futuro. Tendríamos acceso a cualquier suceso tridimensional dentro del plano temporal (dos dimensiones del tiempo) por el que nos desplazamos.

Los seres tetradimensionales (cuatro dimensiones) podían elegir en qué punto del tiempo de su marcada vida desplazarse (no tiene libertad de modificar su futuro). Uno pentadimensional (cinco dimensiones), no tiene nada marcado, sino que todas las posibilidades temporales y físicas se abren ante él. La quinta dimensión permite moverse por el pasado, el presente y el futuro (realmente ya no tiene sentido hablar de estos tres conceptos porque todo se mezcla) y por todas las posibilidades dentro de ese universo temporalmente bidimensional y físicamente tridimensional. Nos estamos volviendo locos y solo vamos por la quinta, sí.

La sexta dimensión: tiempo tridimensional

¿Vamos a por la sexta? Venga. El mismo procedimiento. Añadimos una línea más a la quinta dimensión. ¿Y qué tenemos? Pues algo así como un tiempo tridimensional. Lo típico. Hemos añadido un grado de libertad más, así que ahora ya no solo nos podríamos mover a nuestras anchas por un plano temporal, sino que podríamos estar viviendo dos futuros (o dos pasados o dos presentes) diferentes al mismo tiempo. Una persona hexadimensional, estaría en la guardería y casándose al mismo tiempo. ¿Sentido? Ninguno. Es lo que hay.

La séptima dimensión: unir Universos hexadimensionales

¿Vamos a por la séptima? Venga. Y ahora, ¿repetimos el proceso de añadir una línea? No. Ojalá. Ahora debemos convertir la sexta dimensión y sus tres dimensiones espaciales y tres dimensiones temporales en un punto. Sí, como lo oyes. Tenemos que compactar la sexta dimensión en un punto.

¿Para hacer qué? Pues para unir este punto con otro punto y así obtener una línea unidimensional que une ambas realidades hexadimensionales. Obtenemos así la séptima dimensión: una línea entre dos puntos con infinitos puntos entre ellos en la que cada uno de estos puntos es un Universo diferente, con todas sus posibles combinaciones temporales y físicas. La realidad heptadimensional es una sucesión de todos los posibles Universos. Imposible complicarlo más, ¿verdad? No. Créeme que es posible.

La octava dimensión: un plano de Universos heptadimensionales

¿Vamos a por la octava? Qué remedio… Ahora sí que repetiremos el proceso de añadir una línea más a la previa dimensión. Por ello, a nuestra séptima dimensión (que realmente era una línea, el problema es que cada punto de esta línea era un Universo hexadimensional) le sumaremos un grado de libertad más.

En este sentido, pasaremos de tener una línea unidimensional (que encierra una realidad de siete dimensiones) a, como sucedía cuando pasábamos de la primera a la segunda dimensión, a tener un plano espacio-temporal. La octava dimensión, pues, es un plano con todas las posibles combinaciones de Universos de siete dimensiones por el que unos hipotéticos seres octadimensionales podrían moverse a sus anchas. No sé ni qué decir. Bueno, pues esto es la octava dimensión.

La novena dimensión: un espacio 3-D en una realidad octadimensional

¿Pero es que no se acabará nunca esto? Venga, vamos a por la novena. Y, evidentemente, compliquemos las cosas. A la octava dimensión tendríamos que añadirle un grado de libertad más. Así que hagámoslo.

Si a un plano le sumamos una línea más, ¿qué tenemos? Exacto. Un espacio de tres dimensiones. Por lo tanto, a la realidad octadimensional estamos añadiendo un componente tridimensional. Un ser nonadimensional (nueve dimensiones) podría estar viviendo simultáneamente todas las posibilidades dentro de los Universos de ocho dimensiones. Yo ya me he perdido totalmente. Pero sigamos.

La décima dimensión: la Teoría de Cuerdas

Llegamos casi al final de nuestro viaje interdimensional. La décima dimensión es una realidad espacio-temporal necesaria para que los cálculos matemáticos de la Teoría de Cuerdas no se vengan abajo y consistiría en tomar la novena dimensión y compactarla en un punto. En este punto están comprimidos todos los Universos nonadimensionales (con todas sus posibles combinaciones) en una realidad decadimensional que consiste en un punto espacio-temporal.

La Teoría de Cuerdas nos dice que la naturaleza más elemental de nuestra realidad tridimensional serían cuerdas (hilos) unidimensionales que vibran en esta décima dimensión. La existencia de estas entidades indivisibles permite explicar la naturaleza fundamental de todas las fuerzas del Universo y comprender, por primera vez, la existencia cuántica de la gravedad. Y es que estas cuerdas que se desplazan por un Universo de diez dimensiones explicaría cómo se transmite la atracción gravitatoria en el Cosmos.

• Para saber más: “¿Qué es la Teoría de Cuerdas? Definición y principios”

La undécima dimensión: la Teoría M

¿Creías que era imposible complicarlo más? Pues no. Es posible. Vaya que si lo es. La Teoría de Cuerdas, dentro de su complejidad, es relativamente sencilla. Es demasiado atractiva. Tiene que tener un punto débil. Y lo tiene. Y es que dentro de ella hay cinco marcos teóricos (cinco teorías de cuerdas) que no están unificados.

Y en este contexto, para solucionar este problema y unificar las cinco teorías de cuerdas en una sola, se desarrolló la Teoría M. ¿Y qué hicieron para solucionarlo? Pues nada, lo de siempre: añadir una dimensión más. Al punto compactado que era la dimensión número diez añadimos un grado de libertad más, dando lugar así a una línea que une todas las posibles combinaciones de Universos decadimensionales.

La existencia de una undécima dimensión hace que las cuerdas unidimensionales puedan plegarse formando unas hipersuperficies de entre 0 y 9 dimensiones conocidas como branas que sirven como punto de anclaje para las cuerdas de una dimensión. Lo que son cuerdas en la dimensión 10, pasan a ser membranas en la dimensión 11. En este hiperespacio, podría haber tantos Universos como combinaciones de branas sea posible. Y se estima que hay 10 elevado a 500 posibilidades. Pero vamos, que nosotros vivimos tranquilamente en tres dimensiones. No sufras por las siete extra. Ya sufrirán los físicos.

• Para saber más: “¿Qué es la Teoría M? Definición y principios”