Leo en Ciencia Kanija que el investigador Igor Smolyaninov ha logrado simular un universo en el laboratorio utilizando metamateriales.
Los metamateriales son unos materiales con unas propiedades ópticas totalmente fuera de lo común que permiten utilizarlos en aplicaciones como la creación de capas de invisibilidad. Sin embargo se da la circunstancia de que las matemáticas que describen el comportamiento de la luz en un metamaterial son muy similares a las matemáticas de la relatividad, lo que significa que los metamateriales se pueden utilizar para simular el espacio-tiempo relativista.
Simulación de un espacio tiempo con 2 dimensiones espaciales y una dimensión temporal
El experimento de Smolyaninov consiste en la creación de un metamaterial en el que las coordenadas X e Y simulan el espacio y la coordenada Z simula el tiempo; es decir, la luz se mueve por este metamaterial de la misma manera como lo haría por un universo con dos dimensiones espaciales y una dimensión temporal.
La importancia de este experimento reside en que permite estudiar la naturaleza del tiempo y, aun mas interesante, estudiar si es posible crear un máquina del tiempo.
– La naturaleza del tiempo
Uno de los grandes misterios de la física moderna es que la única ley natural vinculada al tiempo es la 2a ley de la termodinámica (la entropía), todas las demás son independientes de la dirección del tiempo. Por poner un ejemplo, si combinamos una molécula de oxígeno con un átomo de carbono, obtendremos una molécula de CO2 y algo de energía; y si tomamos esta energía y esta molécula y las volvemos a combinar, el CO2 se romperá produciendo de nuevo oxígeno y carbono. Es decir, los procesos físicos son reversibles, podemos ejecutarlos en cualquiera de los dos sentidos.
La excepción son aquellos procesos donde entra en juego la termodinámica, esos procesos si que son irreversibles; por ejemplo, es muy fácil convertir un huevo en una tortilla, pero es imposible convertir una tortilla en un huevo. Por esta razón los físicos siempre han vinculado el tiempo con la termodinámica y la entropía, aunque desconocen la naturaleza de esta conexión.
Smolyaninov cree haber encontrado esa conexión. En su universo de juguete observó fenómenos que son equivalentes a la entropía en el universo real, y también observo que su «entropía de juguete» se originaba por las imperfecciones y defectos del metamaterial con el que estaba construido su «universo». Esto significa que la entropía tendría su origen en las imperfecciones en la estructura del espacio-tiempo.
– Los viajes en el tiempo
Otra pregunta que Smolyaninov ha intentado contestar es si son posibles los viajes a través del tiempo. Para ello, el investigador estudió la posibilidad de construir un camino circular que llevara un rayo de luz a una posición anterior en su universo de juguete; estás curvas se pueden construir, pero no tienen naturaleza temporal por lo que no sirven para volver a un punto espacio-temporal anterior. En consecuencia, los viajes en el tiempo son imposibles.
Aunque no está totalmente claro que las leyes que rigen el espacio-tiempo sean idénticas a las que rigen los metamateriales, el trabajo de Smolyaninov solo puede calificarse de impresionante. Este investigador ha construido la maqueta de un universo y ha logrado analizar sus propiedades, un logro que abre todo un nuevo campo de trabajo para los cosmólogos.
FUENTE: Technology Review.
VISTO EN: Ciencia Kanija.
