Primeros atisbos de la cuarta dimensión

Las matemáticas parecen no estar de acuerdo con las tres dimensiones físicas de nuestro mundo, ya son muchos los científicos que argumentan que la realidad podría estar compuesta por al menos cuatro dimensiones espaciales. Por no hablar de la Teoría de Cuerdas, que llega incluso a postular la existencia de hasta diez dimensiones diferentes.

Lamentablemente, se trata de ideas y conceptos teóricos, que funcionan bien en las ecuaciones de los físicos pero que se resisten a ser probadas en laboratorio. Hasta ahora. Un reciente experimento llevado a cabo por dos laboratorios independientes, uno en Suiza y otro en Estados Unidos muestra, en efecto, una vía por la cual sería posible observar fenómenos de dimensiones superiores desde un sistema de dimensiones inferiores. O, en otras palabras, ser capaces de tener un atisbo de la cuarta dimensión desde nuestro mundo esencialmente tridimensional. Ambos experimentos se han publicado recientemente en Nature.

Por supuesto, los experimentos se han llevado a cabo en el inhóspito terreno de las partículas subatómicas, un mundo microscópico con sus propias reglas (descritas por la Mecánica Cuántica), donde las leyes de la Física tradicional dejan de funcionar y en el que las partículas de las que todos estamos hechos son capaces de hacer cosas extraordinarias.

Cada uno de los dos laboratorios ideó su propia configuración experimental, la primera con átomos ultrafríos y la segunda con partículas de luz (fotones), algo que les permitió vislumbrar la cuarta dimensión espacial en virtud del efecto Hall cuántico, la versión cuántica del conocido efecto Hall de los campos eléctricos.

Para comprender mejor el trabajo de los investigadores, imaginemos que proyectamos la sombra de un objeto tridimensional, por ejemplo un cubo, sobre una superficie de solo dos dimensiones, como una hoja de papel. El resultado será un cuadrado, y aunque la sombra no tiene profundidad, aún permite aprender muchas cosas del objeto de tres dimensiones (el cubo) que la proyecta. Según el mismo razonamiento, el propio cubo sería a su vez una proyección tridimensional (una sombra) de un objeto de cuatro dimensiones, un “hipercubo” que no podemos descifrar ni percibir, de la misma forma en que un ser de solo dos dimensiones no podría nunca visualizar el cubo en 3D y tendría que conformarse con la sombra en forma de cuadrado.

El efecto Hall se manifiesta cuando partículas con carga eléctrica se mueven en un plano bidimensional en presencia de un campo magnético. El campo desvía las partículas en una dirección perpendicular a la de su movimiento. Lo cual se puede leer como un voltaje Hall transversal, que solo puede tomar ciertos valores cuantificados. Dichos valores son idénticos independientemente de las propiedades específicas de la muestra experimental. Además, los científicos han demostrado que este efecto cuántico no puede tener lugar en sistemas tridimensionales.

En definitiva, ambos experimentos demuestran cómo se vería un efecto si ocurriera en cuatro dimensiones, aunque eso, según los investigadores, no constituye una prueba de que un sistema de cuatro dimensiones genuino se comporte efectivamente del modo observado.

A pesar de ello, este tipo de investigaciones científicas podría ayudar a desentrañar aspectos de la Teoría de cuerdas, según los cuales muchas dimensiones superiores se “comprimieron” en el pasado de tal manera que en la actualidad solo existe el mundo tridimensional que vemos a nuestro alrededor.