El espaciotiempo interpretado como un superfluido en Physical Review Letters

Dibujo20140619 wave interference

La naturaleza cuántica del espaciotiempo es la incógnita que resolverá una teoría cuántica de la gravedad. Las observaciones astrofísicas y cosmológicas nos permiten explorar las propiedades del espaciotiempo a gran escala. Se publica en Physical Review Letters que dichas propiedades apuntan a que el espaciotiempo se comporta como un superfluido.

Una hipótesis teórica muy sugerente que nos trae a colación Clara Moskowitz, “‘Superfluid spacetime’ points to unification of physics. Thinking of space and time as a liquid might help reconcile quantum mechanics and relativity,” Nature, News, 19 Jun 2014. El artículo técnico es Stefano Liberati, Luca Maccione, “Astrophysical Constraints on Planck Scale Dissipative Phenomena,” Phys. Rev. Lett. 112: 151301, 14 Apr 2014; arXiv:1309.7296 [gr-qc].

Liberati y Maccione desarrollan un modelo hidrodinámico para el espaciotiempo y estiman el “índice de refracción efectivo” de este medio transparente para los fotones a partir de su camino libre medio. Usan datos experimentales para supernovas en la Nebulosa del Cangrejo (M1 o NGC 1952). Forzando esta analogía, estiman la “viscosidad” del espaciotiempo, llegando a la conclusión, quizás obvia, de que dicha viscosidad es nula. Por tanto, el espaciotiempo se comporta como un superfluido.

Hay que recordar que un superfluido a nivel clásico emerge a partir de un campo cuántico escalar complejo con una simetría U(1) rota asociada a su fase (compleja). Los autores sugieren entre líneas que las partículas de este campo escalar serían análogas a las moléculas de H2O en el agua líquida y se comportarían como “moléculas” de espaciotiempo. Por cierto, ya que estamos hablando de superfluidos, recomiendo la Klein Lecture del premio Nobel Franck Wilczek en youtube (70 min).

Dibujo20140618 mean free path photons dissipation versus energy - crab nebula - prl

Parece obvio que si el espaciotiempo es un fluido, entonces debe ser un superfluido. En caso contrario, ya se habría observado el efecto de su “viscosidad” en el comportamiento de los fotones de alta energía. El gran problema de esta hipótesis es que recuerda demasiado al éter (luminífero) del siglo XIX. A muchos físicos teóricos les desagrada que un espaciotiempo invariante Lorentz emerja de un éter superfluido que viole la teoría de la relatividad. Sin embargo, no hay que olvidar que en teoría cuántica de campos se puede construir un modelo invariante relativista para un superfluido, evitando las dificultades prácticas y conceptuales del asociadas al éter. La cuestión clave es si es necesario dar un retruque técnico de este tipo (afirmar que la “viscosidad” del espaciotiempo es exactamente cero, en lugar de asumir que el concepto de “viscosidad” no es aplicable al espaciotiempo).

Para la mayoría de los físicos lo sorprendente es que una revista tan prestigiosa como Physical Review Letters haya publicado un artículo como el de Liberati y Maccione. Todo indica que le han marcado un buen gol a los revisores y al editor. Máxime cuando no creo que vaya a recibir muchas citas.

En la blogosfera, el artículo de Liberati y Maccione recibió poca atención cuando apareció en ArXiv en septiembre de 2013. Destaca Sabine Hossenfelder (aka Bee), que le dedicó una entrada elegante y sobria, “What is the viscosity of space-time?,” Backreaction, 21 Oct 2013. Otros no fueron tan sobrios, pero esperaron a que el artículo apareciera en PRL, como SISSA MediaLab, “Liquid spacetime: What if spacetime were a kind of fluid?,” ScienceDaily, 23 Apr 2014.


4 Comentarios

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Francisco R. Villatoro

Iván, no he leído el libro de John A. Macken. Experto en óptica sus conocimientos de física teórica son muy pobres. Ha participado en el concurso FQXi con sus ideas y leí su texto en dicho concurso. Sus ideas apuntan que toda la física del siglo XX es falsa y que la física de Newton es la correcta. Como es obvio, sus ideas no permiten explicar ninguno de los descubrimientos realizados en física durante el siglo XX. Nada más puedo decir.

IvanIvan

Oh, una lástima. Uno siempre con la esperanza de toparse con el próximo Einstein, jaja.

Gracias por su respuesta, saludos.

riemannium

Eso de que el espaciotiempo no tenga viscosidad… Es muy model-dependent. Hay modelos en Cosmología que especulan con la idea de que el espacio-tiempo SEA viscoso, pero que influya sólo a la dinámica global. Por ejemplo, ciertas modificaciones de los modelos unificados basados en el gas de Chaplygin generalizado para una descripción unificada de materia y energía oscura INCLUYEN, aunque ciertamente de forma algo ad hoc, un término de viscosidad. Puedo darte la referencia si lo deseas, aunque es fácil de encontrarla en el arxiv…
La viscosidad es una propiedad fluida que tiene diferentes realizaciones, y más en Física Teórica. Sin embargo, una explicación de la viscosidad espacio-temporal está aún lejos. Yo recuerdo una vez en el Cosmocaixa cómo un imán modificaba la viscosidad de una sustancia que parecía “paté”…Era divertido jugar con ella…JAJAJAJA…

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