El divulgador científico Carl Sagan ya lo decía: no podemos experimentar la cuarta dimensión. Pero vaya que podemos pensarla. Y ese ha sido motivo de fascinación para la ciencia desde que la primera pista sobre otras dimensiones fue revelada por Albert Einstein y su teoría de la relatividad espacial. Aun así, eso no nos ha impedido buscar evidencia de dimensiones más altas.

Hasta ahora, se tiene evidencia de la existencia de una cuarta dimensión. Incluso ha sido posible elaborar modelos gráficos, como el del hipercubo: un cubo dentro de un cubo. Pero más allá de metáforas, los científicos creen que podemos arribar a la cuarta dimensión, ­al menos matemáticamente.

Esto es lo que hicieron los científicos detrás de dos experimentos conducidos simultáneamente en Estados Unidos y Europa y publicados en la revista Nature.

En estas pruebas, los investigadores utilizaron como premisa el efecto Hall, el cual ocurre al colocar un campo magnético perpendicular a un material que esté conduciendo corriente, produciendo que los electrones sean arrastrados a los lados. Es decir: los electrones quedan atrapados en un sistema de dos dimensiones, pues sólo pueden moverse de un lado a otro. Los científicos encontraron que este efecto, matemáticamente, también podría suceder en un sistema de cuatro dimensiones. ¿Por qué?

Imaginemos nuestra sombra: ésta es evidentemente plana, de dos dimensiones. Pero lo que la ocasiona es nuestra propia figura de tres dimensiones. La hipótesis de los físicos era que, a partir de experimentos hechos al interior de diseños de ingeniería con configuraciones bidimensionales, se podían simular los efectos de la cuarta dimensión y estudiar sus “sombras” tridimensionales, producidas por las partículas en sistemas de dos dimensiones. Y como el efecto Hall puede realizarse a nivel cuántico, pensaron que podrían experimentar sobre los átomos y sus sistemas dimensionales por medio de éste.

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Así es como podemos arribar a la cuarta dimensión… por ahora

  • Los físicos europeos crearon un sistema 2D con átomos del metal rubidio llevados al cero absoluto (a la inmovilidad) y con límites establecidos por láser. En este sistema los científicos lograron simular el transporte de cargas eléctricas, aunque los átomos no estaban cargados.
  • Los físicos estadounidenses crearon un sistema con partículas ligeras, en el cual la luz pasaba por un cristal capaz de controlar ondas de luz con el efecto Hall cuántico. En este sistema la luz tuvo que viajar entre ambos puntos, pero los científicos lograron que los fotones saltaran hacia los bordes opuestos y las esquinas de su sistema.
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Ilustración del paso de la luz a través de una matriz bidimensional de guía de ondas. La luz que fluye a través del dispositivo se comporta de acuerdo con las predicciones del efecto Hall cuántico. (Mikael Rechtsman/Universidad Estatal de Pensilvania)

Mediante este sistema de “dimensiones inferiores” es como los físicos piensan que podemos arribar a la cuarta dimensión, por lo menos desde la perspectiva matemática y física. Pero se espera que estos hallazgos funcionen en nuestra despechada tercera dimensión, y que una nueva física aplicada a la cuarta dimensión ayude a elaborar dispositivos para usar las ventajas de mayores dimensiones en otras más bajas, como la nuestra.

Esto es aún más emocionante si pensamos que el universo no es sólo un universo (es decir, por su etimología, uno y todo lo que le rodea) sino un multiverso, el cual se cree que tiene 11 dimensiones. Según las teorías de los físicos, si hubiese más dimensiones, el universo colapsaría.

¿Será que en algún momento los nuevos aportes de la física nos llevarán a explorar, metafórica y matemáticamente, esos otros desconocidos pasajes?

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*Imágenes: 1) Gavin Potenza; 3, 5) Paccinetti