Ilustración de objetos masivos deformando el espacio-tiempo
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Una prueba matemática para la naturaleza de espacio-tiempo -El tejido de la realidad física-puede ser el primer paso hacia los nuevos dispositivos similares a la computadora que procesan información utilizando la gravedad.
¿Es el espacio-tiempo una extensión inmutable, o se puede deformar de manera que afecte una señal que viaja a través de ella? De acuerdo a Albert EinsteinLa teoría de relatividad especiales estático, pero su teoría de relatividad general revela algo completamente diferente. En este marco, los objetos masivos hacen que el espacio-tiempo sea hoy y curva, como cuando una pelota se deja caer sobre una hoja tensa, lo que podría cambiar el camino de una señal que se mueve cerca.
Eleftherios-emis tselentis en la Escuela Politécnica de Bruselas en Bélgica y Ämin baumeler En la Universidad de Lugano en Suiza, ahora ha desarrollado una prueba matemática para si el espacio-tiempo en cualquier región determinada no cambia o no.
Analizaron un escenario en el que tres o más personas intercambian información mediante el mensaje. Preguntaron si es posible saber si una de las personas, apodada Alice, Bob y Charlie, podría cambiar la forma en que viaja la información al deformar el espacio-tiempo. ¿Podría Alice recibir un mensaje destinado a Bob porque la región de espacio-tiempo en la que recorrió la señal se distorsionó? ¿Podría revertir la causalidad de Charlie y Bob, para que Bob pueda recibir una respuesta de Charlie antes de enviarlo un mensaje, jugando con el espacio-tiempo cerca de ella?
Tselentis y Baumeler obtuvieron una ecuación que podría ayudar a Alice, Bob y Charlie saber cuándo son posibles estas situaciones. Después de varias rondas de enviar mensajes entre sí, podrían contar quién recibió qué mensaje cuando, luego enchufar esos datos a la ecuación.
El resultado revelaría si se habían estado comunicando en un entorno donde manipular el espacio-tiempo era una opción. Este marco matemático fue lo suficientemente general como para que el trío no tuviera que saber nada sobre dónde están en el espacio o usar ningún dispositivo de mensajería no estándar.
Baumeler dice que la relatividad general se entendió como una descripción exitosa de nuestra realidad física durante décadas, pero aún carecemos de una rigurosa conexión matemática entre cambiar el espacio-tiempo y el flujo de información. Comprender el flujo de información y los conceptos relacionados forma los cimientos de la informática.
En este sentido, dice, el trabajo de su equipo puede ser un paso muy temprano hacia el uso de efectos gravitacionales, moviendo masas y distorsionando el espacio-tiempo, para el cálculo.
“Si vamos a usar los misterios de la física para hacer informática, ¿por qué no probar la relatividad general?” dice Pablo Arrighi en la Universidad de París-Saclay en Francia. Él dice que otros investigadores han considerado ideas extremas como tirar una computadora a un agujero negro Entonces, la deformación del espacio-tiempo cerca del borde del agujero negro hace que el tiempo disminuya la velocidad y permita concluir cálculos imposiblemente largos.
Pero la nueva teoría se destaca porque no se centra en ningún dispositivo especial o teoría del espacio, lo que significa que podría aplicarse a una amplia gama de situaciones, dice Arrighi. Sin embargo, construir un dispositivo de “información de gravedad” parece poco práctico, dice.
Tselentis y Baumeler también dicen que se necesita mucho más trabajo antes de que puedan diseñar un dispositivo práctico. Los cálculos en su trabajo reciente se basan en situaciones fantásticas: imagínese a Alice moviendo un planeta entero para sentarse entre Charlie y Bob, por ejemplo. Para que sus ideas encuentren un uso práctico, necesitan comprender mejor los efectos de la gravedad a escamas mucho más pequeñas.
La gravedad produce señales notoriamente débiles para objetos que no son extremadamente masivos, por lo que nunca sientes el efecto de deformar el tiempo en el espacio-tiempo, por ejemplo, un lápiz en tu escritorio. Aún así, algunos dispositivos como relojes hechos de átomos extremadamente fríos puede detectar estos efectos. El desarrollo futuro de tales dispositivos, combinados con avances en las teorías que conectan la gravedad y la información, podría conducir a aplicaciones más prácticas del trabajo matemático de Tselentis y Baumeler.
Su investigación podría iluminar las conexiones entre las formas en que se ocupan diferentes paradigmas (teoría de la información y relatividad especial causalidaddice V. Vilasini en la Universidad de Grenoble Alpes en Francia. Debido a que el nuevo trabajo se involucra con ideas como invertir el orden de los eventos, plantea preguntas sobre nociones aparentemente básicas como qué evento, por ejemplo, Alice presiona un botón para enviar un mensaje, en realidad es, dice ella.
En su opinión, el siguiente paso es integrar más completamente el enfoque de los investigadores con la teoría de la relatividad general, lo que permitiría nuevas investigaciones de la naturaleza del espacio-tiempo.
“¿Podrían fenómenos astrofísicos como las fusiones de agujeros negros, que producen ondas gravitacionales que alcanzan la Tierra, contienen firmas físicamente significativas del tipo de correlaciones estudiadas en este trabajo, y esto podría permitirnos estudiar cómo deforman el espacio-tiempo?” Ella pregunta.
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