Las personas dicen: “Las dimensiones son distintas” cuando algo rebasa sus expectativas o cuando algo no es comprensible. En dichos casos, una dimensión indica un aspecto particular de algo o una manera de considerarlo.
No obstante, existe otra definición para dimensión. En el sentido físico matemático, indica a los espacios como un plano bidimensional o un cubo tridimensional. Y en términos de reconocimiento de dimensiones, podemos decir que estamos en una “dimensión inferior”. Así como los seres en el mundo bidimensional no pueden conocer el mundo tridimensional con precisión, nosotros no podemos percibir los mundos de dimensión superior, en el mundo tridimensional que observamos.
Entonces, ¿cuántas dimensiones existen en el universo? Puede existir una dimensión nueva en el universo que sea completamente diferente de la dimensión que podemos percibir. Por eso los matemáticos y físicos han estado intentando comprender el universo introduciendo varias dimensiones.
Las dimensiones que podemos percibir
Una dimensión se refiere al número de ejes de coordenadas necesarios para representar la posición de los puntos en el espacio en la física matemática. La línea vertical, el plano de coordenadas, y el espacio de coordenadas que aprendimos paso a paso en matemáticas, son representaciones matemáticas de una dimensión. Esto se explica por las magnitudes físicas como la longitud, el área y el volumen.
La dimensión cero es representada por un punto que no tiene longitud, área ni volumen. Por lo tanto, no existe un eje de coordenadas que pueda indicar la posición. Solo hay un eje en una dimensión que tiene longitud, pero no tiene área ni volumen. La posición en la línea recta se muestra en una sola coordenada. Dos dimensiones son un plano, y tienen longitud y área, pero no volumen. La posición en el plano se indica por los valores de las coordenadas que se cruzan desde el eje horizontal y el eje vertical. El espacio tridimensional tiene longitud, área y volumen, y la posición se puede representar por los valores de coordenadas de tres ejes: el eje horizontal, el eje vertical, y un eje más que es el eje perpendicular.
Un nuevo concepto, que surgió de la teoría de la relatividad de Einstein, es el concepto de un espacio-tiempo de cuatro dimensiones. El espacio-tiempo de cuatro dimensiones incluye una cantidad física de tiempo como otra dimensión en el espacio tridimensional. En el pasado, los científicos pensaban que era absurdo incluir la coordenada de tiempo en el espacio tridimensional porque creían que el tiempo fluye equitativamente en todas partes. Sin embargo, en cuanto se publicó la teoría de la relatividad, la perspectiva del tiempo comenzó a cambiar.
De acuerdo con la teoría de la relatividad, el tiempo fluye de manera diferente para los objetos que son lo suficientemente rápidos para alcanzar la velocidad de la luz o en el espacio con mucha gravedad como un agujero negro, y el tiempo y el espacio están conectados entre sí. Por consiguiente, el eje del tiempo puede convertirse en un valor de coordenadas con un nuevo significado por la teoría de la relatividad, y podemos pensar en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones.
Un mundo de dimensiones superiores que no podemos percibir
El matemático Edwin Abbott explica las dimensiones de manera figurativa en su novela Planilandia: una novela de muchas dimensiones. La novela trata sobre el Cuadrado que vive en Planilandia, el mundo bidimensional. Él visita Linealandia, el mundo unidimensional, y Espaciolandia, el mundo tridimensional, y Puntolandia, donde no existe una dimensión, y habla con los habitantes de cada mundo.
Los habitantes de cada mundo están convencidos de que su territorio constituye la totalidad del universo, y comprenden todo según los principios de su mundo. Por ejemplo, Cuadrado visita Linealandia e intenta explicar a las personas de allí la existencia de Planilandia, un mundo de dimensión superior. Sin embargo, los habitantes de Linealandia, que entienden “adelante” y “atrás”, pero que nunca han oído ni imaginado “izquierda” o “derecha”, no creen en lo que Cuadrado dice. Cuadrado va a Espaciolandia y lo considera un mundo misterioso, viendo cosas como “arriba” y “abajo” por primera vez.
Como en la novela, los seres en las dimensiones inferiores no pueden entender completamente las dimensiones superiores. ¿Cómo pueden los seres en el mundo unidimensional, donde solo hay líneas, entender las áreas del mundo bidimensional y el espacio del mundo tridimensional? Para las criaturas que viven en el mundo bidimensional, será imposible entender a las criaturas que viven en el mundo tridimensional que tiene un nuevo espacio llamado “altura”.
Además, es muy pronto para decir que nuestras preguntas sobre el espacio tridimensional y el espacio-tiempo de cuatro dimensiones se han resuelto por completo1.
1. El mundo en el que vivimos generalmente se expresa como un espacio tridimensional, y a veces se le conoce como el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, en donde el tiempo se agrega al mundo tridimensional conforme a la teoría de la relatividad de Einstein.
La última parte de la película Interestelar describe de manera impresionante un mundo de dimensión superior que no puede ser percibido, basado en teorías científicas y la imaginación infinita. Tiene una escena en donde el padre que entra en una dimensión superior a través de un agujero negro, encuentra a su hija en su habitación, en el pasado. Aquellos que vieron la película probablemente se angustiaron cuando el padre puede ver a su hija, mientras que ella no puede verlo a él. Y ella no se da cuenta del mensaje que su padre intenta transmitirle; no puede reconocer a su padre quien está en una dimensión superior porque ella está atrapada en el espacio tridimensional.
El viaje en el tiempo en la cuarta dimensión se convirtió en un gran debate. Aunque las novelas y películas a menudo tratan el tema del viaje en el tiempo, muchos físicos expresan que el viaje en el tiempo en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones es casi imposible. Por ejemplo, supongamos que la persona A viaja al pasado. ¿Pueden la persona A en el pasado y la persona A en el presente existir en el mismo tiempo y espacio? Está en contra de las leyes de la física que dos objetos ocupen el mismo espacio al mismo tiempo2.
2. Si dos objetos existen en el mismo espacio al mismo tiempo, todas las leyes de la física fallan, incluyendo la ley básica de conservación de la materia y energía, en que la suma total de materia y energía del universo es siempre constante.
Imaginando un universo de dimensión superior
Guernica, la pintura de Picasso, es muy interesante. Su método para expresar la estructura tridimensional en un plano bidimensional es único. Las personas en esta pintura tienen la parte frontal del rostro y su perfil, o la parte posterior de la cabeza y la parte frontal del rostro. Él plasmó el espacio de cuatro dimensiones en el lienzo dibujando cada área de las estructuras que observó en varios ángulos. Junto con las apariencias tridimensionales que no se pueden expresar en un plano, parece contener un dolor y desesperación invisibles. Picasso se convirtió en el mejor artista del siglo xx gracias a su imaginación que sobrepasaba la dimensión.
Los sentidos humanos pueden experimentar solo hasta la tercera dimensión. Dado que estamos atrapados en el espacio tridimensional, podemos comprender fácilmente la dimensión cero, y los mundos unidimensional y bidimensional, pero no asimilar un mundo de dimensión superior directamente. Es imposible entender las dimensiones superiores con los pensamientos tridimensionales. Puede ser porque todos nuestros niveles de entendimiento y leyes físicas satisfacen solo el mundo tridimensional.
Con excepción de la materia oscura desconocida y la energía oscura, cuyas existencias se infirieron a partir de las velocidades de rotación de las galaxias y la expansión acelerada del universo, podemos percibir el universo simplemente en un 4 %. A fin de aclarar los fenómenos en el universo que no se pueden explicar plenamente con las leyes de la física tridimensionales, los físicos han llegado a la noción de dimensión; y comenzaron a observar el universo desde el punto de vista de Picasso. La teoría de cuerdas3 y la teoría M4, que se sugirieron para resolver la gravedad, la misión más importante de la física, y para completar la teoría del campo unificado5, explican que el espacio-tiempo está compuesto de dimensiones superiores de hasta diez y once dimensiones. Estas teorías ven las partículas elementales como la vibración de una cuerda o una membrana. Aunque son hipótesis no probadas, existen probabilidades.
3. La teoría de cuerdas explica que la unidad mínima en la naturaleza no es un punto, sino una cuerda que vibra. Explica que la naturaleza de las partículas y la fuerza básica de la naturaleza son determinadas por la forma y la vibración de las cuerdas. También se le denomina “teoría de las supercuerdas”.
4. La teoría M unifica las cinco versiones de la teoría de cuerdas en once dimensiones matemáticamente. Explica que la naturaleza de la materia es la membrana. Por esa razón se denomina “teoría M”.
5. La teoría del campo unificado intenta integrar las cuatro fuerzas fundamentales que existen en el mundo natural: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil como una. La fuerza electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil han sido unificadas en el mundo microscópico, pero la fuerza gravitatoria que expone su existencia solo en el mundo macroscópico, todavía no se ha unificado. Las teorías que surgieron para explicar esto son la teoría de cuerdas y la teoría M.
Con el concepto de dimensión, podríamos explicar el universo que no podemos entender con nuestros sentidos y los fenómenos sobrenaturales que no podemos comprender con nuestra capacidad cognitiva. Ahora percibimos el vasto universo como un simple mundo tridimensional, pero el universo profundo debe de rebosar de imágenes y fenómenos que no comprendemos.
Estamos atrapados en este espacio tridimensional. El mundo del más allá es indescifrable. ¿Cómo podemos ver ese mundo? ¿Quién nos puede hablar de él?
“Conozco a un hombre en Cristo, que hace catorce años (si en el cuerpo, no lo sé; si fuera del cuerpo, no lo sé; Dios lo sabe) fue arrebatado hasta el tercer cielo.” 2 Co. 12:2
“¡Oh profundidad de las riquezas de la sabiduría y de la ciencia de Dios! ¡Cuán insondables son sus juicios, e inescrutables sus caminos!” Ro. 11:33
“Porque toda casa es hecha por alguno; pero el que hizo todas las cosas es Dios.” He. 3:4