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Cómics para explicar la física espacial

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Punto: Estoy tan aburrido.
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Punto: "Estoy tan aburrido."

Un espacio con cero dimensiones es un solo punto. Si vivieses en un espacio cero-dimensional estarías atrapado sin ningún sitio a donde ir ni nada que hacer.
¡Hola!
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"¡Hola!"

Un espacio unidimensional es una serie de puntos que son vecinos. Si te movieses en la primera dimensión, te irías encontrando cada vez en uno de esos puntos. Es lo que llamamos una línea.
¡Wheee!
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"¡Wheee!"

Un espacio bidimensional es una serie de líneas colindantes. Si te movieses en la segunda dimensión, te encontrarías cada vez en una línea diferente. Es lo que llamamos un plano.
¡Genial!
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"¡Genial!"

Un espacio tridimensional es una serie de planos contiguos. Si te mueves a través de la tercera dimensión, te mueves de un plano a otro diferente. Es lo que llamamos, de hecho, el espacio.
¡Guau!
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"¡Guau!"

Un espacio cuatridimensional es una serie de espacios contiguos (Te estarás preguntando: ¿pero la cuarta dimensión no es el tiempo? En seguida llegamos a esa parte). El caso es que si te mueves en la cuarta dimensión, irás de un espacio a otro distinto. Es así de sencillo, pero visualizarlo no es tan fácil.
No lo pillo.
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"No lo pillo."

Igual que en la primera dimensión, cada punto de un cubo en 4 dimensiones debería estar 'tocando' el punto correspondiente de los cubos adyacentes. Sin embargo, si tratamos de dibujarlo así, con todos los cubos uno sobre otro, solo nos sale un revoltijo.
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Y francamente, los cubos ya son bastante complejos de dibujar.
Este teseracto de Rubik es demasiado difícil.
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"Este teseracto de Rubik es demasiado difícil."

Se han intentado todo tipo de trucos para representar formas en 4D, algunas más efectivas que otras. Una de las más populares es mostrar la cuarta dimensión, digamos, en retroceso hacia el centro del objeto. Esta es una versión en 4D de un dibujo en perspectiva.
De todas las dimensiones a través de las que podría haber sido empujado de forma inexorable durante toda mi vida, quizá el 'tiempo' no sea la peor
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"De todas las dimensiones a través de las que podría haber sido empujado de forma inexorable durante toda mi vida, quizá el 'tiempo' no sea la peor"

El tiempo siempre es algo confuso. Es una dimensión, pero para nosotros los humano es un poco diferente respecto a las dimensiones espaciales. Por eso a veces no lo incluimos cuando las contamos. La razón por la que es diferente es obvia: te puedes mover hacia delante y hacia atrás en las otras tres dimensiones, pero durante toda tu vida eres empujado hacia delante de forma constante e irreversible a través de la dimensión temporal.
Algunas cosas con distinto número de dimensiones
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Algunas cosas con distinto número de dimensiones

Cuando hablamos de cosas en cuatro dimensiones nos solemos referir a las cuatro del espacio y, opcionalmente, una de tiempo. De forma que una criatura cuatridimensional existiría realmente en cinco dimensiones. Los humanos solo percibimos tres de ellas, pero algunas veces incluimos el tiempo y nos llamamos a nosotros mismos cuatridimensionales. Es una ambigüedad del lenguaje, no hay más.
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La idea de que el tiempo es una dimensión no es tan extraña: a veces utilizamos una dimensión espacial para sustituir una temporal cuando queremos dibujar algo. Si en una representación como las de arriba ambos ejes simbolizan el espacio, lo llamamos mapa. Si una es espacio y la otra tiempo, lo llamamos gráfica.
Técnicamente esto es una película en 4D, porque el tiempo también es una dimensión.
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"Técnicamente esto es una película en 4D, porque el tiempo también es una dimensión."

Las películas y los cómics son distintos. Las primeras usan el cambio en la dimensión temporal, mientras que los segundos son estáticos. Así, las películas tienen una dimensión de tiempo, mientras que los cómics tienen cero. Ambos tienen dos dimensiones espaciales, porque están diseñadas para ser proyectadas en la superficie bidimensional de nuestras retinas. Las películas en 3D no son realmente tridimensionales. Son imágenes 2D muy efectivas con un poco más de información sobre su profundidad.
¿Qué es esa pila de imágenes? Yo siendo mordido en la cara
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"¿Qué es esa pila de imágenes?" "Yo siendo mordido en la cara"

A menudo queremos mostrar imágenes de algo que cambia con el tiempo. Por ejemplo, alguien tratando de acariciar una ardilla. En ese caso, tienes que tener en cuenta al menos tres dimensiones: dos para mostrar la imagen de la escena, y cómo ésta se desarrolla en el tiempo, lo que suma otra más. Las películas y los cómics resuelven este problema de forma distinta.
¿Qué es esa pila de imágenes? Yo siendo mordido en la cara
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"¿Qué es esa pila de imágenes?" "Yo siendo mordido en la cara"

Las películas muestran los cambios con el tiempo haciendo cambiar la imagen con el tiempo. Muestran el paso del tiempo utilizando el propio tiempo. También se podría utilizar la tercera dimensión temporal apilando todas las imágenes una sobre otra haciendo un cubo. No lo solemos hacer, en parte porque requeriría una impresora 3D y en parte porque nuestras retinas 2D no ven dentro del cubo. Si hay demasiados objetos se bloquean entre ellos y no podemos verlos todos a la vez.
Eres un extraño gatito. ¡Ven gatito!
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"Eres un extraño gatito. ¡Ven gatito!"

Esto es lo que hacen los cómics. Reutilizan uno de las dos dimensiones espaciales para representar el tiempo: un pequeño paso hacia un lado representa un movimiento en el espacio, pero un paso mayor representa un movimiento en el tiempo. Para hacer sitio a una dimensión, tienes que renunciar a otra. Al limitar el tamaño de las viñetas, pierdes algo de hueco para la dimensión espacial, pero lo ganas para representar el tiempo.
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Para un ser con mayor concepción espacia, nuestro espacio cuatridimensional quizá se parezca nuestros cómics: quizá vean nuestra realidad esparcida ante ellos, tanto tiempo como espacio. Pero a diferencia de los cómics, ellos no verían una representación del tiempo, sino el tiempo mismo. Podrían tocar una de las "viñetas" y ver cómo los cambios se propagan en las siguientes.
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Quizá nuestro universo tenga cuatro dimensiones. O cinco, como propone la geometría curvada de Lisa Randall. O quizá la mejor forma de concebir el espacio es como un holograma en una superficie 2D, como dice Leonard Duddkind. Este artículo es 2D, atrapado en esta superficie plana y estática. No cambia, pero dentro de sus límites, podemos hablar de profundidad, altura y tiempo. Solo hace falta la imágen adecuada.
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El espacio ordinario es demasiado grande como para hacerse una idea. Pero un mundo en más dimensiones es grande a una escala completamente distinta. Un espacio en cuatro dimensiones de demasiado grande para que lo procesen nuestros cerebros tridimensionales. Para lograrlo, hemos tenido que suprimir una dimensión, imaginando el espacio como una superficie plana.
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Carl Sagan descirbió nuestro planeta como una "partícula solitaria envuelta en la gran oscuridad cósmica". Quizá el espacio-tiempo cuatridimensional de nuestro universo, igual que una pequeña burbuja o una hoja aleteante, flote envuelto en una oscuridad cósmica aún mayor, de cinco dimensiones.
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Quizá otros universos pasen flotando junto al nuestro, a lo mejor incluso chocan. Hoy los astrónomos buscar rastros y cicatrices que podrían haber dejado esos choques, en busca de pistas. ¿Cuántas dimensiones hay ahí fuera? ¿Cómo de antiguo es el tiempo? ¿Cómo de profunda es la oscuridad que nos rodea?

"Es dificíl hacerse una idea de qué son las distintas dimensiones en física. Una forma de conseguirlo es pensar en la diferencia que hay entre una película y un cómic. Vamos allá".

Randall Munroe es el autor de la tira cómica xkcd, una serie que publica en internet de forma periódica compuesta por simples viñetas en las que explica con sencillez y humor desde situaciones cotidianas hasta complejas cuestiones científicas. No en vano, hasta 2006 trabajó en temas de robótica para la NASA.

Durante la compleja operación de aterrizaje del módulo Philae sobre el cometa 67P, Munroe fue publicando hasta 142 dibujos que recogían toda la tensión, la incertidumbre y la euforia vivida por los espectadores. La relación materno-filial que imaginó entre Rosetta y Philae enternecieron a más de uno.

Ahora, Wired publica una nueva serie, en la que Munroe vuelve a hacer gala de su talento para explicar conceptos con unos cuantos trazos. 

Aclaración: los textos que acompañan las viñetas están traducidos directamente de los publicados por Randall Munroe.

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