Nuestro universo tiene tres dimensiones espaciales y una temporal. Podemos movernos hacia arriba, abajo, izquierda, derecha, adelante y atrás, pero solamente experimentamos una dimensión de tiempo.
Esta característica parece tan natural que pocas veces nos preguntamos por qué funciona así. ¿Por qué existen tres dimensiones espaciales y solamente una temporal?
Ahora, un grupo de físicos de la Universidad de Belgrado, en Serbia, desarrolló un modelo matemático que podría ayudar a responder esa pregunta.
Los investigadores descubrieron que determinadas estructuras geométricas pueden organizarse espontáneamente de una manera que produce tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal.
Lo sorprendente es que este resultado apareció sin necesidad de establecer desde el principio que el universo debía tener precisamente esa distribución de dimensiones.
Para comprenderlo, primero debemos recordar que, según la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo forman parte de una misma estructura.
Los físicos la llaman espacio-tiempo, y podemos entenderla como un escenario de cuatro dimensiones donde ocurren todos los acontecimientos que observamos en el universo.
Pero existe una diferencia fundamental. Mientras podemos movernos libremente en distintas direcciones espaciales, el tiempo tiene propiedades matemáticas diferentes que determinan cómo evolucionan los acontecimientos.
Esta distinción aparece en las ecuaciones de la relatividad, donde las tres dimensiones espaciales y la dimensión temporal no se comportan exactamente igual.
Normalmente, los físicos introducen esa diferencia directamente en sus modelos matemáticos, porque saben que describe correctamente el comportamiento del universo que observamos.
Sin embargo, los investigadores quisieron averiguar si esa estructura podría aparecer naturalmente como consecuencia de propiedades geométricas más fundamentales, sin imponerla de antemano.
Para estudiarlo, utilizaron un modelo simplificado de gravedad cuántica, una rama de la física que intenta comprender cómo funciona la gravedad a escalas extremadamente pequeñas.
El problema es que todavía no tenemos una teoría completa que permita combinar satisfactoriamente la relatividad general con la mecánica cuántica en todas las situaciones.
Por eso, los científicos utilizan modelos matemáticos simplificados que permiten investigar determinadas propiedades del espacio-tiempo sin tener que reproducir toda la complejidad del universo.
En este caso, representaron el espacio-tiempo mediante diminutas piezas geométricas llamadas símplices, que pueden entenderse como versiones de triángulos en diferentes números de dimensiones.
Un triángulo tiene dos dimensiones, mientras que un tetraedro tiene tres. Pero también podemos construir matemáticamente una figura equivalente que tenga cuatro dimensiones.
Esta figura recibe el nombre de 4-símplex y está formada por cinco vértices conectados entre sí, creando una estructura que existe matemáticamente en cuatro dimensiones.
Los investigadores utilizaron aproximadamente 100.000 de estas piezas para construir diferentes configuraciones geométricas, como si estuvieran armando un enorme rompecabezas del espacio-tiempo.
Después modificaron aleatoriamente las longitudes de sus aristas, es decir, las líneas que conectan los vértices de cada una de aquellas figuras.
También establecieron límites para esas longitudes, incluyendo escalas cercanas a la longitud de Planck, aproximadamente una dieztrillonésima parte de un metro.
A escalas tan pequeñas, los científicos sospechan que nuestra descripción habitual del espacio-tiempo podría dejar de funcionar y necesitar una explicación basada en física cuántica.
Los investigadores probaron tres configuraciones generales: una estructura parecida a una bola de cuatro dimensiones, otra equivalente a una esfera y una tercera desconectada.
Esta última consistía en piezas separadas entre sí, que servían como referencia para comprobar si la organización general influía sobre los resultados de las simulaciones.
También analizaron diferentes maneras de representar matemáticamente las distancias entre los vértices, distinguiendo las que tienen propiedades espaciales de aquellas asociadas con el tiempo.
En total, realizaron más de 20.000 millones de evaluaciones matemáticas para estudiar qué tipo de estructura aparecía bajo distintas condiciones y configuraciones geométricas.
Y aquí apareció el resultado más llamativo. En determinadas condiciones, aproximadamente el 85 % de los casos produjo una estructura con tres dimensiones espaciales y una temporal.
Es decir, el modelo generó espontáneamente la misma distribución de dimensiones que utilizamos para describir nuestro universo, sin imponer previamente esa distribución como resultado obligatorio.
Sin embargo, el modelo también produjo otras configuraciones. Aproximadamente un 6 % presentó cuatro dimensiones espaciales, pero ninguna dimensión temporal, bajo esas mismas condiciones.
Otro 8 % produjo una estructura con dos dimensiones espaciales y dos temporales, algo completamente diferente de nuestra experiencia cotidiana del universo.
Estos porcentajes corresponden a configuraciones específicas del modelo y no representan probabilidades reales sobre cuántos universos de cada tipo podrían existir.
Pero los investigadores encontraron algo todavía más curioso cuando estudiaron qué ocurría al modificar las propiedades matemáticas de las líneas que conectaban las piezas.
Uno podría pensar que, para obtener una dimensión temporal, necesariamente tendría que introducir alguna característica temporal entre los elementos iniciales de la simulación.
Sin embargo, descubrieron que podían producir una dimensión temporal utilizando únicamente aristas de tipo espacial, siempre que sus longitudes cumplieran determinadas condiciones matemáticas.
Esto significa que la diferencia entre espacio y tiempo podría surgir de la organización colectiva de estructuras geométricas más simples, al menos dentro de este modelo.
En cambio, cuando permitieron combinar aristas espaciales y temporales, aparecieron con mayor frecuencia configuraciones con dos o incluso tres dimensiones de tiempo.
Ese resultado sugiere que la geometría inicial del sistema influye considerablemente sobre las características del espacio-tiempo que aparece al combinar todas aquellas piezas.
Los científicos también descubrieron que la forma general de la estructura tenía poca influencia sobre los resultados obtenidos durante sus diferentes pruebas numéricas.
Tanto las configuraciones esféricas como las estructuras con límites o las piezas desconectadas mostraron comportamientos parecidos cuando los investigadores aplicaron las mismas condiciones.
Esto podría indicar que la aparición de una dimensión temporal depende principalmente de propiedades geométricas locales, y no necesariamente de la forma global del universo.
Sin embargo, todavía existen limitaciones importantes. Los investigadores utilizaron un modelo matemático simplificado que no incorpora todas las fuerzas ni las leyes físicas conocidas.
Tampoco reprodujeron la evolución completa de un universo real, porque su objetivo era estudiar las propiedades geométricas de las estructuras y no su dinámica.
Por eso, los resultados no demuestran que nuestro universo se haya formado mediante estas piezas ni que las dimensiones del espacio-tiempo surgieran exactamente de esta manera.
La investigación fue publicada el 22 de octubre de 2026 en el repositorio científico arXiv y todavía no había pasado por revisión de pares.
Sus autores consideran que el siguiente paso consiste en incorporar más elementos físicos para comprobar si la distribución observada continúa apareciendo bajo condiciones más realistas.
También quieren investigar si otros modelos de gravedad cuántica pueden generar resultados similares, lo que ayudaría a determinar si existe un principio más general.
Si futuras investigaciones respaldan esta posibilidad, podríamos comprender por qué el espacio y el tiempo presentan propiedades diferentes sin introducir esa distinción desde el principio.
El trabajo no demuestra que existan universos con varias dimensiones temporales, ni que podamos desplazarnos libremente por el tiempo como lo hacemos en el espacio.
Lo que propone es que la estructura de cuatro dimensiones que experimentamos podría ser consecuencia de reglas geométricas más profundas que todavía estamos intentando comprender.
Y eso plantea una posibilidad: las dimensiones que utilizamos para describir el universo quizá no sean características fundamentales, sino propiedades que aparecen cuando estructuras más simples interactúan.