EL CONCEPTO DE LA MAQUINA DEL TIEMPO
Un viejo sueño humano, poder viajar a través del tiempo,
es factible según el científico ruso Igor Novikov, quien ha desarrollla Comisión de Cosmología de
la Unión Astronómica
Internacional, director en 1990 del Departamento de Astrofísica del Instituto
de Física Lebedev, ha trabajado también en el Instituto Tecnológico de
California, el Instituto de Astronomía de Cambridge (Gran Bretaña), el
Observatorio Astronómico de Copenhague (Dinamarca), la Escuela Internacional
de Estudios Avanzados de Triestre (Italia), el Instituto Nórdico de Física
Teórica (Dinamarca), y las universidades de Kyoto (Japón) y Copenhague. Novikov
no es el único que sostiene la posibilidad de los viajes a través del tiempo.
Científicos de la talla y carisma de Stephen Hawking comparten esa misma
creencia. El físico y matemático Kip Thorne también ha diseñado una máquina del
tiempo.
VIAJAR AL FUTURO
En contra de la tradición seguida hasta la fecha por las
historias de ciencia-ficción, viajar al futuro o al pasado no requiere
necesariamente el mismo procedimiento ni es igual de fácil (o difícil). Viajar
al futuro resulta mucho más sencillo que viajar al pasado. Puesto que de manera
natural todos estamos viajando hacia el futuro (el tiempo transcurre
"hacia adelante" y no "hacia atrás" por decirlo así),
bastaría con modificar la "velocidad", mientras que para alcanzar el
pasado habría que "detener el motor y dar marcha atrás", una
operación más compleja. Hasta el momento se conocen dos agentes capaces de
alterar el tiempo: la gravedad y la velocidad. Mediante esta última, se ha
comprobado gracias a diversos experimentos, en especial con las estaciones
orbitales rusas, que cuanto más veloz se mueve un cuerpo, más lentamente
transcurre su tiempo local comparado con el de otros cuerpos menos veloces, lo
que le permite abarcar un tiempo externo más prolongado que el interno. Así,
los cosmonautas rusos que han pasado meses circulando a gran velocidad por una
órbita alrededor de nuestro planeta, han logrado acumular un desequilibrio
temporal de una fracción de segundo con respecto a la Tierra. Han saltado al
futuro. La velocidad de los actuales vehículos espaciales es insignificante
comparada con la de la luz. Cuanto más cerca de ese umbral se mueva un objeto,
mayor será el desajuste temporal, que puede alcanzar una relación de por
ejemplo un año en la Tierra
para cada minuto a bordo del vehículo. Teóricamente, el límite de velocidad
está en la de la luz (300.000 kilómetros por segundo), frontera en la
que el tiempo "se detiene" y la materia no puede existir. Por tanto,
para viajar al futuro varios años en minutos basta alcanzar una velocidad
próxima a la de la luz, algo que no sirve para un viaje al pasado. No faltan
sin embargo científicos que especulan con la existencia de formas de materia
ajenas por completo a la que conocemos en nuestro universo, e indetectables
porque sólo podrían existir por encima de la velocidad de la luz, en un cosmos
paralelo al nuestro, con leyes físicas opuestas a las nuestras. Viajando por
encima de la velocidad de la luz, el tiempo avanzaría, en teoría, a la inversa,
con lo cual podría alcanzarse el pasado. No obstante, esta idea encierra
numerosas incógnitas y vaguedades.
VIAJAR AL PASADO
La posibilidad más prometedora de viajar al pasado, y en
la que el profesor Novikov basa su concepto de máquina del tiempo, se deriva de
un efecto de la distorsión espacio-tiempo provocada por la fuerza de gravedad.
Un campo gravitatorio intenso puede distorsionar el espacio de tal manera que
dos puntos distantes el uno del otro varios años luz puedan quedar enlazados
por un túnel muchísimo más corto. Este primer efecto sería extraordinario para
realizar viajes espaciales a grandes distancias en un tiempo minúsculo. El
segundo efecto, el ejercido sobre el tiempo, hace que éste transcurra con mayor
lentitud cuanto mayor sea la intensidad del campo gravitatorio local. Eso
produce un desfase temporal entre dos puntos sometidos a distintas gravedades.
Por supuesto, el desfase es despreciable entre la superficie de los planetas y
el espacio circundante. Pero si el campo gravitatorio alcanza valores tan
elevados como los de un agujero negro, el curso del tiempo entre un punto
inmerso en el campo y otro fuera del mismo puede divergir de tal manera que
unos minutos en el primero correspondan a años en el segundo. Cuando esto
sucede, basta cruzar de un lado a otro para viajar entre dos puntos del espacio
y dos épocas, suponiendo que permanezcan enlazados por un túnel lo bastante
estable. Ambas bocas del túnel pueden estar bastante próximas en el espacio,
pero el desfase temporal entre ambas seguirá aumentando y con él la diferente
localización en el tiempo de las dos bocas. De esta manera, una vez establecido
el primer tramo del túnel, éste sigue creciendo por sí solo. Introduciéndonos
en una de las bocas, viajaremos al futuro, mientras que por la otra lo haremos
al pasado, como si se tratase de una línea de metro. La máquina del tiempo
estaría pues creada.
LAS PIEZAS DE LA MAQUINA DEL TIEMPO
El reto es crear un campo gravitatorio lo bastante
intenso sin emplear grandes concentraciones de materia o sin que ésta se
convierta en un agujero negro y se trague para siempre cualquier cosa enviada
al túnel. Como es sabido, un agujero negro es una concentración tan densa de
materia como por ejemplo lo sería la
Tierra si se comprimiera hasta medir unos centímetros de
diámetro. La gravedad que ejerce es tan intensa que hasta la luz no puede
escapar de su superficie. Hay, no obstante, algunos científicos que opinan que
un agujero negro no es un callejón sin salida, sino que desgarra el
espacio-tiempo desembocando en otro lugar y otro tiempo bajo la forma de un
agujero blanco por el que se escupe todo lo absorbido. En cualquier caso, queda
pendiente proteger la cápsula viajera de las fuerzas de gravedad reinantes en
la distorsión espacio-temporal, que a modo de tira y afloja estirarían la
materia con presiones de trillones y trillones de toneladas por centímetro
cúbico. Según el físico y matemático Kip Thorne, un túnel en el tiempo es
además extremadamente inestable, ya que la fuerza de gravedad que lo ha
excavado tiende también a derrumbarlo sobre sí mismo casi al instante. Thorne
apunta sin embargo a que el túnel puede permanecer abierto si se le inunda con
un chorro descomunal de partículas cuyos efectos cuánticos serían capaces de
contrarrestar la presión de la gravedad, alcanzándose así un equilibrio de
fuerzas. En opinión de Novikov, la máquina del tiempo continúa funcionando aún cuando
se elimina el intenso campo gravitatorio que la ha puesto en marcha. Aunque el
concepto teórico de máquina del tiempo está por tanto esbozado, construir
semejante ingenio parece una empresa al alcance exclusivo de dioses. Novikov
sin embargo muestra esperanza al comentar: "No estamos hablando de una
posibilidad actual, pero tampoco a principios de siglo se soñaba con volar, y
hoy en día el hombre ha puesto su pie en la Luna ". La clave más importante para el éxito
sería lograr generar intensos campos gravitatorios sin la participación de masa
o con poca cantidad de ella. Si el funcionamiento de la máquina del tiempo
implica la formación de un agujero negro, el riesgo aumenta para los viajeros.
Y no sólo para ellos; la existencia de un agujero negro en las inmediaciones de
nuestro sistema solar podría acarrear consecuencias nefastas para la Tierra. La esperanza de
que algún día pueda generarse gravedad a partir de poca o ninguna masa viene de
las teorías que en los últimos años tienden a considerar la gravedad como una
forma de onda o como una partícula. En efecto, cada vez se habla más de ondas
de gravedad y de gravitones. Tanto en laboratorios terrestres como en misiones
espaciales se viene trabajando en la detección de tales ondas / partículas,
cuya emisión sería notable en fenómenos astrofísicos tales como el choque de
galaxias o la eclosión de supernovas. Si tras el estudio de estas emisiones se
descubre cómo producir gravitones a partir de energía o de otras partículas,
podría generarse artificialmente un campo gravitatorio de igual modo que
activando un electroimán se origina un campo magnético gracias a la
electricidad. La máquina del tiempo debe ser capaz de generar, según Novikov,
un campo gravitatorio tan intenso como el que produciría la concentración de
toda la masa de nuestro planeta en forma de agujero negro.
UNA EXCURSION IMAGINARIA EN EL
TIEMPO
A bordo de la cosmonave hemos llegado a las coordenadas
en que se halla la boca del túnel que lleva al futuro. Esta boca se encuentra
cerca del Sol. Cruzamos el umbral. En el momento de hacerlo, todos los haces de
luz sufren una distorsión que tiende a desviarlos hacia un centro común. El
efecto óptico resultante es que las estrellas del firmamento caen unas sobre
otras. Si pudiéramos observar el exterior con la suficiente nitidez, veríamos
el Sol y los cuerpos celestes trazando sus órbitas a una velocidad inusitada,
como si estuviéramos contemplando una película acelerada. Tras unos segundos,
surgimos por la boca contraria del túnel, situada en el sistema de Alfa
Centauro, al lado mismo de nuestro sistema solar, pero alejada remotamente en
el tiempo: cincuenta mil años. Decididos a avanzar más en el futuro, viajamos
por el espacio hasta nuestro sistema solar y volvemos a entrar en la primera
boca. De nuevo surgimos por la otra, en Alfa Centauro y cincuenta mil años más
en el futuro. Ahora deseamos ir hacia atrás en el tiempo. Por tanto, haremos el
trayecto en el túnel a la inversa. Entramos esta vez en la boca de Alfa
Centauro. Si nos fuera posible recibir una visión clara del exterior,
observaríamos movimientos de astros y demás fenómenos físicos produciéndose a
gran velocidad y al revés. Surgimos por la boca cercana al Sol. Repetimos una
vez más la operación, y nos encontramos en el mismo instante en que comenzamos
la excursión. Esta reconstrucción resulta un poco diferente si la hacemos a
partir de otros supuestos teóricos.
¿MAQUINAS DEL TIEMPO NATURALES?
Hay posibilidades de que en el universo existan hoy
máquinas del tiempo. En las inmediaciones de los agujeros negros puede haber
túneles que comuniquen regiones con diferencias temporales importantes. También
es posible que los bucles de tiempo que se cree se formaron en los instantes
inmediatos a la creación del universo, hayan perdurado hasta el presente. La
existencia natural de estos conductos en el espacio-tiempo fue pronosticada por
Einstein en su Teoría de la Relatividad. Serían pasadizos secretos del
cosmos, algo así como los atajos subterráneos que cruzan por debajo de altas
murallas que de otro modo deberían rodearse durante kilómetros. Su estructura
básica sería igual a la de los túneles artificiales propuestos por Novikov y
Thorne, aunque más inestables. Viajar por ellos resultaría más arriesgado,
especialmente por hallarse muchos de ellos al filo mismo de la frontera de
no-retorno de un agujero negro; una pequeña desviación al aproximarse a la
boca, y la cápsula se perdería en el abismo.
VIAJEROS DEL TIEMPO
Viajar al pasado (o volver del futuro)
presenta serios interrogantes sobre las leyes de causalidad que rigen el
destino. Son bien conocidas a través de la ciencia-ficción las paradojas al
estilo de "Regreso al Futuro" y otros films. ¿Qué sucede si tras
llegar al pasado decidimos intervenir en él? ¿Podríamos modificar el curso de la Historia ? ¿Es posible
cambiar el futuro si lo conocemos por haber estado en él? ¿Cómo afectaría todo
ello al universo? ¿Cómo nos afectaría a nosotros mismos?. Una de las primeras
consecuencias, a juicio de Novikov, sería que el presente se vería afectado de
igual modo tanto por el pasado como por el futuro. Ello originaría la aparición
de nuevas leyes físicas. En cuanto a modificar el pasado, Novikov sostiene que
ello es imposible. Es decir que aunque los viajeros tratasen de hacerlo, el
resultado de sus acciones no cambiaría los hechos del pasado, ya que lo
impedirían leyes físicas. Otro sector científico considera el tiempo no como un
fenómeno lineal, sino abierto a múltiples posibilidades. El retorno al pasado
sería de hecho posicionarse en un punto de partida desde el cual avanzar en
otras direcciones. No existiría por tanto un concepto universal e inamovible de
Realidad. Lo real y lo irreal estarían sólo separados por un simple factor
estadístico de probabilidades. En caso de ser así, la conclusión sería que la Realidad también es
Relativa. El principio del tiempo Dependiendo de lo que crea, el universo
comenzó con una explosión o, su existencia fue provocada por una cierta gran
fuerza, o quizás ambas o ni una ni otra. Pero tenía un principio. ¿Cómo puedo
estar tan seguro? Bien, hay dos muy convincentes argumentos que dejan poco
lugar a duda que el universo (por lo menos el que conocemos) debe haber tenido
un principio. El primer argumento es una aplicación simple de la segunda ley de
la termodinámica, que indica que la entropía debe aumentar siempre.
Técnicamente esto significa que los posibles estados de energía que un sistema
ocupa siempre aumenta. Pero una explicación más simple es que la cantidad total
de desorden aumenta. Si el universo es eterno y no tenía ningún principio
entonces ha tenido ciertamente bastante tiempo ("siempre" parece ser
suficientemente largo) para haber alcanzado un estado de desorden completo. Sin
embargo, éste no es el caso. El universo pareciera tener mucho orden. Las estrellas
tienen estructuras, y estas se conglomeran en estructuras más grandes que
llamamos galaxias. Las galaxias se agrupan en estructuras más inmensas e
incluso existen supercúmulos de galaxias observadas en el universo. Los seres
humanos son además sistemas muy ordenados; en un universo eterno no podríamos
vivir para hacer estas preguntas. Todavía no está convencido? Entonces
considere otro argumento simple. En un universo eterno y estático cada línea de
vista terminaría en la superficie de una estrella. Cada fotón de la luz emitido
en el universo encontraría su camino por todas partes en el universo,. Esto
haría el cielo de la noche tan brillante como la superficie del sol. Éste no es
otra vez claramente el caso. Así, Si el universo tenía un principio. el tiempo
también tiene un principio? En la visión cosmológica actual del universo, el
tiempo y el espacio están conectados en un continuo, el continuo del
espacio-tiempo. Se observa que el espacio-tiempo de nuestro universo se está
expandiendo. Este efecto fue visto por primera vez por el astrónomo Edwin
Hubble en los años 20. No importa en que dirección uno mire, siempre verá
galaxias distantes moviéndose apartándose de nosotros y apartándose entre
ellas. La teoría actual del principio del universo se conoce como "Big
Bang" o Gran Explosión. Si todas las galaxias se están apartando unas de
otras de manera uniforme entonces en un cierto punto en el pasado, todas deben
haber estado en el mismo lugar. Las densidades y las energías del momento de la
creación eran tan grandes que ninguna teoría actual de la física puede
describir lo que debe haber sido el universo en ese punto singular,. Una
explosión comenzó el universo en movimiento hace 20 mil millones años. En ese
momento de la creación el continuo espacio-tiempo comenzó,
En que consiste en las dimensiones
espaciales y una dimensión temporal. Parecería así que el tiempo también tenía
un principio. ¿Pero qué es el tiempo? Cada uno habla de él, cada uno puede
sentir su paso, y hay también quienes hablan de viajar a través de él. Por
supuesto todos viajamos en el tiempo en lapsos de 60 segundos por minuto y 60
minutos por hora y 24 horas por día y 365 días por año. Pero el viaje en el
tiempo del que les hablo es el que ha sido solamente un reino de la
ciencia-ficción por más de 100 años, pero en los últimos 10 años se ha
convertido en una posibilidad teórica. Es decir, viajar al pasado para ver los
acontecimientos pasados o saltar al futuro distante para ver el progreso de la
humanidad. ¿Quién no ha pensado en volver al pasado para volver a vivir un
momento dulce o saltar a continuación para aprender lo que pudo ser el
resultado de una decisión importante? Hasta hace poco tiempo eso era solamente
posible en la imaginación. Ahora parece que la física moderna nos daría más sorpresas.
Espero conducirlos a una discusión de la naturaleza del tiempo y el espacio y
después mostrar la física implicada en crear una máquina del tiempo.
Discutiremos también las consecuencias algo enfadosas que el correr del tiempo
sostiene para la naturaleza del universo. Al final, quizás nos perdamos en un
giro de paradojas, de ecuaciones, y de universos paralelos, pero el viaje debe
ser divertido. ¿Qué es el tiempo? El tiempo es una cosa muy curiosa. Pregunte a
cualquier persona en la calle si sabe qué es el tiempo, seguramente le dirán
que si. Pero entonces pídale que se lo explique y la mayoría se sentirá
perdido. La gente habla a menudo del tiempo con una connotación negativa,
porque de una cierta manera se conecta a nuestra propia mortalidad. Mi frase
preferida sobre que es el tiempo es una de la Película de
ciencia-ficción Star Trek: Generations (de hecho muchas películas de
ciencia-ficción dan buena frase sobre que es el tiempo) ``El Tiempo es el fuego
en el cual nos quemamos ' ' , también la famosa frase del gran compositor
Hector Berlioz. ``El Tiempo es un gran profesor, pero desafortunadamente mata a
todos sus pupilos. ' ' Generalmente creemos que el tiempo existe independiente
de nosotros, pero será esto solamente algo que es medido por nuestras mentes y
la percepción de los cuerpos?. Pareciera ser que tenemos relojes biológicos que
funcionen en un horario del conjunto. Cualquier persona que ha volado a través
de varias zonas de tiempo y experimentado retrasos sabe que esto debe ser
verdad. El tiempo también parece variar con la cultura. En el lenguaje del
Navaho no hay pasado, presente, ni futuro como en muchos lenguajes. Los
acontecimientos se hablan con respecto a la calidad del suceso más bien que a
la calidad temporal. Es posible que el tiempo puede realmente no existir, pero
es solo un artefacto de nuestra evolución biológica y cultural? Miremos qué se
ha determinado históricamente sobre la naturaleza del tiempo. Midiendo el
Tiempo Cuando por primera vez fue importante medir el tiempo, no lo hicieron
mediante un lujoso reloj suizo. Necesitaron saber cuándo llegaría el invierno o
cuándo podrían cosechar la fruta. Para eso utilizaron los ciclos regulares de
su ambiente. Los antiguos sabían que el sol se levanta y se pone de una manera
regular y fiable. También era sabido que la luna, las estrellas y los planetas
tienen movimientos cíclicos. Con este conocimiento la gente del pasado de la Tierra podía predecir el ir
y venir de las estaciones. Hubo civilizaciones que idearon calendarios muy exactos
para medir el tiempo. Las piedras megalíticas de Stonehenge, en Gran Bretaña,
son un ejemplo de tal calendario. Los Mayas de América Central, tenían un
calendario basado en el año sideral que era tan exacto por lo menos, como los
calendarios de hoy. Claro que estas mediciones tempranas del tiempo fueron
basadas en el movimiento periódico de la tierra sobre su eje de rotación y
alrededor del sol. Ahora se sabe que estos movimientos no son constantes y
varían en el tiempo. A medida que la historia fue progresando, los métodos de
medir el tiempo se fueron centrando más en oscilaciones regulares de cosas
tales como los resortes y los péndulos. El tiempo oficial hoy es medido por
oscilaciones atómicas del celcio a una exactitud de partes por millones. El Tiempo
Realmente Existe? Pero, qué es eso que miden los relojes? Al tiempo se lo
piensa a menudo como un río que fluye en una dirección y que nos arrastra junto
con él. Hay realmente evidencia de que está allí, o es como un éter que alguna
vez impregnó el Universo? Ciertamente experimentamos el paso del tiempo. La
gente nace, vive, muere y da la sensación como que este fenómeno nos empuja
constantemente. Por lo tanto, el tiempo debería existir, no? Quizás. Pero
considere que el tiempo es algo que percibimos con nuestros sentidos, que no
son perfectos. Es posible que como pensamos del tiempo se relacione con cómo
nuestros cerebros procesan la información. En el Libro XI de Confesiones de San
Agustín, el ilustre San Agustín discute la naturaleza del tiempo y cómo Dios lo
libera. No pretendo aquí discutir implicaciones teológicas, aunque hay mucho
que podría ser dicho sobre la materia. Sin embargo, algunos de sus pensamientos
sobre el tiempo son muy profundos. San Agustín propuso que el tiempo es medido
por la mente. No es un acontecimiento en sí mismo, sino que solamente se mide
por la impresión que deja en la mente. La mente cuenta con el futuro, que se
convierte en el presente, al que la mente atiende, y después se convierte en el
pasado, que la mente recuerda. El futuro y más allá de él, no existe, sin
embargo en la mente hay expectativas del futuro y recuerdos del pasado. El
presente no tiene ninguna duración, y todavía la atención de la mente persiste.
San Agustín terminó su discusión sobre el tiempo con la conclusión que es algo
medido por la mente, un concepto meramente humano. De esta manera, todo estaría
basado en la lógica. Pero volvamos ahora al reino de la física y descubramos
que se puede aprender allí sobre su naturaleza. Tiempo Universal de Newton Sir
Isaac Newton fue el inventor de la teoría física moderna. Sus ideas sobre el
movimiento y la fuerza para la mayor parte de los científicos y público en
general, todavía tienen gran validez. Solamente ha habido correcciones a su
teoría. Newton pensó en el tiempo como una secuencia que siempre fluye,
constante e inmutable. En su teoría, el tiempo era siempre igual para cualquier
observador en cualquier marco de referencia. Esta era la creencia general de
los físicos por varios cientos de años. Tiempo Relativista de Einstein A fines
del siglo XIX y comienzos del siglo XX hubo un cambio en la manera en que el
tiempo fue visto en la física. El desarrollo de las ecuaciones del
electro-magnetismo de James Maxwell condujo a otros a investigar sus
consecuencias. Entre éstos estaba Albert Einstein. Einstein desarrolló primero
una teoría especial de la relatividad, en 1905, que mostró cómo las ondas de la
luz se comportan en diversos marcos de la referencia. Desarrolló más adelante
una teoría general de la relatividad que explica la gravedad y la geometría del
universo. En ambas teorías el tiempo es un inmutable. De hecho, diversos
observadores en marcos relativos miden diferentes tiempos. Las nuevas teorías
ganaron una verificación más experimental y las viejas ideas sobre la
naturaleza del tiempo se fueron perdiendo. Relatividad Especial Una de las
consecuencias de las ecuaciones del Maxwell del electromagnetismo, es que la
velocidad de una onda ligera es independiente del marco de referencia de quien
la observa. Esto está en la violación directa delas reglas del sistema.
Einstein reconoció la significación física de esta transformación y formuló así
la teoría especial. Las transformaciones ahora muestran que el tiempo no es la
dimensión inmutable que pensamos que era. Relatividad General La relatividad
general fue formulada por Einstein en 1915. Hay cuatro principios básicos en
que se fundamenta. El más importante de estos principios a nuestra discusión es
el que indica que la dimensión de una variable, y de tal modo la ecuación
métrica, del espacio-tiempo, es determinada por el contenido de la materia del
espacio-tiempo. Puesta simplemente, la materia comba el espacio-tiempo con su
gravedad. Esto puede ser visualizado en lo que se conoce como diagrama de
embute (cuadro 1). En el diagrama las cuatro dimensiones del espacio-tiempo se
reducen a una hoja de dos dimensiones. Si usted imagina que esta hoja está
hecha de caucho y se encuentra tensada, entonces alguna masa, digamos un trozo
de mármol, colocado en la hoja la combará. Este efecto de combeo causará
gravedad a la luz de la curva y del foco como una lente. Este efecto se ha
observado durante eclipses solares. Cuando la fotósfera del sol es bloqueada
por la luna, las estrellas del fondo son visibles. Las posiciones evidentes de
las estrellas se cambian de puesto cerca del sol de sus posiciones cuando el
sol no está en el campo. Ha habido muchas verificaciones experimentales de la
relatividad general concluidos los últimos 70 años y la teoría ahora se valida
generalmente.
Cuadro 1: Un diagrama que
muestra de la curvatura del espacio-tiempo a efectos de una masa
Agujeros de Gusano
Hay esperanza de algún método que podría utilizarse para
viajar atrás en el tiempo? Sí, hay esperanza en la forma de los agujeros de
gusano. Un agujero de gusano es un túnel a través de hiperespacio a otra región
del espacio-tiempo en nuestro universo o quizás en otro (véase el cuadro 2). El
agujero de gusano consiste en dos bocas esféricas simétricas y una garganta que
tenga un radio máximo igual a su radio de Schwarzschild. Hay dos clases de
agujeros de gusano, los que aspiran el tiempo y los que no.
Cuadro 2: Un agujero de gusano
de 1 kilómetro
a través del hiperespacio conecta la tierra con la estrella Vega, 26 años luz
de distancia
Agujeros de gusano atravesados
El Profesor Kip Thorne, del Instituto de Tecnología de
California, en el verano de 1985, buscó las soluciones alternas del agujero de
gusano que permitirían el paso seguro como autopistas interestelares. Su
motivación era un pedido de ayuda de su amigo y colega, Carl Sagan.
El Profesor Sagan escribía a una historia de
ciencia-ficción (la novela fue CONTACTO que fue llevada al cine) en el cual su
heroína, Jodie Foster, necesitó cruzar una gran distancia interestelar en un
período muy corto, a saber la distancia entre la tierra y la estrella Vega (véase
el cuadro 2). El Profesor Thorne encontró una solución que era tan simple que
él mismo se sorprendió que nadie la hubiera encontrado antes. La solución tiene
la ecuación matemática siguiente.
Donde el b(r) se determina la dimensión de una variable
espacial del agujero de gusano, y Fhi(r) determina el corrimiento al rojo
gravitacional. Pero tiene una desventaja desafortunada. Para sostener la
garganta abierta allí tiene que haber una densidad negativa respecto de la
energía del interior. No hay material que se conozca que tenga esta
característica. Aunque el electromagnetismo de las fluctuaciones del vacío se
miden a veces para tener densidades negativas de la energía y
correspondientemente se llaman ``exóticas ' '. Para mantener el agujero de
gusano abierto se necesitaría enroscar con la materia exótica que crearía una
tensión para empujar las paredes hacia afuera. Esta materia exótica tendría el
efecto curioso de desenfocar la luz como si pasara a través del agujero. (véase
el cuadro 3).
Cuadro 3: Un agujero de gusano
roscado con la materia exótica. Los rayos ligeros que pasan a través del
agujero de gusano son desenfocados
Si se asume que esta materia exótica puede ser
descubierta o ser fabricada cómo podría construirse tal agujero de gusano? Los
objetos tales como éstos no ocurren ciertamente en la naturaleza. La respuesta
puede estar en la
Mecánica Cuántica. En una escala suficientemente pequeña del
universo es probable. Vea el cuadro 4 para ver la geometría posible en los
niveles cuánticos.
Cuadro 4: Diagramas de espuma
cuántica. La geometría del espacio-tiempo en una escala de Planck es probable.
La probabilidad para (a) es 0,1%, (b) es 0,4%, y (c) es 0,02%
Esta red de agujeros de gusano y de calabozos se conoce
como la espuma cuántica. Hay ciertas probabilidades que los agujeros de gusano
estallen dentro y fuera de su existencia en este nivel. Si asumimos que
nosotros, o alguna otra sociedad, avance suficientemente como para que podamos
observar esta espuma cuántica y fabricar la materia exótica, entonces puede ser
que sea posible alcanzar este universo microscópico y capturar un agujero de
gusano. Vertiendo la materia exótica en ella puede ser que podamos soplarla
hasta un tamaño macroscópico. Entonces nos prepararíamos para emprender el
viaje más grande imaginable.
Paradoja
Parecería que el viaje en el tiempo puede ser una
posibilidad verdadera, dado que sale de la materia exótica y un agujero de
gusano puede así ser construido. Pero hay otra razón que obliga a que mucha
gente no crea que el viaje en el tiempo sea posible. Si el viaje en el tiempo
fuera posible existen paradojas que surgirían y esa noción tan acariciada
podría desvanecerse. Algunos han especulado que el universo puede tener una ley
que prevenga la violación o la paradoja de la causalidad. Otros, sin embargo,
creen que no podemos viajar más allá de nosotros mismos por la paradoja de la
causalidad, pero podemos viajar al pasado de un universo paralelo.
Causalidad y paradoja
La idea de la causalidad es que una causa debe preceder
siempre su efecto. Esto parece lógico. Pero el viaje en el tiempo permitiría
que alguien viajara atrás en el tiempo a un punto antes de que haya nacido.
¿Cómo puede alguien vivir antes de haber nacido? Este punto parece sutil pero
creo que es un argumento fuerte. Si puedo volver en el tiempo de manera que
pueda encontrar una versión más joven de mí mismo, porqué no puedo ir antes de
que incluso existiera. Las leyes de la física no indican que el viajar en
etapas del tiempo deba afectar mi biología de alguna manera. De hecho, desde un
punto de vista relativista, es perfectamente válido para que pueda experimentar
el flujo normal del tiempo mientras que el mundo exterior cambia. Aunque puedo
caminar a través de un agujero de gusano que tenga su otra boca 33 años en el
pasado yo seguiré teniendo la misma edad mientras camine a través del agujero
de gusano. Entonces aparecería en el pasado, como una persona de
aproximadamente 23 años de edad. No hay razón física por la que no podría vivir
10 años antes de que haya nacido. El problema verdadero surge si intento
prevenir algo en el recorrido del tiempo en el futuro, que es mi pasado. Hay
algunas paradojas del correr del tiempo que se presentan a menudo. Implican
generalmente la muerte de un antepasado en el pasado para prevenir el propio
nacimiento del viajero del tiempo. Sin embargo, no encuentro ninguna razón de
ser tan mórbido. Imaginémonos que he descubierto una máquina del tiempo de un
agujero de gusano creada por una cierta raza antigua de exploradores del
espacio-tiempo y puedo viajar al pasado y de nuevo al presente. Ahora suponga
que decido cambiar la historia. Deseo ir de nuevo a Dallas, Tejas el 22 de
noviembre de 1963 y evitar que asesinen a presidente Kennedy. Vuelvo atrás en el
tiempo y voy a advertir a las autoridades competentes del peligro que corre el
presidente. Atrapan a Harvey Oswald y a cualquier otro conspirador antes de que
puedan lograr su misión mortal. Soy acertado y se evita el asesinato. Ahora
todo cambia en los libros de la historia. Cuando voy a la escuela la historia
no hará ninguna mención del asesinato de presidente Kennedy, porque nunca
sucedió. De ser así el caso, cuando encuentro mi máquina del tiempo y decido
volver atrás en tiempo la historia habrá cambiado, entonces yo no iría a
prevenir su asesinato. Puesto que no voy de nuevo a detener el asesinato
ocurrirá otra vez, y ahora la paradoja es obvia. Tan luego pude haber comenzado
con buenas intenciones, salvando una vida, pero termino creando una paradoja
irreconciliable. Hay posibilidades fuera de esta paradoja o he condenado al
espacio-tiempo a una serie continua de destrucción?
Conjetura De la Protección De la Cronología
Hay quienes creen que las paradojas del tiempo son algo
imposible. El Dr. Stephen Hawking de Cambridge se encuentra entre ellos. De
hecho, él formuló lo que llamó la conjetura de la protección de la cronología.
Esto indica simplemente que el universo se protegerá contra la paradoja del
tiempo no permitiendo que las máquinas del tiempo sean construidas. La forma en
que el universo lograría esto podría ser variada. Aunque cabe destacar, que
Stephen Hawking ha cambiado su forma de pensar, y ahora cree que la máquina del
tiempo de agujero de gusano de Kip Thorne podría ser posible si existen los
universos paralelos. Hay otra posibilidad sobre el universo que se protege
contra la paradoja y no es nada menos que el destino. Consideremos la historia
de una mujer que vivió en la época de la guerra. Ella fue entrenada como
soldado y luchó en muchas batallas. En una batalla determinada, recibió un tiro
en el hombro, lo que hizo que en adelante tuviera mala puntería. Un día en el
futuro ella recluta un grupo militante que cree que los ideales del pasado eran
incorrectos y deben volver al pasado a intentar cambiar el resultado de una
batalla importante. La batalla no parece ir bien para los soldados del futuro.
No importa lo que hagan, no pueden ganar ventaja, y se retiran. Mientras la
mujer se está retirando ve a una muchacha joven que se retrasa y la toma como
blanco. Le dispara y la hiere en el hombro. Es allí donde se da cuenta que la
muchacha joven era ella. Si en verdad ella se hubiese matado y había creado una
paradoja, pero ella no pudo acertar porque tenía mala puntería debido a lesión
que recibió por ese disparo. En esta situación no hay paradoja, sino que hay un
círculo que perturba el destino. El futuro fue causa del pasado. En hecho, el
pasado requirió que el futuro existiese para evitar la paradoja. Un capítulo de
la serie Viaje a las estrellas: La
Siguiente generación (La flecha del tiempo) implica una
situación donde el androide, Data, encuentra su cabeza en una mina abandonada
donde ha estado al parecer por 400 años. Según parece en un cierto punto del
futuro, él viajará al pasado donde morirá. De esto él deduce: ``Lo que ha
sucedido, sucederá. ' ' Finalmente, se crea un bucle infinito de tiempo, como
una Cinta de Moebius. Volvamos ahora a la situación de mi viaje al pasado para
evitar el asesinato de Kennedy. Quedamos en el punto donde iba a viajar al
pasado para intentar cambiar la historia para mejor. Otra versión de mí ha
hecho ya esto una vez. Él fue al pasado y evitó que Kennedy fuera asesinado.
Pero y si esa acción no tuviera las consecuencias que había esperado
originalmente?. Qué pasaría si el hecho de que el presidente Kennedy vive,
fuera la causa de una guerra nuclear que devaste la Tierra. Supongamos
que una versión de mí será llevada en este mundo en ruinas. También supongamos
que, como mi yo alterno, vengo a través de una máquina del tiempo e intento
regresar atrás a cambiar historia. Esta vez, qué cambiaré? Porque si era
Kennedy la causa de la guerra que destruyó la civilización humana, ahora puede
que esté inclinado a volver atrás en el tiempo y matarlo antes de que él tenga
la ocasión de provocar la guerra. Cuando haría esto, naturalmente el 22 de
noviembre de 1963 por supuesto. Mientras tanto, otra versión de mí, trata de
disuadir a los conspiradores de no realizar el crimen. De esta manera hay dos
historias coexisten y que obran recíprocamente una con otra. Las historias
corren en un bucle que no tienen ningún principio o final, romper el bucle
sería imposible porque eso daría lugar a la paradoja que discutimos antes. La
única manera de parar el bucle sería detener ambas versiones de mí antes de
viajar en el tiempo, de tal modo nunca se crearía el bucle.
Líneas Temporales Paralelas o
Alternas
Ahora vimos que la solución del problema de la paradoja
que la mecánica cuántica predice, es mediante los universos paralelos. En el
universo cuántico todo es probable. La ocurrencia de un acontecimiento es
gobernada por la probabilidad de su suceso. En mecánica cuántica una partícula
no tiene ninguna posición, energía, movimiento o tiempo definido. El principio
de incertidumbre de Heisenberg, nos dice que las posibilidades de poder medir
solamente estas cantidades con cierta exactitud son inciertas. Ésta no se debe
simplemente una aplicación tecnológica de medición, sino la naturaleza real del
universo. Más allá de cierto punto, el universo está en un estado de
probabilidades mezcladas. Existe un límite del que no podemos pasar y el
universo sigue siendo incierto. Hay una interpretación que dice que todas las
cosas que pueden ocurrir ocurrirán en universos separados. Estos universos paralelos
existirían uno junto a otro en el hiperespacio. El crecimiento de estos
universos sería constante, puesto que el avance del tiempo los iría
multiplicando. Los universos podían conectarse entre sí vía agujeros de gusano.
Hemos visto pues, como las soluciones del agujero de gusano y del agujero negro
conectan las regiones del espacio-tiempo que no están necesariamente en nuestro
propio universo. Ahora volvamos una vez más a una de nuestras situaciones
paradójicas del viaje en el tiempo y veamos cómo los universos paralelos salvan
el día. Estamos de vuelta con el asesinato de Kennedy. He encontrado una
máquina del tiempo y decido otra vez volver atrás en el tiempo y evitar el
asesinato. Nuevamente tengo éxito. Ahora quisiera volver a mi propio tiempo y atestiguar
los cambios que han ocurrido. Pero acabo de crear un universo paralelo. Uno que
era idéntico al mío hasta el momento que llegué al pasado. Hasta ese momento
los universos eran uno. Pero en mi universo no había ningún yo en 1963, así que
el acto de colocarme en ese tiempo ha creado ya un universo nuevo que será
indudablemente diferente. En este universo nuevo vuelvo al presente, quizás con
efectos relativistas especiales y encuentro un futuro muy diferente del que
conocía. Puede ser que también encuentre otro yo, el que fue llevado a este
universo en 1963. Seríamos dos personas diferentes, puesto que hemos
experimentado vidas diferentes. Pero y si en vez de volver al presente con
efectos relativistas decidiera simplemente caminar atrás a través de mi propio
agujero de gusano, qué encontraría? Encontraría que nada ha cambiado. Kennedy
sigue muerto y no hay otro yo, porque el pasado que visité no está en este
universo. Cuando caminé a través del agujero de gusano desaparecí de este
universo en otro. Es fácil ver que si no tiene cuidado podría terminar perdido
en universos paralelos y nunca encontraría el camino de regreso.
El Fin del Tiempo
Como estamos concluyendo nuestro viaje a través del
tiempo y del espacio y de otros universos reflexionemos en lo que hemos
descubierto. Preguntamos cuál era la naturaleza del tiempo y si existe
realmente o no. Con el argumento lógico llegamos a la conclusión que el tiempo
era solamente algo medido por la nuestra mente de seres humanos. Pero también
vimos que el tiempo se puede ver como una dimensión física que pertenece a una
serie continua del espacio-tiempo. Su realidad parece absolutamente firme en
ese sentido. El experimento verifica las teorías que demuestran la teoría de la
relatividad, donde el tiempo no es una constante universal y está regido por la
posición de un observador. De la lógica dedujimos que no existen el pasado y el
futuro. Pero descubrimos que puede ser que sea posible viajar en tiempo. Si
podemos visitar el pasado o el futuro, deberían existir. También si el viaje en
el tiempo es posible entonces es probable que haya una cantidad infinita de
universos a los que poder viajar evitando crear paradojas. También vimos que
hay soluciones cerradas a las paradojas que requieren que coexistan el pasado y
el futuro mutuamente y interactuando el uno en el otro. Es un arsenal de
posibilidades para asimilar. Quizás realmente no hay tiempo y la dimensión a la
que llamamos tiempo es un cierto parámetro que depende de nuestras opiniones de
ella. O quizás el tiempo existe, pero en una serie continua multidimensional en
que nuestras mentes finitas experimentan un acontecimiento al mismo tiempo. Es
realmente una cuestión de la metafísica, pero la cosmología es también un
estudio metafísico. La evidencia actual sugiere que el universo comenzó con una
explosión, pero su sino sigue siendo desconocido. El tiempo tiene un final?
Debemos viajar quizá al futuro y descubrirlo, éste es talvez el principal
motivador para que nos lancemos en El Viaje en el Tiempo.
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