16 julio 2010

Viajar en el tiempo según Stephen Hawking

Publicado por Grupo Asobe

Todo lo que necesitas es un agujero de lombriz, el Gran Colisionador de Hadrones o una nave que va muy, muy rápido.
Stephen Hawking
"Hola, mi nombre es Stephen Hawking. Soy físico, cosmólogo y, en cierta forma, un soñador. Aunque no puedo moverme y tengo que hablar por medio de un ordenador, en mi mente soy libre. Libre para explorar el universo, hacerme preguntas complejas e importantes, como: ¿Es posible viajar en el tiempo? ¿Se puede abrir un portal al pasado o encontrar un atajo hacia el futuro? ¿Se puede, en última instancia, usar las leyes de la naturaleza para ser controladores del tiempo y de la naturaleza misma?

Viajar en el tiempo fue considerado alguna vez como una herejía científica. Yo solía evitar hablar de aquello por temor a ser calificado como un arrebatado. Pero en estos días, ya no soy tan prudente. De hecho, yo soy más como la gente que construyó Stonhenge. Estoy obsesionado con el tiempo.


Si tuviera una máquina del tiempo, visitaría a Marilyn Monroe en la flor de su belleza, o sabría qué hizo que Galileo volviera su telescopio en dirección al cosmos.
Tal vez viajaría en el tiempo para saber cómo termina toda nuestra historia cósmica.


Para ver cómo esto podría ser posible, debemos ver el tiempo como lo hacen los físicos, 'en la cuarta dimensión'. No es tan difícil como parece. Todo escolar sabe que interactúa con todos los elementos físicos, incluso yo en mi silla, todos sabemos que las cosas existen en tres dimensiones. Todo tiene una anchura, altura y una longitud.

Pero existe otra medida de la longitud, la longitud del tiempo. Mientras que el ser humano vive 80 años, las piedras de Stonehenge, por ejemplo, han resistido durante miles de años. Así, el Sistema Solar tiene una longitud de miles de millones de años. Todo tiene una longitud de tiempo, también el espacio. Viajar a través del tiempo significa recorrer esta cuarta dimensión.

Para ver lo que esto significa, imaginemos que estamos en nuestra vida normal, viajando en nuestro automóvil. Maneja en línea recta, se dirige en una dimensión. Añade a su viaje algunas curvas o cambia de dirección, estamos en la segunda dimensión. Sube o baja un camino en una montaña, por lo que viaja en tres dimensiones. Pero, ¿Cómo en la Tierra podremos viajar en el tiempo? ¿Cómo encontrar un camino hacia la cuarta dimensión?

Vamos a disfrutar de algo de ciencia ficción, por un momento. Los viajes en el tiempo en las películas, habitualmente nos muestran una gran máquina llena de energía. La máquina tiene el poder de crear un camino a través de la cuarta dimensión, un túnel a través del tiempo. Un viajero en el tiempo, un valiente, quizás un individuo temerario, preparado para quién sabe qué, entra en el túnel del tiempo y emerge quién sabe cuándo. El concepto puede sonar exagerado, y la realidad puede ser muy diferente a esto, pero la idea en sí no es del todo descabellada.

Los físicos hemos estado pensando acerca de los túneles en el tiempo también, pero nos enfrentamos en él desde un ángulo diferente. Nos preguntamos si los portales al pasado o al futuro siempre podrían ser posibles dentro de las leyes de la naturaleza. Creemos que lo son. Es más, incluso le hemos dado un nombre: 'Agujero de Lombriz'. La verdad es que los agujeros de lombriz están en nuestro alrededor, sólo que son demasiado pequeños para poder verlos. Los agujeros de lombriz son ínfimos. Se encuentran en rincones y grietas en el espacio y el tiempo. Puede resultar un concepto complejo, pero lo explicaré.
 
Un agujero de lombriz es un túnel teórico o un acceso directo, predicho por la teoría de Einstein de la relatividad, que une dos lugares en el espacio-tiempo. Se observa en la imagen que la energía negativa atrae espacio y tiempo en la boca de un túnel, que surgen en otro universo. Su existencia es hipotética, ya que obviamente nadie ha visto uno, pero se han utilizado como argumento en películas como conductos para viajar en el tiempo- en la serie Stargate (1994), por ejemplo, con la participación de túneles entre universos, y en Time Bandits (1981), donde el desplazamiento en ellos se muestra como un mapa celeste.

Nada es plano o sólido. Si se mira con suficiente atención en todo encontrarás agujeros y arrugas. Es un principio físico, básico, y que incluso se aplica al tiempo. Incluso algo tan suave como una bola de billar tiene diminutas grietas, arrugas y huecos. Ahora es fácil demostrar que esto es cierto en tres dimensiones. Pero confía en mí, también es posible en la cuarta dimensión. Hay grietas pequeñas, arrugas y huecos en el tiempo. Bajo en las escalas más pequeñas, incluso menores que las moléculas más pequeñas que los átomos, se llega a un lugar llamado la espuma cuántica. Allí es donde existen los agujeros de lombriz. Pequeños túneles o accesos directos a través del espacio y el tiempo de forma constante, desaparecen, y se vuelven a formar dentro de este mundo cuántico. Y realmente unen dos lugares separados y dos diferentes tiempos.

Desafortunadamente, estos túneles del tiempo de la vida real son sólo un mil millones de billones de billonésima de un centímetro de diámetro. Demasiado pequeños para que un ser humano pueda pasar a través -, pero aquí es donde el concepto de máquinas del tiempo agujero de lombriz se fortalece. Algunos científicos piensan que puede ser posible la captura de un agujero de lombriz y agrandarlo trillones de veces para que sea lo suficientemente grande para un ser humano o incluso para que una nave espacial pueda ingresar.

Teniendo en cuenta la potencia necesaria y una tecnología avanzada, tal vez sea posible expandir un agujero de lombriz, incluso se podrían construir en el espacio. No estoy diciendo que se puede hacer, pero si se pudiera, sería un dispositivo verdaderamente notable. Uno de los extremos podría estar aquí cerca de la Tierra, y el otro lejos, muy lejos, cerca de algún planeta distante.

En teoría, un túnel del tiempo o agujero de lombriz podría permitir viajar a otros planetas. Si ambos extremos se encontraban en el mismo lugar, y separados por el tiempo en lugar de la distancia, una nave podría volar y aparecer cerca de la Tierra, pero en un pasado distante. Tal vez los dinosaurios serían testigos del aterrizaje de una nave tripulada por humanos.
El vehículo más rápido tripulado en la historia fue Apolo 10. Llegaba a 25.000 kilómetros por hora. Sin embargo, para viajar en el tiempo vamos a tener que ir a más de 2.000 veces más rápido.

Ahora, me doy cuenta de que pensar en cuatro dimensiones no es fácil, y que los agujeros de lombriz son un concepto difícil de resolver en el interior de nuestra cabeza. He pensado en un sencillo experimento que podría revelar si es posible que un humano viaje en el tiempo por un agujero de lombriz ahora, o incluso en el futuro. Me gustan experimentos sencillos, y el champán.

Así que he combinado dos de mis cosas favoritas para ver si el viaje en el tiempo desde el futuro hacia el pasado es posible.

Imaginemos que estoy organizando una fiesta, una recepción de bienvenida para los viajeros del tiempo futuro. Pero hay un detalle. No voy a permitir que nadie sepa de esto hasta después de que la fiesta que haya sucedido. He elaborado una invitación para dar las coordenadas exactas en tiempo y espacio. Reparto ejemplares de la misma, de una forma u otra, durante muchos años. Tal vez un día alguna persona en el futuro encuentre la información sobre la invitación y usando una máquina del tiempo a través de un agujero de lombriz pueda llegar a mi fiesta en el presente, demostrando que los viajes en el tiempo, en este ejemplo, algún día debería ser posible.

Mientras tanto, mi viajero del tiempo invitado debería llegar en cualquier momento. Cinco, cuatro, tres, dos, uno. Pero luego de hacer cuenta regresiva, nadie ha llegado. ¡Qué vergüenza! Tenía la esperanza de por lo menos en una futura Miss Universo pasara a través del portal del tiempo. Así que ¿Por qué el experimento no funciona? Una de las razones podría ser debido a un problema bien conocido en los posibles viajes en el tiempo, a estos problemas le llamamos ‘paradojas’.

Las paradojas son algo divertido en qué pensar. El más famoso es generalmente denominado ‘La Paradoja del Abuelo’. Tengo una nueva versión, más sencilla que yo llamo ‘La Paradoja del Científico Loco’.

No me gusta la manera de como los científicos en las películas se suelen representar como locos, pero en este caso, es cierto. Este capítulo está dedicado a crear una paradoja. Imagínese, de alguna manera, que nuestro científico ha construido un agujero de lombriz, un túnel del tiempo que se extiende a un minuto en el pasado.

Hawking en una escena de Star Trek con invitados a la cena del pasado y el futuro: Albert Einstein (en la izquierda), Data (al centro) e Isaac Newton (En la derecha).
A través del agujero de lombriz, el científico puede verse a sí mismo como era hace un minuto. Pero ¿Y si nuestro científico utiliza el agujero de lombriz para matarse a sí mismo en el pasado? Ahora está muerto. Entonces, ¿Quién lo ha asesinado? Es una paradoja, pues si está muerto en el pasado no podría viajar en el tiempo para asesinarse desde el futuro. Simplemente no tiene sentido. Este tipo de situaciones le da pesadillas a los cosmólogos.

Este tipo de máquina del tiempo violaría una norma fundamental que rige el universo entero - que hace que suceda antes de los efectos, y nunca al revés. Creo que estas cosas podrían no ser imposibles, pero si esto se podría no habría cómo detener que el universo entero caiga en caos. Así que, creo que algo siempre debería pasar que evitar la paradoja. De alguna manera tiene que haber una razón por la cual nuestro científico nunca se encontrará en una situación en la que se podría autoasesinar. Y en este caso, lo siento decir, el propio agujero de lombriz se vuelve el problema.

Al final, creo que un agujero de lombriz como este no puede existir. Y la razón de esto es la retroalimentación. Si alguna vez has ido a un concierto de rock, es probable que recuerde el ruido constante este tipo de conciertos. Eso es la retroalimentación. ¿Qué causa este sonido? Simple. El sonido entra en el micrófono, se transmite por los cables, el sonido se hizo más fuerte por el amplificador y sale por los altavoces. Pero si mucho sonido de los altavoces proviene de un micrófono que da vueltas y vueltas en un circuito cada vez más fuerte que gira y que gira. Si nadie lo detiene, la retroalimentación puede destruir el sistema de sonido.

Lo mismo ocurrirá con un agujero de lombriz, sólo que con radiación en vez de sonido. Tan pronto como el agujero de gusano se expande, la radiación natural entrará en él, y terminará en un bucle. La respuesta llegará a ser tan fuerte que destruye el agujero de gusano. Así que, aunque pequeños agujeros de gusano existen, y posiblemente se puedan expandir algún día, no van a durar lo suficiente como para ser de utilidad en viajes por el tiempo. Esa es la verdadera razón por la que nadie podría volver en el tiempo para ir a mi fiesta.

Cualquier tipo de viajes al pasado a través de agujeros de lombriz o cualquier otro método son probablemente imposibles, de lo contrario se producirán paradojas. Así que por desgracia, parece que el viaje al pasado nunca va a suceder. Una decepción para los cazadores de dinosaurios y un alivio para los historiadores.

Pero la historia no ha terminado todavía. Viajar en el tiempo no tiene nada de imposible. Yo sí creo en los viajes en el tiempo. Viajes en el tiempo hacia el futuro. El tiempo fluye como un río y parece como si a cada uno de nosotros se los lleva sin tregua por la corriente del tiempo. Pero el tiempo es como un río de otra manera. Fluye el tiempo, reproduciéndose en distintas velocidad, distintos lugares y esa es la clave para viajar en el futuro. Esta idea fue propuesta por primera vez por Albert Einstein hace más de 100 años. Se dio cuenta de que debe haber lugares donde el tiempo se ralentiza, y otros donde el tiempo se acelera. Tenía toda la razón. Y la prueba está justo encima de nuestras cabezas. En el espacio.

El Sistema de Posicionamiento Global, o GPS, es una red de satélites en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites de navegación por satélite existen, pero también revelan que el tiempo corre más rápido en el espacio de lo que se establece en la Tierra. Dentro de cada nave hay un reloj muy preciso. Pero a pesar de ser tan exactos, existe un margen de error en torno a un tercio de una billonésima parte de un segundo que sobra cada día. El sistema tiene que corregir este error, de lo contrario la pequeña diferencia podría alterar todo el sistema haría que todos los dispositivos GPS en la Tierra estarían kilómetros desfasados. Imagine el caos que ello causaría.

El problema no radica en los relojes. Corren rápido porque el tiempo es más rápido en el espacio que en la Tierra. Y la razón de este extraordinario efecto es la masa de la Tierra. Einstein se dio cuenta que la materia se prolonga en el tiempo. Cuanto más pesado sea el objeto, más se prolonga el tiempo. Y esta realidad sorprendente es lo que abre la puerta a la posibilidad de viajar en el tiempo hacia el futuro.

Justo en el centro de la Vía Láctea, a 26.000 años luz de nosotros, se encuentra el objeto más pesado en la galaxia. Es un agujero negro supermasivo que contiene la masa de cuatro millones de soles aplastado en un sólo punto por su propia gravedad. Cuanto más se acerque al agujero negro, más fuerte es la gravedad. Estar muy cerca, ni siquiera la luz puede escapar. Un agujero negro como éste tiene un efecto dramático en el tiempo, disminuye hacia abajo. Eso hace que sea una máquina del tiempo natural.

Me gusta imaginar cómo una nave espacial podría ser capaz de tomar ventaja de este fenómeno. Si una agencia espacial estaba controlando la misión desde la Tierra observan que cada órbita completa dura, por ejemplo, 16 minutos. Pero para la gente valiente a bordo, cerca de este objeto masivo, el tiempo sería más lento. Y aquí el efecto sería mucho más extremo que la atracción gravitacional de la Tierra. El tiempo de la tripulación se desaceleró a la mitad. Por cada órbita de 16 minutos, la experiencia que habían tenido los tripulantes de la nave fue de ocho minutos.

Los tripulantes experimentaron sólo la mitad del tiempo que las personas que estaban lejos del agujero negro. La nave y su tripulación estarían viajando a través del tiempo. Imagine que usted da la vuelta al agujero negro y tarde 5 años. Diez años pasarían en la Tierra. Al llegar a casa, todos en la habrían envejecido cinco años más que usted.
Así que un agujero negro supermasivo es una máquina del tiempo. Pero, por supuesto, no lo es en la práctica. Tiene ventajas sobre los agujeros de lombriz, ya que no provoca paradojas. Además de que no se destruirá a sí mismo en un destello de retroalimentación. Pero son muy peligrosos. Están muy lejos y ni siquiera nos lleva muy lejos en el futuro. Afortunadamente hay otra forma de viajar en el tiempo. Y esto representa nuestra última y mejor esperanza de construir una máquina del tiempo real.

Sólo tienes que viajar muy, muy rápido. Mucho más rápido incluso que la velocidad necesaria para evitar ser arrastrada hacia un agujero negro. Esto se debe a otro hecho extraño en el universo. Hay un límite de velocidad cósmica, 186.000 millas por segundo, también conocida como la velocidad de la luz. Nada puede superar esa velocidad. Es uno de los mejores principios establecidos en la ciencia. Lo creas o no, viajando a casi la velocidad de la luz te transportas al futuro.

Para explicar cómo, vamos a soñar con un sistema de transporte de ciencia ficción. Imagine una pista que va a la derecha alrededor de la Tierra, una pista para un tren ultrarrápido. Vamos a usar este tren imaginario para acercarse lo más posible a la velocidad de la luz y ver cómo se convierte en una máquina del tiempo. A bordo son pasajeros con un billete de ida hacia el futuro. El tren comienza a acelerar, más rápido y más rápido. Rápidamente logra circundar la Tierra una y otra vez.

Para acercarse a la velocidad de la luz y dar vueltas completas a la Tierra significa ir muy rápido. Siete veces por segundo. Pero no importa cuánto poder tiene el tren, nunca puede alcanzar la velocidad de la luz, ya que las leyes de la física lo prohíben. En su lugar, podemos decir que se acerca, apenas por debajo de esa velocidad máxima. Ahora sucede algo extraordinario. El tiempo empieza a fluir lentamente a bordo en relación con el resto del mundo, al igual que cerca del agujero negro, pero más todavía. Todo en el tren se está movimiento lento.

Esto ocurre para proteger el límite de velocidad, y no es difícil ver por qué. Imagínese un niño corriendo delante el tren. Su velocidad de avance se suma a la velocidad del tren, así que no podría romper el límite de velocidad, simplemente por accidente, la respuesta es no. Las leyes de la naturaleza generan la posibilidad de ralentizar el tiempo a bordo.

Ahora no puede correr lo suficientemente rápido para romper el límite. El tiempo siempre se desacelerará sólo lo suficiente para proteger el límite de velocidad. Y a partir de ese hecho viene la posibilidad de viajar durante muchos años en el futuro.

Imaginemos que el tren dejó la estación de 1 de enero de 2050. Es la Tierra círculos una y otra vez durante 100 años antes de finalmente llegar a un alto el Día de Año Nuevo, 2150. Los pasajeros sólo sabrán que vivieron una semana porque el tiempo se ralentiza mucho el interior del tren. Cuando salieron se iba a encontrar una realidad diferente, el mundo está diferente desde el que lo habían dejado. En una semana que habían viajado 100 años en el futuro. Por supuesto, la construcción de un tren que podía llegar a esa velocidad es casi imposible. Sin embargo, hemos construido algo muy parecido al tren, el acelerador de partículas más grande del mundo en el CERN en Ginebra, Suiza.

Dentro del colisionador de Hadrones.

En un profundo subterráneo, existe un túnel circular de 16 millas de largo, es un flujo de miles de millones de pequeñas partículas. Cuando la máquina está encendida que acelera de cero a 60.000 kilómetros por hora en una fracción de segundo, aumenta la potencia y las partículas van cada vez más rápido, hasta que estén zumbando alrededor del túnel 11.000 veces por segundo, que es casi la velocidad de la luz. Pero al igual que el tren, no terminan de llegar a esa velocidad máxima. Sólo pueden llegar al 99,99 por ciento del límite. Cuando esto sucede, las partículas también comienzan a viajar en el tiempo. Sabemos esto porque se generan algunas partículas de muy corta duración, llamadas mesones pi-. Por lo general, se desintegran después de sólo 25 mil millonésimas de segundo. Pero cuando son acelerados a velocidades cercanas a la luz que duran 30 veces más.

Es así de simple. Si queremos viajar hacia el futuro, sólo tenemos que ir rápido. Realmente rápido. Y creo que la única manera de estar propensos hacerlo es ir al espacio. El vehículo tripulado más rápido de la historia fue Apolo 10. Se llegó a 25.000 kilómetros por hora. Sin embargo, para viajar en el tiempo vamos a tener que ir a más de 2.000 veces más rápido. Y para hacer eso vamos a necesitar una nave más grande, una máquina realmente enorme. La nave tendría que ser lo suficientemente grande como para llevar una gran cantidad de combustible, lo suficiente como para acelerar hasta casi la velocidad de la luz. Para poder llegar a justo por debajo del límite de velocidad cósmica se necesitarían seis años completos a plena potencia.

La aceleración inicial sería suave pues la nave sería muy grande y pesada. Pero poco a poco se aumentaría la velocidad y luego se estaría recorriendo distancias enormes. En una semana, habría llegado a los planetas exteriores. Después de dos años alcanzará la mitad de la velocidad luz y estaría fuera de nuestro sistema solar. Dos años más tarde estaría viajando al 90% de la velocidad de la luz. Alrededor de 30 billones de kilómetros de la Tierra, y cuatro años después de su lanzamiento, la nave comenzará a viajar en el tiempo. Por cada hora de tiempo en la nave, dos años pasarán en la Tierra. Una situación similar a la nave espacial que órbita alrededor del agujero negro masivo.

Después de dos años de empuje completo de la nave llegaría a su velocidad máxima, el 99% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, un solo día a bordo de la nave equivaldría a un año del tiempo de la Tierra. En nuestra nave, realmente se viajaría al futuro.

La disminución del tiempo tiene otro beneficio. Eso significa que podría, en teoría, recorrer distancias extraordinarias dentro de una sola vida. Un viaje al borde de la galaxia tardaría sólo 80 años. Pero la verdadera maravilla de nuestro viaje es que revela cuán extraño es el universo. Es un universo donde el tiempo corre a velocidades diferentes en diferentes lugares. En el caso de diminutos agujeros de lombriz que existen a nuestro alrededor. Y donde, en última instancia, podemos utilizar nuestra comprensión de la física para convertirnos en verdaderos viajeros a través de la cuarta dimensión".


Fuente:DailyMail