Posteado por: Samuel Tarazona | 4 marzo, 2010

Viajes en el Tiempo (Parte III): Viajes al Pasado

Viaje al Pasado: Agujeros de gusano, espacios curvos y realidades alternas

Continuando con nuestra serie de Viajes en el Tiempo esta vez vamos a describir algunas de las más interesantes teorías sobre la posibilidad de viajar el pasado.

Las teorías señalan la existencia de curvaturas temporales cerradas de espacio-tiempo en las que sería posible avanzar en el tiempo y luego regresar al punto de origen, es decir, al pasado. Estas teorías implican la imposibilidad de viajar en el tiempo antes de la existencia de la curvatura. Una de las primeras teorías sobre este tipo de curvaturas (“Closed Timelike Curves”) viene dada por el llamado “universo de Gödel“, sin embargo esta teoría propuesta por Kurt Gödel describe un universo con características que los físicos actuales consideran incongruentes con nuestro universo, aún cuando matemáticamente satisfagan la teoría de la relatividad.

La Teoría de los Agujeros de Gusano (o puentes Einstein-Rosen) tienen su origen cuando el físico vienés Ludwig Flamm estudió nuevas soluciones a las ecuaciones de Einstein que sugerían un “agujero blanco” conectado a la entrada de un agujero negro de Schwarzschild. La entrada y la salida de ese túnel podrían llevar a puntos distintos del universo o a universos diferentes. Más adelante Einstein y Nathan Rosen formalizaron las ecuaciones aplicadas a agujeros negros que permitirían una conexión entre dos puntos intra-universales de la continuidad espacio-tiempo. John Wheeler en 1957 fue el primero un utilizar el término “agujero de gusano” (wormhole) para referirse a estas conexiones. En 1962 el mismo Wheeler junto a Robert W. Fuller demostraron que este tipo de conductos era inestable y colapsaría antes de permitir a cualquier tipo de materia atravesarlo.

Representación gráfica de cómo podría verse un agujero de gusano si el universo fuera bidimensional.

En 1987 Michael Morris, Kip Thorne, y Uri Yertsever del CalTech concibieron un agujero de gusano que podría ser estabilizado a través del uso de materia exótica (materia con densidad de energía negativa y una presión negativa mayor a la densidad de la energía) Este agujero permitiría ser atravesado por un vehículo tripulado sin peligro de muerte. Si bien la existencia de materia exótica es meramente especulativa, el llamado efecto Casimir podría ser usado para estabilizar un micro agujero de gusano previamente agrandado con el uso de tecnología de transferencia de energía. Este conducto permitiría en teoría viajar a través del espacio, pero Thorne planteó una nueva hipótesis según la cual uno de los extremos del agujero podría ser acelerado a una velocidad cercana a la de la luz permitiendo a un viajero que ingresara por el conducto no acelerado viajar al pasado debido al efecto de la dilación del tiempo según el cual el tiempo transcurriría mas lentamente en el extremo acelerado. En su libro “How to build a Time Machine” el físico Paul Davies explica en términos algo más mundanos que tipo de tecnología conocida podría utilizarse para recrear este tipo de conducto. La idea es crear un agujero de gusano en un acelerador de partículas, estabilizarlo haciendo uso de materia exótica y acelerar una de las bocas a velocidades cercanas a la de la luz durante diez años hasta llevarlo de vuelta a su punto de partida. El resultado sería un puente que nos conectaría en el futuro al punto en que la puerta fue construída.

Representación del Efecto Casimir: en un vacío se colocan dos placas de metales conductores dieléctricos situados entre sí a una distancia menor que la longitud de onda de las partículas presentes. El valor esperado de vacío fuera de las placas es cero, pero entre las placas menor que cero. La densidad de las partículas será negativa y las placas podrán atraerse o repelerse (eltamiz.com)

Esta idea ha sido descartada por científicos como Matt Visser quien sostiene que los dos extremos del túnel no podrían ser reunidos sin generar unos efectos gravitacionales de tal intensidad que provocarían el colapso del túnel o que ambos extremos se repelieran. Otros señalan que el establecimiento de este conducto circular causaría una retroalimentación de partículas con una intensidad permanentemente creciente que podría destruirlo antes de que algún tipo de información o materia pudiera ser enviada a través de él. La mayoría simplemente opina que tal proeza técnica esta fuera del alcance de cualquier civilización por más avanzada que sea dada la cantidad de energía que se necesitaría tanto para generar el agujero como para estabilizarlo y acelerarlo a velocidades cercanas a la de la luz. Incluso de ser posible tal hazaña técnica, la naturaleza aleatoria de los agujeros de gusano implica que el viajero no tendría control sobre el lugar o tiempo en el que desembocaría el túnel como lo señalan Stephen Hsu y Roman Buniy en un artículo Los puentes Einstein-Rosen además establecen la posibilidad de que los agujeros de gusano terminen incluso en otro universo.

Teóricamente sin embargo, algunos problemas pueden llegar a solventarse; Matt Visser por ejemplo, piensa que se podría hacer uso del “anillo Roman” para unir varios agujeros de gusano en diferentes configuraciones y ángulos logrando evitar los efectos adversos que surgen en la hipótesis de Thorne. El científico Amos Ori presentó en el año 2005 otra hipótesis para viajar en el tiempo que no requiere el uso de ningún tipo de energía exótica y que consiste en curvar una región del espacio-tiempo sobre sí misma. Esta solución encaja dentro de la teoría de la relatividad y de las curvas cerradas de tipo tiempo (“closed timelike curves“) Su solución matemática elimina la necesidad de cualquier tipo de materia exótica en una configuración de tipo “dona” dentro de la cual el tiempo se curvaría sobre sí mismo permitiendo a un viajero regresar al pasado, aunque como limitante, solo hasta el punto en que se puso en funcionamiento el dispositivo. Paul Davies opina que la inestabilidad de vacío creado dentro del campo de gravedad de la “dona” gravitacional hace imposible su uso como máquina del tiempo.

Según la teoría de los wormholes, estos podrían utilizarse para viajar en el tiempo. En la ilustración, un viajero podría ir del punto A al B ingresando por la abertura estacionaria del wormhole de partida. El regreso lo haría utilizando la abertura en movimiento de otro wormhole que lo trasladaría de regreso en un tiempo anterior a su partida.

Otra teoría que surge como solución a la teoría de la relatividad es la ideada por el profesor Frank Tipler en sus investigaciones sobre la violación de la causalidad. Su propuesta señala que un cilindro de longitud infinita que atravesase el espacio tiempo y girase a través de su eje longitudinal crearía un efecto de arrastre (“frame-dragging effect“) que curvaría el espacio-tiempo creando una atracción gravitacional masiva en una especia de singularidad sin horizonte de sucesos. Una nave necesitaría acelerar lo suficiente en la dirección necesaria para viajar adelante o atrás en el tiempo. Incluso sugiere que una estructura artificial de las dimensiones apropiadas y rotando a mayor velocidad podría ser suficiente para crear un bucle en el tiempo en cualquier región del espacio. Uno de los críticos a esta idea ha sido Stephen Hawking quien señala que no se pueden crear este tipo de dispositivos sin hacer uso de materia exótica, algo que no está considerado en los cálculos de Tipler.

El cilindro de Frak Tipler crea una curvatura cerrada de tiempo haciendo rotar un cilindro a gran velocidad.(Hacer clic para agrandar la imagen)

Otros experimentos menos fundamentados indican que en física cuántica es posible la retrocausalidad. Incluso el físico John Cramer diseñó un experimento para usar el entrelazamiento cuántico como método de “enviar” información la cual llegaría a su destino momentos antes de haber sido enviada. La existencia de partículas “tachyon” – las cuales hipotéticamente viajarían a mayor velocidad que la luz violando el principio de causalidad – es aún debatida y aunque experimentalmente no se ha podido comprobar o no su existencia los últimos modelos teóricos están en su contra.

En la siguiente y última parte de esta serie trataremos el principio de causalidad y las paradojas que surgen al plantear la idea de un viaje al pasado.

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Responses

  1. Hola Samuel, despues de leer este articulo me quede pensando mucho acerca de los viajes al pasado. En cuantica, la indeterminación de Energia y tiempo permite a las particulas “prestarse energia del futuro para saltar barreras de potencial mas alto” para devolverlas luego. La indeterminación (poco conocida pero fue planteada por Paul Dirac) tiene la forma dE*dt= h/2.
    De hecho en el universo cuantico, aparecen fenómenos cuya explicación requiere que la particula haya hecho un viaje al pasado cercano.

    Sin embargo según Einstein, la materia curva al Espacio Tiempo de manera positiva, y para lograr un viaje real al pasado, la curva debería ser negativa. No estaba enterado que se podían crear agujeros de gusano acelerando uno de los extermos a la velocidad de la luz. La pregunta es si esto es posible y sostenible… la verdad es que no lo se… y no creo que por ahora se pueda hacer….

    Muy intersante el articulo… voy a seguir leyendo… Saludos!


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