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12/24/2013
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Como viajar a través del Espacio-Tiempo según la ciencia.
Algunos científicos han planteado la posibilidad de utilizar un agujero negro para realizar viajes al pasado o a otros lugares del Universo, sin embargo esta sugestiva idea necesita para llevarla a la práctica que antes se resuelvan, entre otros, dos problemas:
1. ¿Cómo evitamos la extremadamente intensa gravedad que hay en el interior de un agujero negro?
2. ¿Cómo salimos por el otro lado en el caso de sobrevivir a las enormes fuerza gravitatoria de la entrada?
Se han dado algunas soluciones para resolver esos problemas pero una cosa es segura, mientras no se encuentre algo que anule o contrarreste la gravedad que genera el agujero negro no es posible utilizarlos para viajar través del tiempo ni usarlos como atajo para ir a otros lugares del Universo. Para que esas dos cosas, viajar a través del tiempo y emplear atajos para ir a otros lugares del Universo, sean posibles, los científicos se inclinan en la actualidad por crear un agujero de gusano.
Este es un tema que ha fascinado al mundo durante muchos años, tanto en la literatura como en el cine. Este tema que pertenecía más que a nada a la ciencia ficción, ha dado un vuelco importante en nuestros días, de tal forma que nos vemos obligados a repreguntarnos cosas tales como; ¿podemos viajar a galaxias distantes?, ¿viajar al futuro? o ¿viajar el pasado y cambiar la historia?
¿Por que decimos que antes estas preguntas pertenecían a la ciencia ficción?, porque gracias a los gigantescos avances de la física y la tecnológico de las últimas décadas una fracción de la agrupacion científica sostiene que en un futuro no tan lejano seremos capaces de realizar algunas de estas proezas, que antes solo cabían en nuestros sueños más fantasiosos.
Y todo esto podría realizarse gracias a una hipotética característica topológica del espacio-tiempo, los famosos (o no tanto?) agujeros de gusano. Los agujeros de gusano son una concepción hipotética de lo que sería un "atajo" entre 2 puntos del espacio-tiempo, recordando que el camino más que cortos entre 2 puntos es una línea recta, estos agujeros podrían darnos, como mínimo, la facultad de llegar a lugares que avanzando tradicionalmente (un transbordador espacial por ejemplo) seria imposible (dadas las gigantescas distancias de nuestro universo). Pero antes de seguir veamos un poco más a fondo estos singulares fenómenos.
Los agujeros de gusano son soluciones a la relatividad general, unas de las primeras descripciones matemáticas fueron hechas por Einstein y Rosen, por lo que fueron llamados "puente de Einstein-Rosen", pero a mediados de los 60 se demostró que estos agujeros eran inestables y se cerrarían casi al mismo tiempo de crearse. En 1985, Kip S. Thorne, realizó una serie de cálculos que le llevaron a encontrar la solución a la inestabilidad de un presunto agujero de gusano. La solución que encontró Thorne pasaba por un tipo de energía llamada exótica o energía negativa. A diferencia de la materia o energía normal (o positiva) que actúa como una lente gravitatoria convergente (hace converger los rayos de luz) la energía exótica o negativa actúa como lente gravitatoria divergente, manteniendo separadas las paredes del agujero de gusano. Hace divergir los rayos de luz que entren así como las fluctuaciones del vacío que de otra forma al ser multiplicados por el agujero impedirían su estabilidad y lo destrozarían.
De esta manera existen varios tipos de agujeros de gusano dependiendo de la solución matemática:
· El supuestamente formado por un agujero negro de Schwarzschild, este "agujero de gusano de Schwarzschild" producido por un agujero negro de Schwarzschild se considera infranqueable.
· El agujero de gusano supuestamente formado por un agujero negro de Reissner-Nordstrøm o Kerr-Newman, resultaría franqueable pero en una sola dirección, pudiendo contener un "agujero de gusano de Schwarzschild".
· El agujero de gusano de Lorentz posee masa negativa (materia extraña o exótica) y se hipotetiza como franqueable en ambas direcciones.
Claramente a nosotros nos interesan las soluciones que nos den agujeros de gusano franqueables, para hipotéticamente viajar grandes distancias o a diferentes "tiempos".
Los agujeros de gusano atravesados de Lorentz permitirían viajar de una parte del universo a otra de ese mismo universo muy deprisa, hemos visto como gracias a la materia exótica podríamos mantener abierto un agujero de gusano franqueable pero también se ha planteado otra forma para esto, como un tipo de agujero que se mantiene abierto por cuerdas cósmicas, el cual ya fue predicho por Matt Visser en un artículo publicado en 1989.
Ahora tomando como premisa de que tenemos la tecnológica para producir materia exótica (y que entrar en el agujero no nos destruirá de alguna forma), ya podríamos construir nuestro "pasadizo" en la trama espacio-tiempo, con esto nuestra primera pregunta ya tiene respuesta, si podríamos llegar a lugares distantes, sobrepasando globalmente la velocidad de la luz (pero nunca localmente, así que no hay problema).
¿Y los viajes en el tiempo?, teóricamente podríamos ir sin problemas al futuro, esto podría llevarse a cabo acelerando el extremo final de un agujero de gusano a una velocidad relativamente alta respecto de su otro extremo. La dilatación de tiempo relativista resultaría en una boca del agujero de gusano acelerada envejeciendo más lentamente que la boca estacionaria, visto por un observador externo, de forma parecida a lo que se observa en la paradoja de los gemelos.
Pero lamentablemente, para los que querían cambiar la historia, teóricamente se ve casi imposible viajar al pasado, ya que según los cálculos la energía necesaria para viajar al pasado harían que el agujero se cerrara, de esta forma parece que la naturaleza se protege así misma de que la historia se vea modificada (y como sabemos de la teoría del caos, cualquier cambio mínimo en el pasado podría influir considerablemente en el presente). Así que como el viaje al pasado crea inevitablemente innumerables paradojas temporales (como la del abuelo), parece que la misma naturaleza nos previene de este tipo de cosas haciendo real la "conjetura de protección cronológica" de Hawking que plantea la imposibilidad de viajar al pasado.
Bueno para terminar, tengo que decir que este es uno de los pocos temas de la física moderna que me considero escéptico, ya que no creo que algún día tengamos la tecnológica para abrir un agujero de gusano (ni manejar materia exótica) y si lo lográramos probablemente las fuerzas dentro del agujero nos impedirían usarlo. Además recordemos que la teoría de cuerdas y sus dimensiones extras si están en lo cierto y las demás (5 o 6) dimensiones están compactadas a escala subatómica, la posibilidad de usar agujeros de gusano se vuelve aun mas difícil, de hecho yo diría imposible.
Viajar a través del Espacio – Tiempo: Warp
En la actualidad se conocen varias maneras de viajar atreves del en el Espacio-tiempo a velocidades superiores a las de la luz, sin embargo la que le presentaremos a continuación es una de las más creativas, una idea que incluso para expertos en el tema les parecería algo sacado de una novela de ciencia ficción Esta opción es matemáticamente posible pero no significa que pueda ser llevada a la práctica, la teoría consiste en aprovechar el tejido flexible del espacio – tiempo. El Científico Mexicano Miguel Alcubierre es el creador de la teoría y él propuso que una nave espacial puede aprovechar la expansión del espacio – tiempo.
Alcubierre, inspirado en la serie Star Trek, utilizó las Ecuaciones de Einstein, para modelar una burbuja que llevara a la nave durante su viaje, la nave deberá tener la capacidad de distorsionar el espacio – tiempo para viajar a través de él, como un surfista en una ola en el mar. Aunque actualmente no existe la tecnología para viajar de ninguna manera a través del espacio – tiempo a mayor velocidad que la de la luz, la Teoría de la Relatividad General, predice que matemáticamente es posible y esta es una razón por la cual, es una de las teorías más bellas y convincentes para modelar el Universo.
Viajar a casi la velocidad de la luz.
A la tercera va la vencida. Para Hawking, la solución puede pasar por viajar muy muy rápido, más aún que la velocidad requerida para evitar ser arrastrados por un agujero negro. Según Hawking, viajar a casi la misma velocidad de la luz, 186.000 millas por segundo, nos transportaría al futuro. Para explicarlo, el científico imagina un tren superveloz que diera vueltas a la Tierra 7 veces por segundo, lo que no alcanza la velocidad de la luz, algo que las leyes de la física prohíben. Entonces el tiempo empieza a transcurrir lentamente a bordo, como si estuviéramos cerca de un agujero negro, pero en mayor medida, como en cámara lenta. En una semana, el tren viajaría cien años en el futuro. Por supuesto, construir un tren que alcance esas velocidades es imposible, pero hemos construido algo muy parecido: el acelerador de partículas LHC del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) en Génova, Suiza.
Lo sabemos por unas partículas, pi-mesons, que generalmente se desintegran ipso facto pero que, cuando son aceleradas a casi la velocidad de la luz, duran 30 veces más.
Algunos científicos han planteado la posibilidad de utilizar un agujero negro para realizar viajes al pasado o a otros lugares del Universo, sin embargo esta sugestiva idea necesita para llevarla a la práctica que antes se resuelvan, entre otros, dos problemas:
1. ¿Cómo evitamos la extremadamente intensa gravedad que hay en el interior de un agujero negro?
2. ¿Cómo salimos por el otro lado en el caso de sobrevivir a las enormes fuerza gravitatoria de la entrada?
Se han dado algunas soluciones para resolver esos problemas pero una cosa es segura, mientras no se encuentre algo que anule o contrarreste la gravedad que genera el agujero negro no es posible utilizarlos para viajar través del tiempo ni usarlos como atajo para ir a otros lugares del Universo. Para que esas dos cosas, viajar a través del tiempo y emplear atajos para ir a otros lugares del Universo, sean posibles, los científicos se inclinan en la actualidad por crear un agujero de gusano.
Este es un tema que ha fascinado al mundo durante muchos años, tanto en la literatura como en el cine. Este tema que pertenecía más que a nada a la ciencia ficción, ha dado un vuelco importante en nuestros días, de tal forma que nos vemos obligados a repreguntarnos cosas tales como; ¿podemos viajar a galaxias distantes?, ¿viajar al futuro? o ¿viajar el pasado y cambiar la historia?
¿Por que decimos que antes estas preguntas pertenecían a la ciencia ficción?, porque gracias a los gigantescos avances de la física y la tecnológico de las últimas décadas una fracción de la agrupacion científica sostiene que en un futuro no tan lejano seremos capaces de realizar algunas de estas proezas, que antes solo cabían en nuestros sueños más fantasiosos.
Y todo esto podría realizarse gracias a una hipotética característica topológica del espacio-tiempo, los famosos (o no tanto?) agujeros de gusano. Los agujeros de gusano son una concepción hipotética de lo que sería un "atajo" entre 2 puntos del espacio-tiempo, recordando que el camino más que cortos entre 2 puntos es una línea recta, estos agujeros podrían darnos, como mínimo, la facultad de llegar a lugares que avanzando tradicionalmente (un transbordador espacial por ejemplo) seria imposible (dadas las gigantescas distancias de nuestro universo). Pero antes de seguir veamos un poco más a fondo estos singulares fenómenos.
Los agujeros de gusano son soluciones a la relatividad general, unas de las primeras descripciones matemáticas fueron hechas por Einstein y Rosen, por lo que fueron llamados "puente de Einstein-Rosen", pero a mediados de los 60 se demostró que estos agujeros eran inestables y se cerrarían casi al mismo tiempo de crearse. En 1985, Kip S. Thorne, realizó una serie de cálculos que le llevaron a encontrar la solución a la inestabilidad de un presunto agujero de gusano. La solución que encontró Thorne pasaba por un tipo de energía llamada exótica o energía negativa. A diferencia de la materia o energía normal (o positiva) que actúa como una lente gravitatoria convergente (hace converger los rayos de luz) la energía exótica o negativa actúa como lente gravitatoria divergente, manteniendo separadas las paredes del agujero de gusano. Hace divergir los rayos de luz que entren así como las fluctuaciones del vacío que de otra forma al ser multiplicados por el agujero impedirían su estabilidad y lo destrozarían.
De esta manera existen varios tipos de agujeros de gusano dependiendo de la solución matemática:
· El supuestamente formado por un agujero negro de Schwarzschild, este "agujero de gusano de Schwarzschild" producido por un agujero negro de Schwarzschild se considera infranqueable.
· El agujero de gusano supuestamente formado por un agujero negro de Reissner-Nordstrøm o Kerr-Newman, resultaría franqueable pero en una sola dirección, pudiendo contener un "agujero de gusano de Schwarzschild".
· El agujero de gusano de Lorentz posee masa negativa (materia extraña o exótica) y se hipotetiza como franqueable en ambas direcciones.
Claramente a nosotros nos interesan las soluciones que nos den agujeros de gusano franqueables, para hipotéticamente viajar grandes distancias o a diferentes "tiempos".
Los agujeros de gusano atravesados de Lorentz permitirían viajar de una parte del universo a otra de ese mismo universo muy deprisa, hemos visto como gracias a la materia exótica podríamos mantener abierto un agujero de gusano franqueable pero también se ha planteado otra forma para esto, como un tipo de agujero que se mantiene abierto por cuerdas cósmicas, el cual ya fue predicho por Matt Visser en un artículo publicado en 1989.
Ahora tomando como premisa de que tenemos la tecnológica para producir materia exótica (y que entrar en el agujero no nos destruirá de alguna forma), ya podríamos construir nuestro "pasadizo" en la trama espacio-tiempo, con esto nuestra primera pregunta ya tiene respuesta, si podríamos llegar a lugares distantes, sobrepasando globalmente la velocidad de la luz (pero nunca localmente, así que no hay problema).
¿Y los viajes en el tiempo?, teóricamente podríamos ir sin problemas al futuro, esto podría llevarse a cabo acelerando el extremo final de un agujero de gusano a una velocidad relativamente alta respecto de su otro extremo. La dilatación de tiempo relativista resultaría en una boca del agujero de gusano acelerada envejeciendo más lentamente que la boca estacionaria, visto por un observador externo, de forma parecida a lo que se observa en la paradoja de los gemelos.
Pero lamentablemente, para los que querían cambiar la historia, teóricamente se ve casi imposible viajar al pasado, ya que según los cálculos la energía necesaria para viajar al pasado harían que el agujero se cerrara, de esta forma parece que la naturaleza se protege así misma de que la historia se vea modificada (y como sabemos de la teoría del caos, cualquier cambio mínimo en el pasado podría influir considerablemente en el presente). Así que como el viaje al pasado crea inevitablemente innumerables paradojas temporales (como la del abuelo), parece que la misma naturaleza nos previene de este tipo de cosas haciendo real la "conjetura de protección cronológica" de Hawking que plantea la imposibilidad de viajar al pasado.
Bueno para terminar, tengo que decir que este es uno de los pocos temas de la física moderna que me considero escéptico, ya que no creo que algún día tengamos la tecnológica para abrir un agujero de gusano (ni manejar materia exótica) y si lo lográramos probablemente las fuerzas dentro del agujero nos impedirían usarlo. Además recordemos que la teoría de cuerdas y sus dimensiones extras si están en lo cierto y las demás (5 o 6) dimensiones están compactadas a escala subatómica, la posibilidad de usar agujeros de gusano se vuelve aun mas difícil, de hecho yo diría imposible.
Viajar a través del Espacio – Tiempo: Warp
En la actualidad se conocen varias maneras de viajar atreves del en el Espacio-tiempo a velocidades superiores a las de la luz, sin embargo la que le presentaremos a continuación es una de las más creativas, una idea que incluso para expertos en el tema les parecería algo sacado de una novela de ciencia ficción Esta opción es matemáticamente posible pero no significa que pueda ser llevada a la práctica, la teoría consiste en aprovechar el tejido flexible del espacio – tiempo. El Científico Mexicano Miguel Alcubierre es el creador de la teoría y él propuso que una nave espacial puede aprovechar la expansión del espacio – tiempo.
Alcubierre, inspirado en la serie Star Trek, utilizó las Ecuaciones de Einstein, para modelar una burbuja que llevara a la nave durante su viaje, la nave deberá tener la capacidad de distorsionar el espacio – tiempo para viajar a través de él, como un surfista en una ola en el mar. Aunque actualmente no existe la tecnología para viajar de ninguna manera a través del espacio – tiempo a mayor velocidad que la de la luz, la Teoría de la Relatividad General, predice que matemáticamente es posible y esta es una razón por la cual, es una de las teorías más bellas y convincentes para modelar el Universo.
Viajar a casi la velocidad de la luz.
A la tercera va la vencida. Para Hawking, la solución puede pasar por viajar muy muy rápido, más aún que la velocidad requerida para evitar ser arrastrados por un agujero negro. Según Hawking, viajar a casi la misma velocidad de la luz, 186.000 millas por segundo, nos transportaría al futuro. Para explicarlo, el científico imagina un tren superveloz que diera vueltas a la Tierra 7 veces por segundo, lo que no alcanza la velocidad de la luz, algo que las leyes de la física prohíben. Entonces el tiempo empieza a transcurrir lentamente a bordo, como si estuviéramos cerca de un agujero negro, pero en mayor medida, como en cámara lenta. En una semana, el tren viajaría cien años en el futuro. Por supuesto, construir un tren que alcance esas velocidades es imposible, pero hemos construido algo muy parecido: el acelerador de partículas LHC del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) en Génova, Suiza.
Lo sabemos por unas partículas, pi-mesons, que generalmente se desintegran ipso facto pero que, cuando son aceleradas a casi la velocidad de la luz, duran 30 veces más.
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