La Física y los viajes en el tiempo

Es habitual en el cine, la literatura y actualmente también en el mundo de los videojuegos, toparnos con historias en las cuales la trama se desarrolla a través de un laberinto temporal, donde los protagonistas se pierden entre los intrincados escondites del espacio y el tiempo. A menudo descubren que sus actos provocan terribles cambios en la época de la que ellos proceden, como el hecho de que sus padres no se conozcan y, entre otras cosas, que su cara desaparezca de la foto familiar que procuró guardar en la cartera antes de salir de viaje por el espacio-tiempo. Esta historia misma la podéis encontrar en la famosa película Regreso al Futuro. Por supuesto, hay infinidad de historias diferentes con tramas mucho más enrevesadas y complicadas. En el relato corto «All you Zombies» de Robert Heilein, todos los personajes del relato son la misma persona. Como he dicho estamos acostumbrados a disfrutar de estas historias en la literatura y en el cine, pero ¿qué dice la ciencia de todo esto?

Siempre se pensó que el espacio y el tiempo eran dos conceptos universales, es decir, que el tiempo fluye a la misma velocidad a lo largo de todo el universo, y que este espacio es el único y el mismo para todos. Esta idea, aparentemente de sentido común, quedó destruida por la teoría de la relatividad especial, enunciada ya hace poco más de un siglo por Albert Einstein. 

Desde entonces ha sido confirmada experimentalmente en varias ocasiones, y aunque en los últimos meses una de sus ideas principales (que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz) se ha tambaleado un poco con todo este asunto de los neutrinos, aún sigue aparentemente intacta. Con la puesta en escena de la relatividad, los viajes en el tiempo encontraron una puerta por la que colarse del mundo de la ciencia-ficción al de la realidad. Fueron los propios físicos los que comenzaron a especular sobre las consecuencias que podría tener un viaje en el tiempo, realizándose todo tipo de preguntas sobre qué distintas consecuencias para el presente tendrían los diversos itinerarios turísticos posibles a través del espacio-tiempo. De todos estos viajes surgían callejones sin salida, bucles infinitos o universos paralelos. Pero los físicos no sólo se quedaron ahí, también comenzaron a desarrollar todo tipo de “posibles” máquinas del tiempo permitidas por la física teórica (agujeros de gusano, cilindros rotatorios, vórtices de luz…). El viaje en el tiempo había dejado de formar parte únicamente de la ciencia ficción y se había hecho un pequeño sitio en la ciencia real, aunque no siempre tomado demasiado en serio. En general los físicos han llegado al consenso de que, de poder realizarse un viaje en el tiempo, únicamente sería posible hacia el futuro, y que en el caso de viajar hacia el pasado no podríamos viajar a una fecha anterior a la creación de la máquina del tiempo. Esta afirmación evitaría espinosas preguntas como ¿por qué no hemos sido aún visitados por viajeros del futuro? Aceptando este hecho,  voy a hablaros aquí de una de tantas máquinas del tiempo que se han diseñado, y que en el caso de que tecnológicamente fuera posible construir, más comodidades ofrece para disfrutar de un viaje seguro y temporalmente factible para el viajero espacio-temporal.

Una de las distintas formas de las que se ha afirmado que podrían servir como instrumento para viajar en el tiempo es a través de los agujeros de gusano, también conocidos como puentes de Einstein-Rosen.  Un agujero de gusano es un túnel que nos permite atajar entre dos lugares diferentes del espacio y el tiempo. La idea de agujero de gusano derivó de la concepción de agujero negro, formulada por el físico alemán Karl Schwarzschild, cuando en 1916, utilizando las recién formuladas ecuaciones de la relatividad general de Einstein, calculó el campo gravitatorio de una estrella masiva estacionaria. Pero el puente de Einstein-Rosen era simplemente una curiosidad matemática, ya que para atravesar el centro se debían salvar un gran número de dificultades. La fuerza gravitatoria en el centro del agujero sería enormemente potente, lo que haría que cualquier objeto que intentara atravesarlo quedara aplastado. Para superar con éxito esta fuerza gravitatoria se necesitaría una velocidad mayor a la de la luz, lo cual según la relatividad era imposible. A medida que nos acercáramos al centro del agujero, el tiempo se iría frenando, llegando en el centro a detenerse completamente. Además de estos inconvenientes existían otras pegas: como la propia estabilidad del agujero, qué efectos cuánticos evitarían que el agujero se mantuviese abierto, o que la radiación producida en la entrada del agujero mataría al que intentara atravesarlo. Con toda esta lista de inconvenientes parecía lógico pensar que nunca sería posible, si es que realmente existían, atravesar un agujero de gusano.                              

Representación gráfica de un agujero de gusano en dos dimensiones (fuente: Wikipedia) 

Pero en 1985, Carl Sagan buscaba una manera de comunicar dos regiones enormemente distantes del universo de la forma más breve posible, para incluirla en su novela Contact. Carl consultó a Kip Thorne, físico estadounidense,  acerca de un posible método que permitiera este viaje de la forma más científica y real posible, y que además permitiera a un ser humano realizar el viaje en un tiempo aceptable. Thorne quedó realmente intrigado por la pregunta de Sagan y buscó, junto a Michael Morris y Ulvi Yurtserver, una respuesta que ofreciera una posibilidad real para este tipo de viaje. La solución que encontraran debía salvar todos los inconvenientes anteriormente enumerados. Finalmente dieron en el clavo, lograron diseñar un agujero de gusano en el cual, un ser humano que lo atravesase no sentiría una fuerza gravitatoria mayor a 1g, el agujero permanecería estable y sin cerrarse, y además el viaje no supondría más de 200 días para el viajero. Solo existía una pega, en el centro del agujero debía existir una materia exótica, que aunque podía estar al alcance de una posible civilización futura y no violaba las leyes de la física, podía perfectamente no existir.

Y, ¿Cómo podemos construir una máquina del tiempo con este tipo de agujero de gusano? Primero deberemos  «encerrar» una de las entradas del agujero en una nave espacial con capacidad de volar a velocidades cercanas a la luz, y dejar la otra por ejemplo en nuestra habitación. Con nuestra nave última generación, viajaremos a una velocidad cercana a la de la luz, durante lo que desde la tierra se percibirían como por ejemplo…2000 años. Según la geometría de la relatividad general, la longitud del agujero de gusano podrá mantener su longitud original durante el viaje, es decir, que no se estirará según nos alejemos del otro extremo. Tras aterrizar en la tierra 2000 años después, desde la perspectiva terrestre, descubriremos que todo ha cambiado, y tras acercarnos al lugar donde debería estar nuestra casa, esta ni siquiera existe. Ante el asombro nos apresuramos a asomarnos al agujero de gusano que aún está abierto en nuestra nave espacial, y observamos que nuestra habitación se encuentra perfectamente al otro lado del agujero, consiguiendo de este modo, no solo un desplazamiento en el espacio, si no un desplazamiento en el tiempo. Solo tendríamos que cruzar de un extremo a otro para encontrarnos de nuevo en la época de la que procedíamos.

Por supuesto, hoy por hoy es imposible crear un agujero de este tipo, y como se ha dicho anteriormente, ni siquiera se sabe si es posible que este tipo de agujero exista. Actualmente se especula sobre la posible creación de micro agujeros de gusano en los aceleradores de partículas, y se sugieren formas de cómo poder estirarlos a tamaños que permitieran a un ser humano atravesarlos. Pero estas afirmaciones no son más que especulaciones, y grandes físicos como Stephen Hawking comentan que posibles fluctuaciones del vacío, fruto de las agitaciones que surgen de la incertidumbre cuántica, podrían destrozar el agujero de gusano cuando se encontrara en una configuración como la descrita en nuestro viaje en el tiempo. Sin duda, aún es demasiado pronto para dar una respuesta definitiva a todo lo relacionado con este asunto, y como siempre ha ocurrido con la ciencia, poco a poco encontraremos pequeñas pistas que nos abrirán y cerrarán puertas a infinidad de asombrosas posibilidades. Puede que en un futuro, dispongamos de la energía y tecnología suficiente para poner a prueba alguna de estas teorías y, quien sabe, puede que nos llevemos una sorpresa.

 Santiago Carmona

Fuentes: 

• Greene, Brian. El tejido del cosmos.
• Kaku, Michio. Hiperespacio.
• Punset, Eduardo. Cara a cara con la vida, la mente y el Universo
• Wikipedia

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