Agujeros de gusano:¿el viaje en el tiempo?(cont.)

El viaje en el tiempo ha despertado desde siempre un gran interés , se han escrito libros y se han hecho películas sobre el tema, pero sólo desde hace poco se ha empezado a tratar desde el rigor científico, de acuerdo con los últimos conocimientos – todavía en mantillas- sobre gravedad cuántica.


El primer artículo sobre el tema salió a la luz en el verano de 1988, en la revista Physical Review Letters, firmado por Kip S. Thorne y dos colaboradores suyos, Michael S. Morris y Ulvi Yurtsever.

Según el mismo Thorne, en su libro “Agujeros negros y tiempo curvo” ( presentación de Stephen Hawking), existen dos estrategias para construir un agujero de gusano, una que se podría llamar estrategia cuántica y la otra estrategia clásica.

La estrategia cuántica se basa en las fluctuaciones gravitatorias cuánticas del vacío que ocurren en cualquier lugar del espacio-tiempo. En 1955, John Wheeler, combinando la mecánica cuántica con la relatividad general dedujo que en una región del tamaño de la longitud de Planck-Wheeler ( 1,62 x 10^–33 centímetros) las fluctuaciones del vacío son tan grandes que el espacio tal como lo conocemos hierve y se convierte en borbotones de espuma cuántica, el mismo tipo de espuma cuántica que constituye el corazón de una singularidad espacio-temporal como pueda ser un agujero negro.


A partir de esta espuma cuántica, con la tecnología adecuada podría detectarse un agujero de gusano y amplificarlo hasta un tamaño clásico. Sin embargo no comprendemos todavía lo bastante bien las leyes de la gravedad cuántica y ni siquiera la propia espuma cuántica probabilística.

La estrategia clásica pasa por tratar de deformar y retorcer el espacio a escalas macroscópicas para hacer un agujero de gusano, donde previamente no existía ninguno. Existe un método para construir un agujero de gusano mediante una deformación y retorcimiento suaves, sin producir singularidades ( sitios donde no funcionan las leyes físicas tal como las conocemos actualmente). En 1966 Robert Geroch, en Princeton, utilizó métodos topológicos para demostrarlo, pero sólo puede hacerse si durante la construcción el tiempo también se retuerce ( tiempo curvo) visto desde todos los sistemas de referencia. Concretamente, mientras se procede a la construcción debe ser posible viajar hacia atrás en el tiempo tanto como hacia adelante. La maquinaria que haga la construcción debe funcionar brevemente como una máquina del tiempo, desde los momentos finales a los momentos iniciales de la construcción.


Como decía en el post anterior, el legado de Eisntein llevado hasta el límite de sus posibilidades por físicos de la talla de Penrose, Wheeler, Thorne o Hawking, nos muestra una serie de fenómenos, como los agujeros de gusano, que parecen salidos de una novela de ciencia ficción. Sin embargo, para ser realistas, las leyes de la gravedad cuántica – lo que conocemos de ellas hasta ahora- nos están ocultando la respuesta definitiva a si los agujeros de gusano pueden convertirse con éxito en máquinas del tiempo. Se sospecha que el propio haz creciente de las fluctuaciones del vacío – multiplicado por efecto del propio agujero de gusano- puede ejercer una especie de protección cronológica que impida el viaje en el tiempo. Stephen Hawking, con su característico humor irónico describe esto como una conjetura que “ mantendría el mundo a salvo de la mirada directa de los historiadores”.

Agujeros de gusano, ¿el viaje en el tiempo?

El legado de Einstein ha llevado a científicos como Kip S. Thorne, Hawking, John Wheeler, Penrose y tantos otros a una gran búsqueda para descubrir dónde y cómo falla la relatividad y qué puede reemplazarla. Cuando tenemos una gran teoría hay que exprimirla al máximo, probarla hasta los mayores extremos, a veces por caminos extraños. En el caso de la relatividad están plagados de objetos tan exóticos como agujeros negros, enanas blancas, estrellas de neutrones, ondas gravitatorias, agujeros de gusano, distorsiones o máquinas del tiempo.

El sendero por el que discurre la ciencia está lleno de avances a trompicones, o de callejones sin salida y golpes de intuición, está muy lejos de ser una autopista con varios carriles, como a veces nos parece. Al final puede encontrarse la respuesta que se busca o constatar que la mayor parte del tiempo se ha perdido para nada.

Los agujeros de gusano:

Los llamados agujeros de gusano, una especie de pasadizo entre dos puntos distantes o no del espacio-tiempo, fueron descubiertos matemáticamente en 1916 por Ludwing Flamm, unos pocos meses después de que Einstein formulara su ecuación de campo ( relatividad general), como una solución a dicha ecuación de campo. Posteriormente, en los años cincuenta fueron investigados intensamente mediante gran variedad de cálculos matemáticos por John Wheeler y su equipo. Durante muchos años, los cálculos parecían indicar que se creaban en algún instante de tiempo y rápidamente se estrangulaban y se cerraban. Pero en 1985 , cuando Kip S. Thorne trataba de resolver un grave problema que tenía Carl Sagan con la heroína de su última novela , 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, en grandes concentraciones como puede ser una estrella masiva, 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.

El material exótico es más común de lo que nos podría parecer, de hecho las fluctuaciones del vacío que lo envuelven todo están formadas por energía positiva y energía negativa que en circunstancias normales producen una suma nula. Sin embargo Robert Wald ( colaborador de Wheeler) y Ulvi Yurtsever demostraron en los ochenta que en el espacio-tiempo curvo ( cerca de una gran masa), en una gran variedad de circunstancias, la curvatura distorsiona las fluctuaciones del vacío y las hace exóticas ( energía negativa).

Viaje en el tiempo:



Si mantenemos abierto un agujero de gusano mediante el aporte de energía negativa ( suponiendo que tenemos los medios técnicos necesarios que deberá tener una sociedad superavanzada en el futuro), podemos construir una máquina del tiempo. Una de las bocas del agujero podría permanecer en la Tierra y la otra boca la suponemos dentro de una nave interestelar. Si esta nave viaja a una velocidad cercana a la luz durante 24 horas ( tiempo de la nave, que pasa más lentamente por efecto relativista), el tiempo en la Tierra correspondiente podría ser de 15 años, por ejemplo. Cuando la nave regresa después de 24 horas de su tiempo, por la boca del agujero que ha permanecido en la nave podríamos volver al pasado, 15 años atrás. El agujero conectaría dos espacio-tiempos separados 15 años, su limitación de viaje al pasado la fijaría el instante en que se formó el agujero, antes no nos podríamos remontar porque no estaba abierto.


Según la teoría de la relatividad general, si se pueden mantener abiertos los agujeros de gusano mediante material exótico, el viaje en el tiempo viene condicionado por el mismo momento de la creación del agujero. No se puede viajar a un tiempo anterior a la propia creación del agujero de gusano.

Figuras: La primera es una descripción esquemática de un agujero de gusano. Comunica dos lugares espaciotemporales diferentes que podrían estar a años luz el uno del otro. La segunda es un agujero negro absorbiendo materia de una estrella compañera. La tercera es una máquina del tiempo con "tecnología" del siglo XIX.

¡¡¡Feliz Navidad , feliz año 2007 y felices fiestas en compañía de vuestra familia y amigos!!!