domingo, 9 de mayo de 2010

Stephen Hawking: Cómo construir una máquina del tiempo


CÓMO CONSTRUIR UNA MÁQUINA DEL TIEMPO*
Por STEPHEN HAWKING
Hola. Mi nombre es Stephen Hawking. Físico, cosmólogo y algo soñador. Aunque no me puedo mover y tengo que hablar a través de una computadora, en mi mente soy libre. Libre para explorar el universo y preguntar las grandes interrogantes tales como: ¿es posible viajar en el tiempo? ¿podemos abrir un portal al pasado o encontrar un atajo hacia el futuro? ¿podemos usar las leyes de la naturaleza para convertirnos en amos del tiempo?
Los viajes en el tiempo fueron considerados en el pasado una herejía. Yo solía evitar hablar acerca de ello por miedo a ser llamado maniático. Pero estos días no soy tan cauteloso. De hecho, soy más como la gente que construyó Stonehenge. Estoy obsesionado con el tiempo. Si tuviera una máquina del tiempo visitaría a Marilyn Monroe en su esplendor o visitar
ía a Galileo cuando dirigió por primera vez su telescopio hacia el cielo. Tal vez viajaría al final del universo para saber como termina la historia cósmica entera.
Para ver como podria ser posible, necesitamos ver al tiempo como lo hacen los físicos: como una cuarta dimensión. No es tan difícil como suena. Cada niño en edad escolar sabe que todos los objetos físicos, incluyendome a mí en mi silla, tienen tres dimensiones. Todo tiene anchura, altura y longitud.
Pero existe otra longitud, el tiempo. Mientras que un humano puede sobrevivir por 80 años, las piedras de Stonehenge, han estado en pie por miles de años. Y el Sistema Solar girará por miles de millones de años. Todo tiene una longitud en el tiempo así como el espacio. Viajar en el tiempo, significa recorrer la cuarta dimensión.
Para ver lo que esto significa, vamos a imaginar algo que hacemos de manera cotidiana: viajar en un automóvil. Conduce en linea recta y estarás viajando en una dimensión. Da vuelta a la derecha o izquierda y tendrás una segunda dimensión. Conduce arriba o abajo en un camino montañoso y variará tu altura, así que estarás viajando en las tres dimensiones. Pero, ¿cómo hacemos en la Tierra para viajar en el tiempo? ¿cómo encontramos el camino a través de la cuarta dimensión?
Vamos a ser indulgentes con un poco de ciencia ficción por un momento. Las películas de viajes en el tiempo a menudo muestran una enorme máquina que consume mucha energía. La máquina crea un camino a través de la cuarta dimensión, un tunel a través del tiempo. Un viajero del tiempo, valiente y temerario, entrenado por quien sabe quien, entra al tunel del tiempo y emerge en quien sabe donde. El concepto puede ser descabellado, y la realidad puede ser muy diferente de esto, pero la idea por si misma no esta tan loca.
Los físicos hemos estado pensando en tuneles del tiempo también, pero lo analizamos desde otro ángulo. Nos preguntamos si los portales al pasado o al futuro pueden ser posibles dentro de las leyes de la naturaleza. Pensamos que es así. Aún más, le hemos dado nombre a esos tuneles: agujeros de gusano. La verdad es que los agujeros de gusano estan alrededor de nosotros, solo que son demasiado pequeños para verlos. Los agujeros de gusano son realmente pequeñitos. Están en los rincones y grietas del espacio y del tiempo.
Nada es plano o sólido. Si miras suficientemente de cerca todo lo que encuentres, hallarás hoyos y arrugas. Es un principio básico de física que también aplica al tiempo. Aún algo tan suave como una alberca de pelotas tiene grietas, arrugas y huecos. Ahora, es fácil ver que esto es válido en las primeras tres dimensiones. Pero créeme, también es cierto para la cuarta dimensión. Hay pequeñas grietas, arrugas y huecos en el tiempo. En una escala más pequeña, aún más que las moléculas y los átomos, entramos a un lugar llamado espuma cuántica. Aquí es donde existen los agujeros de gusano. Constantemente se forman pequeños túneles o atajos a través del espacio y el tiempo, desaparecen y se vuelven a formar dentro de este mundo cuántico, ligando a dos lugares separados y a dos tiempos distintos.
Desafortunadamente, estos tuneles del tiempo en la vida real son solo una billón-trillonésima de centímetro de ancho. Muy pequeños para que un humano pueda pasar, pero la idea de máquinas del tiempo para agujeros de gusano es la más básica. Algunos científicos piensan que puede ser posible capturar un agujero de gusano y agrandarlo muchas veces para hacerlo suficientemente grande para que un humano o una nave espacial pueda entrar.
Con la eneregía suficiente y con tecnología avanzada, tal vez podría construirse un agujero de gusano gigante en el espacio. No estoy diciendo que se pueda hacer, pero si se pudiera, sería un dispositivo notable. De un lado podría estar en la Tierra y del otro lado muy lejos, algún planeta distante.
Teóricamente, un tunel del tiempo o agujero de gusano podría hacer más que llevarnos a otros planetas. Si ambos extremos estuvieran en el mismo lugar, separados por el tiempo en lugar de la distancia, una nave podría viajar al pasado distante. Tal vez los dinosaurios serían testigos del avistamiento de una nave espacial aterrizando.
Ahora, me doy cuenta de que pensar en cuatro dimensiones no es fácil, y que los agujeros de gusano son un concepto difícil que te revuelve la cabeza, pero espera. He estado pensando en un experimento que podría revelar si el viaje de un humano a través de una máquina del tiempo es posible ahora o en el futuro. Me gustan los experimentos simples, y también la champaña.
Así que he combinado dos de mis temas favoritos para ver si es posible el viaje en el tiempo del futuro al pasado.
Imaginemos que voy a organizar una fiesta, una recepción de bienvenida para los futuros viajeros en el tiempo. Pero hay un complot. No dejaré a nadie saberlo hasta después de que la fiesta haya pasado. He fabricado una invitación con las cordenadas exactas en el tiempo y en el espacio. Espero mandar copias, que de una forma u otra, esten por ahí por muchos miles de años. Tal vez un día alguien que viva en el futuro encontrará la invitación de la fiesta y utilice su máquina del tiempo para llegar a mi fiesta, asumiendo que los viajes en el tiempo algun dia serán posibles.
Mientras tanto, mis invitados del futuro llegarán de un momento a otro. Cinco, cuatro, tres, dos, uno. Pero mientras digo esto, ninguno llega. Que pena. Esperaba que al menos la futura Miss Universo entrara por la puerta. Así que, ¿porqué no funcionó el experimento? Una de las razones puede ser debido a un problema bien conocido del viaje en el tiempo al pasado, un problema que llamamos paradojas.
Las paradojas son divertidas. La más famosa es usualmente llamada la Paradoja del Abuelo. Tengo una nueva versión a la que llamo la Paradoja del Científico Loco.
No me gusta la manera en que los científicos de las películas son descritos como locos, pero en este caso, es verdad. Este científico está determinado a crear una paradoja, aún a costa de su propia vida. Imagina que de alguna forma, ha construido un agujero de gusano, un tunel que se extiende a solo un minuto en el pasado.
A través del agujero de gusano, el científico puede verse a sí mismo como era hace un minuto. Pero, ¿qué pasaría si nuestro científico usa el agujero de gusano para dispararse a su otro yo del pasado? Ahora está muerto. Así que ¿quién disparó y quien recibió el tiro? Es una paradoja. No tiene sentido. Es la clase de situación que a los cosmólogos nos da pesadillas.
Este es el tipo de máquinas que violarían la regla fundamental que gobierna al universo entero: las causas pasan antes que los efectos, y nunca al revés. Creo que las cosas no pueden hacerse imposibles por sí mismas. Si pudieran, no habría nada para detener al universo entero de caer en el caos. Así que, pienso que algo siempre pasará para prevenir la paradoja. Algo que deberá ser una razón por la cual nuestro científico nunca se encontrará a sí mismo en una situación donde pueda darse un tiro. Y en este caso, lamento decirlo, el agujero de gusano es un problema en sí mismo.
Al final, creo que un agujero de gusano como este no puede existir. Y la razón de ello es la realimentación. La causa es simple, por ejemplo en un micrófono, el sonido es transmitido por los cables, se hace mas fuerte en el amplificador y sale por las bocinas. Pero si sale demasiado sonido por las bocinas, el sonido entra de nuevo al micrófono y empieza el ciclo nuevamente haciendo al sonido cada vez más fuerte, y si no se detiene, la realimentación puede destruir el sistema de sonido (y nuestros oídos).
Lo mismo pasa con un agujero de gusano, solo que hay radiación en lugar de sonido. Tan pronto el agujero de gusano se expande, la radiación natural entra y termina en un ciclo que se hace tan fuerte que destruye al agujero de gusano. Así que, aunque existan agujeros de gusano pequeñitos, y pueda ser posible inflar uno algún día, no durará lo suficiente para ser usado como máquina del tiempo. Esa es la razón por la cuál nadie podrá regresar en el tiempo a mi fiesta.
Cualquier tipo de viaje en el tiempo al pasado por medio de agujeros de gusano o cualquier otro método, es probablemente imposible, de otra manera podrían ocurrir paradojas. Asi que, tristemente, parece ser que el viaje en el tiempo al pasado nunca se llevará a cabo. Una decepción para los cazadores de dinosaurios y un alivio para los historiadores.
Pero la historia no termina ahí. Esto no hace imposible viajar en el tiempo. Creo en los viajes en el tiempo. En los viajes en el tiempo al futuro. El tiempo fluye como un rio y parece que cada uno de nosotros es llevado implacablemente por la "corriente" del tiempo. Pero el tiempo es como un río en otro sentido. Fluye a diferentes velocidades en diferentes lugares y esa es la clave para viajar al futuro. Esta idea fue propuesta por primera vez por Albert Einstein hace más de 100 años. Se dió cuenta que hay lugares donde el tiempo va más despacio, y otros lugares donde el tiempo va más rápido. Estaba absolutamente en lo cierto. Y la prueba esta exactamente sobre nuestras cabezas. Arriba en el cielo: el Sistema de Posicionamiento Global o GPS. Una red de satélites en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites hacen que la navegación sea posible. Pero también revelan que el tiempo corre más rápido en el espacio que en la Tierra. Dentro de cada aparato espacial hay un reloj muy preciso. Pero a pesar de ser tan exactos, estos relojes ganan un tercio de milmillonésima de segundo al día. El sistema tiene que corregir el error, de otra manera esa pequeña diferencia desequilibraría el sistema entero, causando que cada dispositivo GPS en la Tierra se equivocara por 9.6 km cada día. Solo imagina el caos que se desataría.
El problema no está en los relojes. Ellos funcionan más rápido porque el tiempo corre más rápido por sí mismo en el espacio, que aquí abajo. Y la razón de este efecto extraordinario es la masa de la Tierra. Einstein se dió cuenta que la materia fricciona el tiempo y lo hace más lento, como en las partes bajas de un río. Entre más masa, hay más fricción con el tiempo. Y esta realidad es lo que abre la puerta a la posibilidad de viajar por el tiempo hacia el futuro.
En el centro de la Vía Láctea, a 26,000 años luz de nosotros, está el objeto más pesado de la galaxia. Es un agujero negro supermasivo que contiene la masa de cuatro millones de Soles aplastados en un solo punto por su propia gravedad. Entre más te acerques al agujero negro, más intensa será la gravedad. Acércate más y ni siquiera la luz puede escapar. Un agujero negro como este, tiene un efecto dramático en el tiempo, haciendo que sea el más lento en la galaxia. Esto lo hace una máquina del tiempo natural.
Me gusta imaginar cómo una nave espacial podría ser capaz de tomar ventaja de este fenómeno, orbitando al agujero negro. Si una agencia espacial estuviera controlando la misión desde la Tierra ellos observarían que cada órbita tomaría 16 minutos. Pero para los valientes astronautas abordo, cerca del objeto masivo, el tiempo se alentaría. Y aquí el efecto sería mucho más extremo que la gravedad en la Tierra. El tiempo de la tripulación se alentaría a la mitad. Por cada 16 minutos de orbita, ellos solo experimentarían ocho minutos de tiempo.
Así, después de muchas vueltas, experimentando sólo la mitad del tiempo de todos los que estamos lejos del agujero negro, la nave y su tripulación estarían viajando en el tiempo. Imagina que han estado en órbita por 5 de sus años. Diez años pasarían aquí. Cuando regresen a casa, todos en la Tierra habrían envejecido cinco años más que ellos.
Así que un agujero negro supermasivo es una máquina del tiempo. Pero por supuesto, no es exactamente práctico. Tiene sus ventajas sobre los agujeros de gusano, en las que no provoca paradojas. Además no se destruyen a si mismos por realimentación. Sin embargo, son mucho más peligrosos. Están muy lejos y no nos llevarían muy lejos en el futuro. Afortunadamente hay otra forma de viajar en el tiempo. Y esto representa nuestra última y única esperanza de construir una máquina del tiempo real.
Sólo tienes que viajar muy, muy rápido. Mucho más rápido que la velocidad requerida para evitar ser succionado por un agujero negro. Esto es debido a otro hecho extraño en el universo. Hay un límite en la velocidad cósmica, que es de 300,000 kilómetros por segundo, también conocida como la velocidad de la luz. Nada puede exceder esa velocidad. Es uno de los principios mejor establecido en la ciencia. Créase o no, viajar a cerca de la velocidad de la luz te transporta al futuro.
Para explicar porque, vamos a imaginar un sistema de transporte de ciencia ficción. Imagina una vía que vaya alrededor de la Tierra, una vía para un tren superveloz. Vamos a usar este tren imaginario para acercarnos tanto como sea posible a la velocidad de la luz y ver cómo se convierte en una máquina del tiempo. Abordo, están los pasajeros con un boleto de ida hacia el futuro. El tren comienza a acelerar, más y más rápido. Pronto, está dando vueltas a la Tierra una y otra vez.
Para acercarse a la velocidad de la luz, el tren debe dar vueltas a la Tierra bastante rápido. Siete veces cada segundo. Pero no importa cuanto poder tenga el tren, nunca podrá alcanzar la velocidad de la luz, porque las leyes de la física lo prohíben. En lugar de eso, digamos que se acerca bastante, apenas un poco menos que la velocidad de la luz. Ahora pasa algo extraordinario. El tiempo empieza a fluir más lento a bordo, respecto al resto del mundo, justo como en el agujero negro, solo que mas lento. Todo en el tren esta en cámara lenta.
Esto pasa para protejer el límite de la velocidad cósmica, y no es difícil ver porqué: Imagina a un niño corriendo dentro del tren. Su velocidad de avance se adiciona a la velocidad del tren, así que ¿podría quebrantar el límite de velocidad sólo por accidente? La respuesta es no. Las leyes de la naturaleza previenen esta posibilidad al disminuir el paso del tiempo a bordo del tren.
Ahora el niño no puede correr tan rápido sin quebrantar el límite de velocidad cósmica. El tiempo siempre irá más lento sólo para proteger este límite de velocidad. Y de este hecho proviene la posibiliad de viajar muchos años al futuro.
Imagina que el tren dejó la estaciñon el primero de enero de 2050. Da vueltas a la Tierra una y otra vez por más de 100 años antes de que finalmente se detenga el año nuevo del año 2150. Los pasajeros habrán vivido solo una semana porque el tiempo se alentó mucho dentro del tren. Cuando salgan, se encontrarán en un mundo muy diferente de aquel que dejaron. En una semana habrán viajado 100 años hacia el futuro. Por supuesto, construir un tren que alcance tal velocidad es casi imposible. Pero hemos construido algo similar a este tren en el acelerador de partículas más grande del mundo en el CERN de Ginebra, Suiza.
Muy abajo de la superficie, dentro de un tunel circular de 25.6 kilómetros de diámetro, hay un montón de trillones de pequeñas partículas. Cuando se enciende la máquina las partículas se aceleran de cero a 96, 000 kilómetros por segundo en una fracción de segundo. Incrementa el poder y las partículas viajan más y más rápido, hasta que zumban alrededor del tunel unas 11,000 veces cada segundo. Pero como en el tren, nunca alcanzan la velocidad de la luz. Ellos pieden llegar solo al 99.99% de éste límite. Cuando eso pasa, las partículas también empiezan a viajar en el tiempo. Sabemos esto porque hay unas partículas que duran extremadamente poco, llamadas pi-mesones. Ordinariamente, se desintegran después de 25 milmillonésimas de segundo. Pero cuando son aceleradas a cerca de la velocidad de la luz, duran 30 veces más.
Realmente es así de simple. Si queremos viajar al futuro, solo necesitamos ir rápido. Realmente rápido. Y pienso que la unica forma de poder hacerlo es ir hacia el espacio. El vehículo tripulado más rápido en la historia fue el Apollo 10. Alcanzó 40,000 kilómetros por hora. Pero para viajar en el tiempo tendremos que ir 2,000 veces más rápido. Y para hacer eso necesitaremos una nave más grande, una máquina enorme. La nave tendría que ser lo suficientemente grande como para llevar una gran cantidad de combustible, suficiente para acelerarla a cerca de la velocidad de la luz. Obtener tal velocidad requeriría seis años a todo poder.
La aceleración inicial sería suave porque la nave sería enorme y pesada. Pero gradualmente tomaría velocidad y pronto cubriría grandes distancias. En una semana habría alcanzado a los planetas exteriores. Después de dos años alcanzaría la mitad de la velocidad de la luz y estaría muy lejos de nuestro Sistema Solar. Dos años después estaría viajando a 90% de la velocidad de la luz. A 30 trillones de kilómetros de distancia de la Tierra, y cuatro años después de su lanzamiento, la nave empezaría a viajar en el tiempo. Por cada hora de tiempo en la nave, dos horas pasarían en la Tierra. Una situación similar a nuestra nave que orbitaba el agujero negro masivo.
Después de otros dos años de motores a toda potencia, la nave alcanzaría su velocidad límite: 99% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, un solo día a bordo sería un año entero en el tiempo de la Tierra. Nuestra nave realmente estaría viajando hacia el futuro.
El enlentecimiento del tiempo tiene otro beneficio. Significa que podríamos en teoría, viajar distancias extraordinarias en una sola vida. Un viaje al borde de nuestra galaxia tomaría unos 80 años. Pero lo maravilloso de nuestro viaje es que revela lo extraño que es el universo. Es un universo donde el tiempo corre a velocidades diferentes en lugares distintos. Donde existen pequeñitos agujeros de gusano alrededor de nosotros. Y donde, a final de cuentas, podemos usar nuestro entendimiento de la ciencia para convertirnos en viajeros de la cuarta dimensión.

*Traducción íntegra al español del articulo original publicado el día 3 de Mayo de 2010 en el DialyMail del Reino Unido.

2 comentarios:

Anónimo dijo...

Me gustó mucho leer estas líneas, dejan volar la imaginación, tal vez cerca de la velocidad de la luz, gracias.

Anónimo dijo...

de verdad ami tambien me interesa mucho la idea de los viajes en el tiempo yo quisiera viajar hacia el pasado ya que tengo unos ploblemas pendientes que solucionar muy buena tu pagina saludos