Como construir una Maquina del Tiempo, por Stephen Hawking

Todo lo que necesitas es un agujero de gusano, el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider) o un cohete que vaya muy, muy rápido.

Hola. Mi nombre es Stephen Hawking. Físico, cosmologista, y también soñador. Aunque no puedo moverme y tengo que hablar a través de una computadora, en mi mente soy libre. Libre para explorar el universo y hacer las grandes preguntas, como: es posible el viaje en el tiempo? Podemos abrir un portal al pasado, o encontrar un atajo al futuro? Podemos finalmente usar las reglas de la naturaleza para convertirnos en maestros del mismo tiempo?

El viaje a través del tiempo fue considerado alguna vez herejía científica. Solía evitar hablar sobre ello por temor de ser catalogado como loco. Pero hoy en día, ya no soy tan cuidadoso. De hecho, me parezco más a las personas que construyeron Stonehenge. Estoy obsesionado por el tiempo. Si tuviera una máquina del tiempo, visitaría a Marilyn Monroe en su mejor época, o le caería a Galileo mientras éste apuntaba su telescopio hacia los cielos. Quizás incluso viajaría al fin del universo para descubrir cómo acaba nuestra historia cósmica.

Para ver cómo podría ser esto posible, necesitamos ver al tiempo como los físicos lo ven – en la cuarta dimensión. No es tan difícil como suena. Cada escolar que prestó atención sabe que todos los objetos físicos, incluso yo mismo en mi silla, existimos en tres dimensiones. Todo tiene un ancho, una longitud, y una altura.

Pero hay otro tipo de longitud, una longitud en el tiempo. Si bine un humano sobrevive 80 años, las piedras de Stonehenge, por ejemplo, han estado presentes por miles de años. Y el sistema solar, durará miles de millones de años. Todo tiene una longitud tanto en el tiempo, como en el espacio. Viajar en el tiempo, significa viajar a través de esta cuarta dimensión.

Para entender lo que significa, imaginemos que estamos haciendo un viaje común, en Auto. Conducimos en línea recta, y estamos viajando en una dimensión. Volteamos a la derecha o izquierda, y añadimos una segunda dimensión. Conducimos hacia arriba o abajo en un camino montañoso que añade altura, y estaremos viajando en las tres dimensiones. Pero como viajamos en el tiempo? Cómo encontramos un camino a través de la cuarta dimensión?

Entremos un poco en la ciencia ficción por un momento. Las películas de viaje en el tiempo usualmente muestran una máquina vasta, hambrienta de energía. La máquina crea un camino a través de la cuarta dimensión, un túnel a través del tiempo. Un viajero en el tiempo, un valiente, quizás temerario individuo, preparado para quién sabe qué, entra al túnel del tiempo y emerge quién sabe donde. El concepto puede sonar inalcanzable, y la realidad puede ser muy diferente de esto, pero la idea en sí no es tan loca.

Los físicos han estado pensando también sobre túneles en el tiempo, pero venimos desde un ángulo diferente. Nos preguntamos si los portales al pasado o al futuro podrían ser posibles dentro de las reglas de la naturaleza. Pensamos que sí son posibles. De hecho, les hemos dado un nombre: agujeros de gusano (Wormholes). La verdad es que los agujeros de gusano están alrededor nuestro, sólo que son demasiado pequeños para poderlos ver. Los agujeros de gusano son pequeñísimos. Ocurren en los rincones y grietas del espacio y el tiempo. Puede parecer un complejo concepto, pero continuemos.



Un agujero de gusano es un túnel teórico, o atajo, predecido por la teoría de relatividad de Einstein, que une dos lugares en el espacio-tiempo, visualizados aquí arriba como los contornos de un mapa tridimensional, donde la energía negativa jala al espacio y tiempo dentro de la boca del túnel, saliendo por otro universo. Sigue siendo algo hipotético, ya que obviamente nadie ha visto uno, pero han sido utilizados en films como conductos para el viaje en el tiempo – En Stargate (1994), por ejemplo, involucrando túneles entre universos, y en Time Bandits (1981), donde sus ubicaciones son mostrados en un mapa celestial

Nada es plano o sólido. Si ven cualquier cosa lo suficientemente cerca, encontrarán agujeros y arrugas en ellos. Es un principio físico básico, e incluso se aplica al tiempo. Incluso algo tan suave como una bola de billar tiene pequeños agujeros y arrugas. Ahora, es fácil demostrar que esto es cierto en las tres primeras dimensiones. Pero créanme, esto es también cierto en la cuarta dimensión. Existen pequeños agujeros y rincones en el tiempo. En la escala más pequeña, incluso más pequeñas que las moléculas, más pequeñas que los átomos, llegamos a un lugar llamada la espuma cuántica (quantum foam). Aquí es donde los agujeros de gusano existen. Pequeños túneles o atajos a través del espacio y el tiempo que constantemente se forman, desaparecen y reforman dentro de este mundo cuántico. E incluso unen dos lugares y dos tiempos diferentes.

Desafortunadamente, estos túneles en la vida real son tan sólo un billón-trillón-de trillones de un centímetro de diámetro. Demasiado pequeños para que un humano pueda pasar a través de ellos – pero aquí hacia donde la noción de máquinas de tiempo de agujeros de gusano se está dirigiendo. Algunos científicos piensan que podrá ser posible capturar uno de estos agujeros de gusano y agrandarlo muchas trillones de veces para que sea lo suficientemente grande para un ser humano o, incluso, una nave.

Dada la energía suficiente y tecnología avanzada, quizás un agujero de gusano gigante incluso podría ser construído en el espacio. No estoy diciendo que se pueda hacer, pero si se pudiese, sería un aparato realmente interesante. Un cabo podría estar cerca a la Tierra, y el otro lejos, muy lejos, en un planeta distante.

Teóricamente, un túnel de tiempo o agujero de gusano podría hacer más que llevarnos a otros planetas. Si ambos cabos están en el mismo lugar, y separados por el tiempo en lugar de la distancia, una nave podría volar por una entrada, y salir igual cerca a la Tierra, pero en un pasado distante. Quizás los dinosaurios verían a la nave llegar para hacer su aterrizaje.

El vehículo más veloz conducido por un humano fue el Apollo 10. Llegó a 25,000 millas por hora. Pero para viajar en el tiempo, necesitaremos ir más de 2,000 veces más rápido.

Ahora, entiendo que pensar en cuatro dimensiones no es fácil, y que los agujeros de gusano son un concepto complicado para entender, pero esperen un momento. He pensando un experimento simple que podría revelar si el viaje temporal humano a través de un agujero de gusano es posible ahora, o incluso en el futuro. Me gustan los experimentos simples, y la champaña.

Así que he combinado ambas para ver si el viaje en el tiempo desde el futuro al pasado es posible.

Imaginemos que haré una fiesta, una recepción de bienvenida para futuros viajeros del tiempo. Pero hay una encrucijada. No le voy a contar a nadie sobre el evento, hasta que ya haya ocurrido. He dibujado una invitación, dando las coordenadas exactas en el espacio y el tiempo. Estos esperando que algunas copias, de una manera u otra, estarán disponibles todavía por miles de años. Quizás algún día, alguien del futuro encuentre la información sobre la invitación, y utilice una máquina del tiempo de agujero de gusano para ir a mi fiesta, probando que el viaje en el tiempo será, algún día, posible.

Mientras tanto, mis invitados viajeros deberían estar por llegar en cualquier momento. Cinco, cuatro, tres, dos, uno. Pero mientras digo esto, nadie ha llegado. Una lástima. Estaba esperando que una Miss Universo del futuro entrara por la puerta. Entonces, por qué no funcionó el Experimento? Una de las razones, es el problema bien conocido de viajar al pasado, lo que conocemos como paradojas.

Las paradojas son divertidas. La más famosa es la que se llama la "Paradoja del Abuelo". Tengo una versión más sencilla, que llamo "La Paradoja del Científico Loco".

No me gusta la manera en la que los científicos en las películas son descritos como desquiciados, pero en este caso, es cierto. Este muchacho está determinado en crear una paradoja, incluso si le cuesta la vida. Imaginen, que ha construido un agujero de gusano de alguna manera, un túnel del tiempo que retrocede al pasado por un minuto.



A través de de este agujero, el científico puede verse a sí mismo como era hace un minuto. Pero qué sucede si nuestro científico usa el agujero para disparar a su yo del pasado? Ahora está muerto. Pero quién disparó? Es una paradoja. No tiene sentido. Es el tipo de situación que le da pesadillas a los cosmólogos.

Este tipo de máquina del tiempo violaría la regla fundamental que gobierna al universo entero – que las causas suceden antes de los efectos, y nunca al revés. Creo que las cosas no pueden hacerse imposibles a sí mismas. Si pudiesen, entonces no habría nada que detuviese el descenso al caos del universo. Así que creo que algo sucederá siempre para prevenir la paradoja. Debe haber alguna razón por la cual nuestro científico jamás se encontraría en una situación en la que pudiese dispararse a si mismo. Y en este caso, lamento decirlo, el agujero de gusano es el problema.

Al final, creo que un agujero de gusano como éste no puede existir. Y la razón de ello, es la retroalimentación (feedback). Si han ido a un concierto de rock, probablemente reconozcan ese sonido chirriante. Lo que lo causa, es simple. El sonido entra al micrófono. Es transmitido a través de los cables, hecho más potente por el amplificador, y sale por los parlantes. Pero si demasiado del sonido de los parlantes entra de nuevo al micrófono, se genera un bucle, un circuito que empieza a hacer cada vez más y más fuerte. Si nadie lo detiene, el feedback puede destruir al equipo.

Lo mismo ocurrirá con un agujero de gusano, sólo que con radiación, en lugar del sonido. Tan pronto como el agujero se expanda, radiación natural entrará en él, y terminará convirtiéndose en un circuito (loop). El feedback será tan potente, que destruirá el agujero. Así que, a pesar de que existen pequeños agujeros, y sea posible inflar uno algún día, no durará lo suficiente para ser utilizado como una máquina de tiempo. Es la razón real por la que nadie pudo llegar a mi fiesta.

Cualquier tipo de viaje en el tiempo al pasado a través de agujeros u otro método quizás sea imposible, pues de lo contrario, se generarían paradojas. Así que lamentablemente, parece que el viaje en el tiempo al pasado no sucederá nunca. Una decepción para cazadores de dinosaurios, y un alivio para historiadores.

Pero la historia todavía no acaba. Esto no imposibilita todo tipo de viaje en el tiempo. Yo sí creo en el viaje en el tiempo. Viaje en el tiempo al Futuro. El tiempo fluye como un río, y parece como si cada uno de nosotros fuera cargado en su corriente. Pero el tiempo tiene otra similitud con un río. Fluye a diferentes velocidades en diferentes lugares, y esa es la clave de viajar al futuro. Esta idea fue propuesta inicialmente por Albert Einstein hace más de 100 años. Se dio cuenta que deberían haber lugares donde el tiempo corre más lento, y otros donde éste se acelera. Estaba absolutamente correcto. Y la prueba está justo encima de nuestras cabezas. En el espacio.

Este es el Sistema de Posicionamiento Global, o GPS. Una red de satélites está en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites hacen que la navegación satelital sea posible. Pero también revelan que el tiempo va más rápido en el espacio que en la Tierra. Dentro de cada nave espacial, hay un reloj muy preciso. Pero a pesar de ser muy precisos, todos ganan alrededor de un tercio de billón de segundo cada día. El sistema tiene que corregirse para este cambio, de lo contrario, esta pequeña diferencia podría corromper a todo el sistema, causando que cada aparato GPS en la Tierra se equivocara por seis millas. Ya se imaginan el caos que esto generaría.

El problema no yace en los relojes. Van más rápido porque el tiempo va más rápido en el espacio que en la Tierra. Y la razón para tan extraordinario efecto, es la masa de la Tierra. Einstein se dio cuenta que la materia arrastra al tiempo, y lo hace más lento como una parte más lenta del río. Mientras más pesado el objeto, más jalará al tiempo. Y esta realidad sorprendente es lo que abre las puertas a la posibilidad de viajes en el tiempo al futuro.

Justo al centro de la Vía Láctea, a 26,000 años luz de nosotros, está el objeto más pesado de la galaxia. Es un agujero negro super masivo que contiene la masa de cuatro millones de soles aplastados en un sólo punto por su propia gravedad. Mientras más nos acerquemos al agujero negro, más potente será la gravedad. Acérquense bastante, y ni siquiera la luz podrá escapar. Un agujero negro como éste tiene un dramático efecto en el tiempo, disminuyendo la velocidad mucho más que cualquier otra cosa en la galaxia. Esto lo hace una máquina del tiempo natural.

Me gusta imaginarme cómo una nave espacia podría tomar ventaja de este fenómeno, al entrar en órbita con éste. Si una agencia espacial estuviera controlando la misión desde la Tierra, observarían que cada órbita completa tomó 16 minutos. Pero para las personas valientes a bordo de la nave, cercanas a este objeto masivo, el tiempo se habría puesto más lento. Y aquí el efecto sería mucho más extremo que la fuerza gravitacional de la Tierra. El tiempo de los tripulantes sería disminuido a la mitad. Por cada órbita de 16 minutos, ellos sólo experimentarían 8 minutos de tiempo.

Darían vueltas y vueltas, experimentando sólo la mitad de tiempo que los demás que están lejos del agujero negro. La nave y sus tripulantes estarían viajando a través del tiempo. Imaginen que empiezan a orbitar por 5 de sus años. 10 años habrían pasado para los demás. Cuando regresaran a casa, todo el mundo en la Tierra habría envejecido 5 años más que ellos.

Así que un agujero negro masivo es una máquina del tiempo. Pero por supuesto, no enteramente práctico. Tiene sus ventajas frente a los agujeros de gusano al no provocar paradojas. Además, no se destruirá a sí mismo de existir algo de feedback. Pero es altamente peligroso. Está muy, muy lejos, y no nos lleva muy lejos en el futuro. Afortunadamente, existe una manera más de viajar en el tiempo. Y ésta representa nuestra última y mejor esperanza de construir una máquina en el tiempo.



Simplemente tenemos que viajar muy, muy rápido. Mucho más rápido que la velocidad requerida para evitar ser arrastrados al agujero negro. Esto se debe a otro factor extraño del universo. Existe un límite de velocidad cósmico, 186,000 millas por segundo, conocido también como la velocidad de la luz. Nada puede exceder esa velocidad. Es uno de los principios mejor establecidos en la ciencia. Créanlo o no, viajar a casi la misma velocidad de la luz, nos transporta al futuro.

Para explicar por qué, soñemos con un sistema de transporte de ciencia ficción. Imaginen una pista que va alrededor de la Tierra, una pista para un tren súper veloz. Usaremos este tren imaginario para acercarnos lo más posible a la velocidad de la luz y ver cómo se convierte en una máquina del tiempo. A bordo tenemos pasajeros con un ticket de ida al futuro. El tren empieza a acelerar, más y más rápido. Pronto, empieza a girar la Tierra una y otra vez.

Para acercarse a la velocidad de la luz, significa darle vueltas a la Tierra muy rápido. 7 veces por segundo. Pero no importa cuánta potencia tenga el tren, jamás alcanzará la velocidad de la luz, ya que las leyes de la física lo prohíben. En lugar de ello, digamos que se acerca bastante a ese límite. Ahora ocurre algo extraordinario. El tiempo empieza a fluir lentamente a bordo, en relación al resto del mundo, igual que como si estuviésemos cerca al agujero negro, sólo que en mayor medida. Todo en el tren parece ocurrir en cámara lenta.

Esto ocurre para proteger el límite de velocidad, y no es difícil ver por qué. Imaginen una niña corriendo hacia adelante en el tren. Su velocidad se suma a la del tren así que no podría la niña romper la barrera de la velocidad de la luz por accidente? La respuesta es no. Las leyes de la naturaleza previenen la posibilidad al des-acelerar el tiempo a bordo del tren.

Ahora ya no puede correr lo suficientemente rápido para romper el límite. El tiempo siempre irá más lento para proteger el límite de velocidad. Y de ahí viene la posibilidad de viajar muchos años en el futuro.

Imaginen que el tren deja la estación Enero 1, 2050. Da la vuelta a la Tierra una y otra vez por 100 años antes de detenerse en Año Nuevo, 2150. Los pasajeros sólo habrán vivido una semana porque el tiempo se des-acelera de esa manera dentro del tren. Cuando salgan, se encontrarán con un mundo muy diferente al que dejaron. En una semana, habrían viajado 100 años en el futuro. Por supuesto, construir un tren que pudiese alcanzar esas velocidades es imposible. Pero hemos construido algo muy parecido al tren en el acelerador de partículas en CERN en Génova, Suiza.

En la profundidad, en un túnel circular de 16 millas de diámetro, tenemos un flujo de trillones de pequeñas partículas. Cuando lo prendemos, se aceleran de 0 a 60,000 millas por hora en una fracción de segundo. Aumenten la energía, y las partículas van más y más rápido, hasta que dan vueltas al túnel 11,000 veces por segundo, que es casi la misma velocidad de la luz. Pero al igual que el tren, nunca alcanzan dicho límite. Sólo pueden llegar a 99.99% del límite. Cuando eso ocurre, también empiezan a viajar en el tiempo. Lo sabemos gracias a unas partículas con cortísimas vidas, llamadas pi-mesons. Ordinariamente, se desintegran después de solo 25 / 1000,000,000 de segundo (25 mil millonésimas de segundo). Pero cuando son aceleradas a casi la velocidad de la luz, duran 30 veces más.

Es así de sencillo. Si queremos viajar al futuro, simplemente tenemos que ir rápido. Muy rápido. Y creo que la única manera en la que llegaremos a ello, es yendo al espacio. El vehículo más veloz conducido fue el Apollo 10. Alcanzó 25,000 mph. Pero para viajar en el tiempo necesitaremos ir más de 2,000 veces más rápido. Y para hacerlo, necesitaremos una nave mucho más grande, realmente enorme. La nave tendría que ser lo suficientemente grande para cargar gran cantidad de combustible, lo suficiente para acelerarlo a casi la velocidad de la luz. Llevarlo sólo al límite, demoraría 6 años de aceleración al máximo.

La aceleración inicial debería ser gentil por lo pesada y grande de la nave. Pero gradualmente empezaría a acelerar y pronto estaría cubriendo masivas distancias. En una semana, habría alcanzado planetas exteriores. Después de dos años, debería haber alcanzado la mitad de la velocidad de la luz, y debería estar muy alejado de nuestro sistema solar. Dos años después estaría viajando a 90 por ciento de la velocidad de la luz. Alrededor de 30 trillones de millas lejos de la Tierra, y cuatro años después de haber despegado, la nave empezaría a viajar en el tiempo. Por cada hora de tiempo en la nave, dos pasarían en la Tierra. Una situación similar a la nave que orbitaba el agujero negro.

Después de otros dos años de velocidad máxima, la nave llegaría al tope de su velocidad, 99 por ciento de la velocidad de la luz. A esta velocidad, un sólo día a bordo es un año en la Tierra. Nuestra nave estaría verdaderamente volando en el futuro.

La lentitud del tiempo tiene otro beneficio. Significa que podríamos, en teoría, viajar distancias extraordinarias en una sola vida. Un viaje al borde de la galaxia tomaría sólo 80 años. Pero la verdadera maravilla de nuestro viaje es que revela simplemente lo extraño que es el universo. Es un universo donde el tiempo corre en diferentes velocidades en diferentes lugares. Donde pequeños agujeros de gusano existen alrededor de nosotros. Y donde, finalmente, puede que usemos nuestra compresión de la física para volvernos verdaderos viajeros en la cuarta dimensión.

El artículo original fue publicado en Daily Mail, el 3 de Mayo de 2010

http://www.dailymail.co.uk/home/moslive/article-1269288/STEPHEN-HAWKING-How-build-time-machine.html