Cómo serán los viajes a través del tiempo [1ra parte]

Los principios de la Física hacen presumir que los viajes a través del tiempo podrían convertirse algún día en una realidad. Pero, ¿hasta qué punto podemos imaginar el alcance de las paradojas que, a raíz de estas travesías, deberemos enfrentar? La literatura y el cine de ficción intentan representar tales experiencias, pero rara vez se ajustan a los principios físicos que harían posible el "turismo temporal", y tampoco logran agotar sus alucinantes consecuencias. Introducción ¿Podemos viajar a través del tiempo ? La posibilidad de retornar al pasado para cambiar nuestro presente o de remontarnos hasta el más remoto futuro para conocer nuestro destino, ¿es algo más que una extravagante fantasía? ¿Podría algún día convertirse en una realidad tan espectacular como lo es, en el presente volar o viajar a otros planetas? Frente a interrogantes como éstas, nunca se es lo suficientemente modesto. La historia posterior a la Revolución Industrial ha demostrado que, cuando se trata de la manipulación del mundo, no existen límites para el hombre. Otto Lilienthal y los hermanos Wright cumplieron el sueño de Leonardo da Vinci al sentar las bases aerodinámicas para que una persona pudiera volar. Y, si en el siglo XIX, Julio Verne especulaba sobre la posibilidad de llegar hasta la Luna, hoy para nadie semejante viaje es algo extravagante o imposible. En el presente, ni siquiera la muerte biológica resulta un hecho ineluctable, y es cuestión de tiempo para que se terminen de comprender los mecanismos biomoleculares y genéticos que determinan el envejecimiento celular. ¿Por qué, entonces, tendríamos que dudar de nuestra eventual capacidad para manipular el tiempo? Tres son las más fuertes causas de esta duda. La primera es la ignorancia que tenemos todos acerca de la naturaleza del tiempo. La segunda es la ignorancia de una gran mayoría en torno a lo que la Ciencia (en particular, la Física) ya sabe acerca del tiempo. La tercera, las situaciones paradojales a que nos veríamos enfrentados, si suponemos posible realizar semejantes excursiones al pasado (por ejemplo, de viajar un año antes del presente, ¿nos encontraríamos con un doble más joven de nosotros mismos? ¿O nos "encarnaríamos" en el cuerpo que teníamos en ese entonces?). En cuanto a las dos primeras fuentes de escepticismo, estamos tan equivocados como los que se burlaban de Leonardo y de Julio Verne: nos dejamos apabullar por el misterio que parece encerrar la experiencia del tiempo, y nos olvidamos del poder de manipulación que provee la comprensión científico-matemática de las cosas. Veremos en adelante cómo esta comprensión física del tiempo basta para abrir más posibilidades de viajar en el tiempo que las que imaginamos. En cuanto al argumento de que las paradojas que involucra el viaje en el tiempo son demasiado extrañas… no nos parece un motivo para poner en duda una tecnología futura. Lo raro que pudiera parecer una Tierra esférica a los contemporáneos de Colon no le impidió a éste inaugurar las rutas de los viajes alrededor del mundo. Viajar en el Tiempo ¿Para qué? Aún podríamos preguntar: ¿por qué querríamos "viajar en el tiempo"? ¿Para qué? La pregunta podrá parecer obvia, pero responderla nos remonta a aquello que, inexorablemente, impulsará el desarrollo de las expediciones hacia el pasado o al futuro: la motivación profunda de nuestra idiosincrasia occidental moderna; nuestro temperamento "fáustico". No es infrecuente que nos arrepintamos de las malas decisiones que un día tomamos y, por cuyas consecuencias, nos lamentamos ahora. En esta época, en que es común creer que la vida la construimos nosotros mismos y es, en buena parte, fruto de nuestras acciones, cargamos una gran mochila a nuestras espaldas; un peso sin duda mayor que el soportado por nuestros ancestros: los antiguos hindúes creyentes en el karma de la reencarnación, o los clásicos griegos ante la adversidad de su destino. Nosotros, los "modernos", en cambio, disponemos de pocas excusas: lo que nos toca vivir es vivido como consecuencia de lo que hemos hecho o de lo que dejamos de hacer. Qué tan bien nos va en los estudios, qué tan bien remunerado es el trabajo en el que nos quedamos, qué tan bien nos llevamos con la pareja que escogimos, qué tan buenos son nuestros hijos e, inclusive, qué tan asegurada se encuentre nuestra vejez, son todas cosas que parecen ser el resultado de lo buenas o malas que han sido nuestras decisiones pasadas. Estimamos que somos lo que hemos hecho de nosotros mismos; que nuestra vida es hija del ejercicio de nuestra libertad absoluta. Y que el presente es resultado del pasado que edificamos con nuestras elecciones, de modo que todo aquello que nos toca padecer se nos presenta como consecuencia de una opción nuestra y, en definitiva, como nuestra responsabilidad. Esta creencia general sobre la "libertad absoluta" y la abrumadora responsabilidad que nos acarrea lo ya decidido, constituye un hecho cultural significativo: no sólo explica la fuente del "malestar" que invade a la persona moderna, en tanto más ajena está a convicciones religiosas o supersticiones que le permitan responsabilizar a Dios o a la Cábala de sus desventuras. Explica también el valor prioritario, desmesurado, que se atribuye en el presente a todo lo relacionado con la técnica moderna, la ingeniería, la eficiencia y la evaluación por resultados; vale decir: todo lo que nos permita asegurar que las decisiones que tomaremos serán certeras y óptimas, que no habrá errores que, en el futuro, tengamos que lamentar. Por supuesto, es un hecho que ni la mejor de las técnicas es infalible. Ello es lo que impulsa al desarrollo de más y mejores técnicas... Y es, también, lo que nos lleva a pensar que uno de los frentes que la técnica, ineludiblemente, intentará abarcar, será el escenario en donde se producen los errores: el pasado. Pero… ¿Puede retornarse al pasado? En el sentido más claro que quepa expresarlo: ¿puede volverse a los hechos ya acontecidos, y modificarlos de modo de poder enmendar los "errores" cometidos, las decisiones ya tomadas, a cuyas consecuencias normalmente no nos queda sino resignarnos? Contra cualquier escepticismo ante tan fantástica posibilidad, hay que escuchar lo que la Física, madre de la mayor parte de las técnicas que sostienen nuestro mundo contemporáneo, tiene que decir al respecto. El concepto físico de tiempo Henri Bergson, filósofo del siglo antepasado, se quejaba, no sin razón, de que los físicos entendían el tiempo desde un punto de vista "espacial", olvidándose así de la verdadera experiencia que tenemos de él, como una " duración". De hecho, siempre que medimos el tiempo lo hacemos comparándolo con magnitudes espaciales, ya sea el recorrido de las manecillas del reloj o la escala numérica de las coordenadas en el diagrama cartesiano. La distinción que hizo Bergson entre "la cuenta del tiempo" y "la vivencia de la duración" no es sino la distinción entre el tiempo objetivo y el tiempo subjetivo; entre el tiempo que hemos reducido a números, y el tiempo tal cual lo vivenciamos. Y esta distinción no es ociosa, pues, aprecia claramente que el tiempo subjetivo de, por ejemplo, una espera, transcurre más lento cuando se está ansioso o aburrido que cuando no, pudiendo ser, sin embargo, el mismo tiempo medido objetivamente con un reloj. Si cada día esperamos el metro durante quince minutos, la duración subjetiva de ese mismo intervalo de tiempo no será la misma cuando nada nos apura que cuando deseamos con urgencia llegar a destino. Sin embargo, por más precisa que haya resultado esta observación, lo cierto es que el tiempo no puede ser entendido en términos científicos (y, por ende, en términos que pudieran hacer posible su manipulación técnica) de otra manera que no sea "una forma del espacio" o, dicho de otro modo, de "una forma geométrica". La relatividad del tiempo El concepto "objetivo" de tiempo, geometrizado en el sistema de coordenadas cartesiano, permitió desarrollar toda la Física clásica y, por ende, sostiene todas las técnicas en base a las cuales se ha construido el mundo moderno. Pero la Teoría de la Relatividad proporcionó a esta concepción geométrica clásica del tiempo un grado superior de refinamiento. En ella, el espacio y el tiempo son aspectos particulares de una estructura conceptual única, denominada "espacio-tiempo". En esta estructura geométrica, el espacio y el tiempo aparecen "mezclados" en diferentes proporciones para cada observador, según la velocidad que lleve uno respecto del otro. Entre más rápido se mueva uno de los observadores, el que está detenido con respecto a él verá su longitud más contraída y el transcurso de sus acontecimientos más lento. Por su parte, el que se mueve verá su espacio y su tiempo propios totalmente normales y alterados los del observador del cual se aleja. Esta relatividad del tiempo es un hecho confirmado desde hace décadas, por la prolongación de la "vida media" observada en partículas aceleradas y por el ínfimo pero mensurable retraso que sufren los relojes atómicos colocados en órbita o a bordo de vuelos transcontinentales. Y es un hecho que arroja los primeros indicios de un posible control técnico sobre el aparentemente inexorable transcurso del tiempo. Si la velocidad retarda el tiempo, entonces disponemos de un mecanismo útil para manejarlo cuando menos en ese grado. La literatura de ciencia ficción ha abundado en aplicaciones semejantes, poniendo en evidencia las primeras paradojas que se suscitarían cuando la tecnología permita a los vehículos espaciales alcanzar fracciones considerables de la velocidad de la luz. Una de las más notables es la que enfrentarían los hijos de un cosmonauta que fuera enviado a un viaje espacial a altas velocidades. Vuelto el transcurso de su tiempo propio más lento por la velocidad, el cosmonauta envejecería también más lento que sus hijos… ¡pudiendo, inclusive, regresar más joven que ellos! La relatividad del tiempo es una consecuencia directa del llamado "principio de invarianza" de la velocidad de la luz (el cual establece que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores o sistemas de referencia que se muevan unos respecto a otros). Siendo, así, una constante fundamental de la Naturaleza, ningún objeto puede moverse más rápido, ni ningún acontecimiento puede ocurrir más velozmente que la luz. Las ecuaciones relativistas reflejan esta prohibición mostrando que la masa de los objetos aumenta a medida que éstos incrementan su velocidad, tendiendo a volverse infinita si se alcanzara la velocidad de la luz. Por supuesto, una masa infinita es un absurdo en Física; significaría que la teoría ha fallado. Esto quiere decir que la validez de esta teoría depende de que no puedan observarse nunca fenómenos que sean más rápidos que la luz. Hasta ahora, eso no ha ocurrido. Por el contrario, la teoría, lejos de encontrarse con hechos que la contradigan, ha permitido explicar muchos más. Puede que la Física moderna haya descubierto un límite a la velocidad que es posible alcanzar. Pero este mismo límite es el que hace posible concebir el tiempo de manera que sea pensable viajar a través de él. Aceptada la validez universal del "Principio de Invarianza", ello implica que los acontecimientos que ocurran en el universo no siempre pueden influirse causalmente. Cualquier tipo de acción que yo realice sólo puede afectar al futuro de los seres u objetos que estén al alcance de un rayo de luz. Todo lo que esté más allá, se salvará de mi influencia. La evolución y el ámbito de influencia causal de una persona o un objeto en el espacio-tiempo pueden representarse mediante "líneas de universo". Una "línea de universo" está construida por una gráfica espacio-temporal de dos coordenadas espaciales, cuyo origen se hace avanzar a lo largo de la tercera coordenada, que es la sucesión del tiempo. Por delante del origen, y en la dirección del tiempo, hay un "cono de luz", que representa la región "futura" que puede ser afectada causalmente por el objeto o persona situado en el origen. Entretanto, todos los puntos del espacio-tiempo que se encuentran fuera del cono de luz están fuera del alcance de influencia Cómo volver al pasado La mayoría de estos conceptos pertenecen a la primera parte del trabajo llevado a cabo por Albert Einstein hasta 1905, el que se conoce como "Teoría de la Relatividad Especial". Pero este trabajo sólo significaba una extensión de parte de la Mecánica clásica, cuyos principios fueron establecidos por Newton tres siglos antes. Faltaba incorporar en esta extensión a la fuerza de gravedad, de un modo compatible con el "Principio de Invarianza", tarea que fue culminada exitosamente por el genio en 1916 y que llegó a ser conocida como "Teoría General de la Relatividad". En ella, la gravedad aparece descrita como resultado de la "curvatura" que producen las masas de los planetas y estrellas en el espacio-tiempo que los rodea. Así, los cuerpos más "livianos" son atraídos por los más "pesados" debido a que éstos hunden más el espacio-tiempo, provocando la caída de aquellos en semejantes hondonadas. Entre más masivo es el cuerpo, más profunda es la hondonada espacio-temporal que produce y más intensa la fuerza gravitacional que genera en su entorno. Y, por supuesto, semejante distorsión del espacio-tiempo de un observador que cae acelerando en un campo gravitacional como aquél, está sujeta a todos los efectos relativistas de contracción espacial, dilatación temporal e incremento de la masa, descritos por la Relatividad Especial Esta teoría de la gravedad fue diseñada por Einstein en base a un contexto matemático especial: la geometría "no euclídea", desarrollada por Bernhard Riemann (1826-1866). No es la geometría "recta" de tres dimensiones espaciales, que se nos enseña en el colegio, y cuya primera axiomatización se la debemos al matemático griego Euclides. En ella, bastan las tres coordenadas convencionales para definir el espacio: largo, ancho y alto. La geometría de Riemann, en cambio, es tetradimensional; vale decir, describe las tres dimensiones espaciales conocidas y la dimensión temporal más una dimensión adicional. El espacio-tiempo así definido es "curvo", de modo tal que se pueden describir en él las "hondonadas" provocadas por las masas, a través de operadores matemáticos llamados "tensores". Para simplificar, supongamos que el espacio-tiempo es "plano"; es decir, que sólo tiene dos dimensiones: longitud y tiempo. En principio, es posible hundir este plano a lo largo de una tercera dimensión, y estirarlo hasta conectarlo con otra región del mismo plano. Si una persona transitara a lo largo del túnel formado por este estiramiento, sufriría durante su tránsito todos los efectos relativistas descritos (contracción espacial, dilatación temporal), pero necesariamente, acabaría reapareciendo en el plano, en una región del tiempo que podría estar ubicada ¡antes del momento en que partiera! (ver fig. 3). Tal situación hipotética es equivalente en el caso del espacio-tiempo en el que nos movemos: en principio, podría practicarse un estiramiento de las tres dimensiones conocidas de nuestro espacio clásico hacia una cuarta dimensión espacial, formando a través de ésta un túnel que podría conectarnos con una región espacio-temporal de nuestro pasado. Los "hoyos negros" cósmicos como "máquinas del tiempo" Ahora bien: ¿qué es lo que podría provocar un estiramiento suficiente en el espacio-tiempo, como para producir un túnel semejante? En principio, podría ser la gravedad; un campo gravitacional lo suficientemente intenso. De hecho, hay numerosas observaciones astronómicas de ciertos objetos estelares que emiten grandes cantidades de rayos X. Al aplicar a estos objetos los cálculos basados en la Relatividad General, se ha llegado a la conclusión de que se trataría de verdaderos "hoyos negros", en los que el campo gravitacional es tan fuerte que nada, ni siquiera la veloz luz, puede escaparse de él. El flujo masivo de rayos X que los delata generalmente emana de la materia de estrellas cercanas, a medida que son violentamente succionadas. Un "hoyo negro" se produce cuando se acumula una enorme cantidad de masa en una región relativamente pequeña. Esto suele ocurrirle a estrellas muy grandes, por lo menos unas diez veces mayores que la masa del Sol. En cierta etapa de su evolución, una vez que ha agotado su combustible nuclear, deja de emitir su intensa radiación. Y, como ya nada equilibra el inmenso peso de su materia, ésta se desploma, contrayéndose gradualmente por su propia gravedad y desapareciendo literalmente en este agujero de espacio-tiempo, en un punto denominado "singularidad". No sabemos qué fenómenos le ocurren a la materia o a la luz que es tragada en la singularidad. Se trata de un lugar imposible de describir, puesto que todos los parámetros de la Física se vuelven en él infinitos o inconsistentes (lo cual indica que, allí, los conceptos de la Relatividad General son insuficientes y hace falta otra teoría para poder estudiarla). A pesar del enorme parecido que tienen los "hoyos negros" cósmicos con los túneles espacio-temporales que permite proponer la teoría, no es muy serio identificarlos. Hay que tomar en cuenta ciertas diferencias. En primer lugar, nada indica que un "hoyo negro" tenga una salida en algún otro lugar del espacio-tiempo, y no se ha observado nunca un objeto estelar parecido que expela materia y energía en lugar de absorberla. En segundo lugar, dentro de ellos, la fuerza gravitacional tiende a hacerse infinita, lo que hace temer que, sea lo que sea lo que caiga en su interior, acabe perdiendo todas sus propiedades físicas originales (literalmente, acabe "destruyéndose". Por supuesto, este abrupto final del viaje en el corazón de la singularidad de un "hoyo negro" no obsta para que estos misteriosos objetos consigan antes arrastrar la relatividad del tiempo hasta consecuencias extremas. Así, un observador que cayese en un "hoyo negro" mostraría un creciente letargo en sus movimientos. Sus procesos se apreciarían cada vez con mayor lentitud hasta detenerse del todo, justo en el punto en que su caída alcanzase el denominado "horizonte de sucesos". En esta región límite (en la que la velocidad de escape de la radiación luminosa de la estrella colapsada es igual a la velocidad de atracción que ejerce la fuerza gravitacional), para un observador distante, el observador que cae queda como "congelado" en un instante eterno. Sin embargo, el no apreciará nada extraño en su tiempo propio… Por lo menos, no hasta el momento en que llegue a la singularidad y termine aplastado y desintegrado por la intensísima gravedad que allí reina. En resumen, pese a lo sugestivos que resultan, todo parece indicar que los "hoyos negros" cósmicos no nos sirven como pasillos a través del tiempo. Su existencia señala sí una falla fundamental de la Relatividad General, cuando los fenómenos físicos de escalas estelares se transforman en fenómenos que acontecen en escalas muy pequeñas, del tamaño del átomo, o incluso, inferiores (que es lo que ocurre cuando una estrella masiva colapsa en una singularidad puntual). Lo que sucede en estos rangos subatómicos sólo puede ser descrito por los postulados de la Física Atómica, mejor conocida como "Mecánica Cuántica". Principios físicos del viaje trans-temporal Lo primero que salta a la vista es que la concepción de la "energía" en la Mecánica Cuántica es radicalmente diferente de la concepción relativista. Recordemos que una de las aportaciones fundamentales de la Relatividad es la identificación de la energía con la masa de los cuerpos, multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz, "c". Es decir, lo expresado por la conocida ecuación: E = m · c2 Entonces, decir que "la masa de los cuerpos curva el espacio-tiempo" es lo mismo que asumir que es el contenido de energía gravitacional lo que tuerce una región del espacio-tiempo. Por lo tanto, en la Relatividad General, la energía queda expresada ineludiblemente como una "distorsión espacio-temporal". En los términos de la Mecánica Cuántica, en cambio, la energía es concebida en base al concepto de "cuanto". Un "cuanto de energía" es un fragmento definido, una porción discreta, algo así como un "paquetito" minúsculo de energía. Matemáticamente, es un múltiplo entero de una constante fundamental, denominada "Constante de Planck". Por lo tanto, en Mecánica Cuántica, la energía se emite, se propaga y se absorbe en estas unidades discretas de energía, lo mismo que una partícula, una bala o una bola de billar, pero como un punto sin dimensiones. En rigor, el "cuanto" de la energía gravitacional se denomina "gravitón". Otra diferencia básica entre la Mecánica Cuántica y la Relatividad es el "Principio de Incertidumbre", el cual establece límites a la determinación de ciertas magnitudes físicas conjugadas. Cada vez que se efectúa una medición sobre una de tales magnitudes, la otra, que no está siendo observada, queda indeterminada. Es decir: la magnitud no observada adquiere muchos valores simultáneos, todos igualmente probables. Un par característico de estas magnitudes conjugadas son la energía y el tiempo. Así, cuando se registra exactamente el instante de tiempo en un sistema físico (por ejemplo, un átomo), inmediatamente la energía contenida en él toma varios valores, en forma aleatoria. Y viceversa: cuando se mide con precisión la energía poseída por el sistema, es el instante de tiempo en que posee ese valor, lo que queda indeterminado… Cualquiera sea el caso, la cantidad de la incertidumbre en que queda la magnitud no medida es aproximadamente del valor de la Constante de Planck. Un caso singular de aplicación de la Mecánica Cuántica es la descripción que hace del "vacío". En rigor, desde el punto de vista mecánico-cuántico, no puede existir una región espacial absolutamente vacía; es decir, no puede haber un espacio en el cual la energía sea exactamente cero. Aquí, el Principio de Incertidumbre introduce su extraña aleatoriedad porque obliga a suponer que, en un instante de tiempo bien definido, la energía no está claramente definida en el espacio, de modo que sus valores fluctúan sin cesar. Estos valores fluctuantes de la energía (llamados en su conjunto "densidad de la energía del vacío" se pueden expresar como millares de partículas "virtuales" que aparecen, existen por un brevísimo instante y luego se desintegran. Pero el Principio de Incertidumbre prohíbe también que podamos comprobar semejante indefinición en los valores de la energía del vacío. Cualquier intento que hagamos de medir esta energía con instrumentos, implicaría una determinación precisa del valor de dicha energía, introduciendo en consecuencia una indeterminación en el instante de tiempo en que posee dicho valor. En otras palabras, tales partículas que surgen y se destruyen en el vacío se interpretan como la medida de la energía del vacío que fluctúa cuando no está siendo registrada por instrumentos. Por ello, dada la imposibilidad de poder detectarlas, es que se les llama "partículas virtuales". Se ha logrado producir cierto tipo de radiaciones ¡muy reales! a partir de una densidad de energía del vacío indeterminada pero no nula; lo cual avala la validez implícita en esta artimaña conceptual; aunque tener que recurrir a ella para describir la energía del vacío, sin tener más alternativas, sea de lo más extraño. Ahora bien: en 1967, el físico ruso Andrei Sakharov propuso entender la gravedad como una fuerza resultante de la densidad de energía del vacío. Su propuesta, que se inscribe dentro de lo que se ha denominado "Gravedad Cuántica", abrió un capítulo muy fructífero en la búsqueda de una teoría que supere a la Relatividad General. Se trata de una idea que no ha estado exenta de dificultades. Sin embargo, al intentar conjugar la descripción de la gravedad en términos mecánico-cuánticos con la descripción que provee de la gravedad la Relatividad General, surge una interesante consecuencia. La energía gravitacional en las inmediaciones de un planeta debe representarse como un bullir de gravitones virtuales, que están surgiendo y desintegrándose incesantemente. Pero, al mismo tiempo, debe también poder concebirse como un espacio-tiempo inestable y fluctuante. Por cada gravitón que aparece, el espacio-tiempo debiera experimentar una súbita deformación, en forma de una "montañita" muy empinada. Y, al revés, con la desaparición de cada gravitón, el espacio-tiempo debería sufrir un hundimiento tan pronunciado y profundo como la montañita que se provocara al surgir. Por supuesto, la aleatoriedad reinante debe hacer interactuar el espacio-tiempo en formas mucho más caprichosas e inesperadas, por lo cual, en este espacio-tiempo fluctuante, que debería tener en conjunto una apariencia espumosa y difusa, la probabilidad de que se produzcan diminutos túneles, conexiones hacia el pasado y hacia el futuro, es alta. Espero que les aya gustado la info hasta luego véanse la 2da parte http://www.taringa.net/posts/info/8702807/Como-seran-los-viajes-a-traves-del-tiempo-_2da-parte_.html