Stephen Hawking: Como viajar a través del tiempo


Para el brillante físico Stephen Hawking construir una maquina en el tiempo es posible, solo se necesita un agujero de gusano, el Gran Colisionador de Hadrones y una nave espacial que vaya muy, pero muy rápido.

Hola, me llamo Stephen Hawking. Soy físico, cosmologista, y también un soñador. Aunque no me puedo mover y tengo que hablar a través de un ordenador, en mi mente soy libre. Libre para  explorar el universo y hacer las inquietantes preguntas tales como ¿es posible viajar en el tiempo? o ¿Podemos encontrar un atajo al futuro?

El viaje a través del tiempo fue considerado alguna vez una herejía científica. Solía evitar hablar sobre ello por temor de ser catalogado como un loco, pero en la actualidad ya no soy tan cuidadoso. Es más podría asegurar que estoy obsesionado por el tiempo. Si tuviera una máquina del tiempo, visitaría a Marilyn Monroe en su mejor época, o me reuniría con Galileo mientras éste apuntaba su telescopio hacia el cielo. Quizás incluso viajaría al fin del universo para descubrir cómo acaba nuestra historia cósmica.

Para entender cómo podría ser posible un viaje en el tiempo, necesitamos ver al tiempo como ven los físicos 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. 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 automóvil. 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 y añadimos la altura también, es decir la tercera dimensión. Si unimos los tres estamos ante un típico viaje en tres dimensiones, pero ¿cómo viajamos en el tiempo? ¿Cómo encontramos un camino a través de la llamada cuarta dimensión?

Entremos por un momento en el mundo de la ciencia ficción. Las películas con viajes temporales  usualmente muestran que es necesario tener un inmenso dispositivo hambriento 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 (o quizás un temerario individuo), preparado para quién sabe qué, entra al túnel del tiempo y emerge quién sabe dónde. 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 contemplando esto 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 (también llamados agujeros de lombriz). La verdad es que los agujeros de gusano están a nuestro alrededor, sin embargo 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, precedido por la teoría de relatividad de Einstein, que une dos lugares en el espacio-tiempo, visualizados en la imagen  que antecede a este párrafo 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.

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 pequeña que las moléculas, más pequeña que los átomos, llegamos a un lugar denominado  “espuma cuántica” (quantum foam en inglés). 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 modifican dentro de este mundo cuántico. E incluso unen dos lugares y dos tiempos diferentes.

Desafortunadamente, estos túneles en la vida real son extremadamente pequeños para que un humano pueda pasar a través de ellos, sin embargo algunos científicos piensan que podrá ser posible capturar uno de estos agujeros de gusano y agrandarlo muchos trillones de veces para que sea lo suficientemente grande para que un humano o incluso una nave pueda atravesarlos.

Dada la energía suficiente y una tecnología avanzada, quizás un agujero de gusano gigante podría ser construido en el espacio. No estoy diciendo que se pueda hacer, pero si se pudiese…., sería un aparato realmente interesante. Un cabo podría estar cerca de 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 separados por el tiempo (en lugar de la distancia), una nave podría volar por una entrada, y salir igual cerca de la Tierra, pero en un pasado distante.

El vehículo más veloz conducido por un humano fue el Apolo 10. Llegó a los 40.233 km 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 pensado 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.

Justo en el centro de la Vía Láctea, a 26,000 años luz de nosotros, se encuentra 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. Si nos seguimos acercando 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 imaginar cómo una nave espacial 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 si orbitan por 5 años, 10 años habrían pasado para los demás. Cuando regresaran a su casa, todo el mundo en la Tierra habría envejecido 5 años más que ellos.

Por esta razón, un agujero negro masivo, está considerado una máquina del tiempo. Tiene sus ventajas frente a los agujeros de gusano al no provocar paradojas, pero se encuentran muy, muy lejos, y no nos llevaría mucho tiempo llegar a él.

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.

El Gran Colisionador de Hadrones

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, 299.337,984 km 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 transportaría 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 tendrá que 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. Cuando nos acercamos bastante a ese límite ocurre algo extraordinario. El tiempo empieza a fluir lentamente a bordo del tren, en relación al resto del mundo, igual que como si estuviésemos cerca al agujero negro, sólo que en mayor medida.

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 el 1 de Enero de 2050. Da la vuelta a la Tierra una y otra vez por 100 años antes de detenerse en año 2150. Cuando los pasajeros bajen del tren 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 esa velocidad es imposible por el momento. Pero hemos construido algo muy parecido al tren en el acelerador de partículas: el Gran Colisionador de Hadrones que se encuentra en Génova, Suiza.

Este dispositivo circular de 25.7 km de diámetro desplaza un flujo pequeñas partículas a gran velocidad. Cuando lo prendemos, se aceleran de 0 a 96.560 km 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 de corta vida, llamadas piones (abreviatura del vocablo griego pi meson). Ordinariamente, se desintegran después de 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 muy rápido y creo que la única manera en la que llegaremos a ello, es yendo al espacio. 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 muy importante dado lo pesada y grande de la nave. Pero gradualmente empezaría a acelerar y pronto estaría cubriendo distancias masivas. 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 al 90% de la velocidad de la luz.  Luego de 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 equivaldría a 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.