Qué leer: Brief Answers to Big Questions es el último libro de Stephen Hawking

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 03:53

Un extracto del trabajo del gran científico sobre si es posible viajar en el tiempo.

Estrechamente relacionada con los viajes en el tiempo está la capacidad de moverse rápidamente de un punto a otro en el espacio. Como dije antes, Einstein demostró que se necesitaría un empuje de chorro infinitamente poderoso para acelerar una nave espacial a la velocidad cercana a la de la luz. Entonces, la única forma de pasar de una parte de la Galaxia a otra en un período de tiempo razonable es poder doblar el espacio-tiempo de tal manera que se forme un pequeño tubo o "agujero de gusano". Puede vincular dos partes de la galaxia y actuar como el camino más corto entre ellas; puedes volar de un lado a otro y aún atrapar vivos a todos tus amigos. Estos "agujeros de gusano" se consideraron seriamente como una oportunidad disponible para la civilización del futuro. Si logra pasar de una parte de la Galaxia a otra en un par de semanas, puede regresar por otro "agujero", al mismo tiempo antes de salir a la carretera. Además, nada le impedirá viajar hacia adelante y regresar al pasado a través de un "agujero de gusano" si ambos extremos se mueven entre sí.

Podemos decir que para crear un "agujero de gusano", es necesario doblar el espacio-tiempo en la dirección opuesta a la que lo dobla la materia ordinaria. La materia ordinaria dobla el espacio-tiempo hacia sí misma, como la superficie de la Tierra. Pero crear un "agujero de gusano" requiere materia que doble el espacio-tiempo en la dirección opuesta, como la superficie de una silla de montar. Lo mismo es cierto para cualquier otra curvatura del espacio-tiempo para viajar al pasado, a menos que el universo sea tan curvo que ya tenga la capacidad de viajar en el tiempo. Solo en este caso necesitará materia con masa negativa y densidad de energía negativa.

La energía es como el dinero. Si tiene un saldo positivo en el banco, puede usar el dinero de la forma que desee. Sin embargo, de acuerdo con las leyes clásicas, que hasta hace poco se consideraban inmutables, no se permite el descubierto en el uso de energía.

Las leyes clásicas nos imposibilitan doblar el universo para que el viaje en el tiempo sea posible. Pero las leyes clásicas son refutadas por la teoría cuántica, la segunda después de la teoría general de la relatividad, la gran revolución intelectual en nuestra comprensión del Universo. La teoría cuántica es más flexible y permite el descubierto en algunos casos. Sin embargo, el banco debería ser lo suficientemente amable con nosotros. En otras palabras, la teoría cuántica permite una densidad de energía negativa en algunos lugares, si proporciona una densidad positiva en otros.

La teoría cuántica permite la densidad de energía negativa porque se basa en el principio de incertidumbre. Y sostiene que algunas características, como la posición y la velocidad de una partícula, no pueden tener simultáneamente valores medidos exactamente. Cuanto más exactamente se determina la posición de la partícula, mayor es la incertidumbre sobre su velocidad y viceversa. El principio de incertidumbre también se aplica a los campos, por ejemplo, a un campo electromagnético o gravitacional. Argumenta que estos campos no pueden tener un valor nulo incluso cuando pensamos que hay un espacio vacío. El hecho es que si sus valores son iguales a cero, entonces esto significa que deben tener una posición bien definida, igual a cero, y una velocidad bien definida, igual a cero. Y esto es contrario al principio de incertidumbre. Esto significa que los campos deben tener una fluctuación mínima. Uno puede imaginar las llamadas fluctuaciones del vacío en forma de pares de partículas y antipartículas que surgen repentinamente, se separan, luego se fusionan nuevamente y se aniquilan, aniquilándose mutuamente.

Tales pares de partículas - antipartículas se consideran virtuales, porque no pueden detectarse directamente con un detector de partículas. Pero se puede observar un efecto indirecto. Para ello, se utiliza el llamado efecto Casimir. Intente imaginar dos placas de metal paralelas espaciadas a poca distancia una de la otra. Las placas actúan como espejos de partículas y antipartículas virtuales. Esto significa que el espacio entre las placas parece un tubo de órgano, solo que transmite ondas de luz de cierta frecuencia resonante. Como resultado, resulta que se produce una cierta cantidad de fluctuaciones cuánticas entre las placas, diferente de lo que sucede detrás de ellas, donde estas fluctuaciones pueden tener cualquier longitud de onda. La diferencia en el número de partículas virtuales entre las placas y el exterior significa que las placas están sometidas a más presión en un lado que en el otro. Surge una pequeña fuerza que acerca las placas entre sí. Esta fuerza se puede medir experimentalmente. Entonces, las partículas virtuales existen en la realidad y tienen un efecto real.

Dado que hay menos partículas virtuales, o fluctuaciones cuánticas en el vacío, entre las placas, la densidad de energía también es más baja aquí que en el espacio circundante. Pero la densidad de energía del espacio vacío a una gran distancia de las placas debería ser igual a cero. De lo contrario, el espacio-tiempo se curvará y el Universo no será completamente plano. Esto significa que la densidad de energía en el área entre las placas debe ser negativa.

La desviación de la luz probada experimentalmente indica que el espacio-tiempo es curvo, y el efecto Casimir confirma que la curvatura puede ser negativa. Y puede parecer que a medida que se desarrollen la ciencia y la tecnología, seremos capaces de crear "agujeros de gusano" o doblar el espacio y el tiempo de alguna otra manera para poder viajar al pasado. Pero en este caso, inevitablemente surgen una serie de preguntas y problemas.

Por ejemplo: si el viaje en el tiempo se vuelve posible en el futuro, ¿por qué nadie nos ha regresado del futuro y nos ha dicho cómo hacerlo?

Incluso si hay buenas razones para mantenernos en la oscuridad, es intrínsecamente difícil para los humanos creer que nadie quiere aparecer y revelarnos a los pobres campesinos atrasados el secreto del viaje en el tiempo. Por supuesto, algunos argumentan que los huéspedes del futuro ya nos están visitando: vuelan en ovnis y los gobiernos están involucrados en una conspiración gigante para encubrir estos hechos con el fin de utilizar el conocimiento científico que los invitados llevan consigo. Solo puedo decir una cosa: si los gobiernos están ocultando algo, todavía no pueden utilizar la información útil recibida de los extraterrestres. Soy muy escéptico sobre la "teoría de la conspiración" y encuentro más plausible la "teoría del desorden". Los informes de ovnis no pueden estar relacionados exclusivamente con extraterrestres porque son mutuamente contradictorios. Pero si admitimos que algunas de estas observaciones son solo errores o alucinaciones, ¿no es más lógico admitir que lo son que creer que nos visitan huéspedes del futuro o de otra parte de la Galaxia? Si estos invitados realmente quieren colonizar la Tierra o advertirnos de algún tipo de peligro, entonces son extremadamente ineficaces.

Hay una manera de reconciliar la idea de viajar en el tiempo con el hecho de que nunca hemos conocido a huéspedes del futuro. Podemos decir que este tipo de viajes solo será posible en el futuro. El espacio-tiempo de nuestro pasado es fijo porque lo observamos y vimos que no era lo suficientemente curvado como para poder viajar en el tiempo. Y el futuro está abierto, así que algún día aprenderemos a doblar el espacio-tiempo y tendremos la oportunidad de viajar en el tiempo. Pero dado que podremos doblar el espacio-tiempo solo en el futuro, no podremos regresar de él a nuestro presente o incluso antes.

Una imagen así bien puede explicar por qué no estamos experimentando una afluencia de turistas del futuro. Pero todavía deja espacio para muchas paradojas. Suponga que existe la oportunidad de volar en una nave espacial y regresar antes del inicio del vuelo. ¿Qué le impedirá detonar un cohete en el sitio de lanzamiento y, por lo tanto, excluirá la posibilidad de ese vuelo para usted? Hay otras versiones no menos paradójicas: por ejemplo, retroceder en el tiempo y matar a tus padres antes de que nacieras. Hay dos posibles soluciones para esto.

Una cosa que yo llamaría un enfoque histórico consistente. En este caso, se puede encontrar una solución coherente a las ecuaciones físicas, aunque el espacio-tiempo está curvado en la medida en que es posible viajar al pasado. Desde este punto de vista, no puedes preparar un cohete para viajar al pasado si no has regresado a él y no has podido volar la plataforma de lanzamiento. Esta es una imagen secuencial, pero dice que estamos completamente determinados: no podemos cambiar nuestros pensamientos. Esto es demasiado para el libre albedrío.

A otra solución la llamo enfoque de historia alternativa. Fue defendido por el físico David Deutsch, y probablemente fue pensado por los creadores de Regreso al futuro. Con este enfoque, en una historia alternativa no habrá retorno del futuro antes del lanzamiento del cohete y, en consecuencia, no habrá oportunidad de detonarlo. Pero cuando el viajero regresa del futuro, se encuentra en otra historia alternativa. En él, la raza humana hace esfuerzos increíbles para construir una nave espacial, pero antes de partir desde otra parte de la Galaxia, aparece una nave similar y destruye la construida.

David Deutsch prefiere un enfoque histórico alternativo al concepto de pluralidad de historias, propuesto por el físico Richard Feynman. Su idea es que, según la teoría cuántica, el universo no tiene una historia única y única.

Hay todas las historias posibles en el Universo, cada una con su propio grado de probabilidad.

Debería existir la posibilidad de una historia en la que haya una paz estable en el Medio Oriente, pero la probabilidad de que ocurra tal historia es probablemente baja.

En algunas historias, el espacio-tiempo se deforma para que objetos como los cohetes puedan regresar a su pasado. Pero cada historia es integral y autosuficiente, y describe no solo el espacio-tiempo curvo, sino también todos los objetos que contiene. Por lo tanto, el cohete, al regresar, no puede entrar en otra historia alternativa. Permanece en la misma historia, que debe ser autoconsistente. Y yo, a diferencia de Deutsch, creo que la idea de una pluralidad de historias funciona a favor de un enfoque histórico coherente en lugar de uno histórico alternativo.

Aparentemente, no estamos en condiciones de abandonar el cuadro histórico consistente. Sin embargo, es posible que esto no aborde los problemas del determinismo y el libre albedrío si existe una probabilidad muy pequeña de historias en las que el espacio-tiempo se curva para que el viaje en el tiempo sea posible más allá de la escala macroscópica. A esto le llamo la hipótesis de la seguridad cronológica: las leyes de la física están diseñadas para evitar el viaje en el tiempo a nivel macroscópico.

Parece que si el espacio-tiempo se curva casi lo suficiente como para permitir viajar al pasado, entonces las partículas virtuales pueden convertirse en partículas casi reales que se mueven a lo largo de trayectorias cerradas. La densidad de las partículas virtuales y su energía aumentan significativamente, lo que significa que la probabilidad de tales historias es muy pequeña. Aunque esto se está volviendo similar a las actividades de una agencia de protección cronológica que busca preservar el mundo para los historiadores. Pero el tema de la curvatura del espacio y el tiempo está todavía en su infancia. Según una forma unificadora de teoría de cuerdas conocida como teoría M, en la que tenemos grandes esperanzas de unir la relatividad general y la teoría cuántica, el espacio-tiempo debería tener once dimensiones, no las cuatro que experimentamos.

La conclusión es que siete de estas once dimensiones están enrolladas en un espacio tan pequeño que no lo notamos. Por otro lado, las cuatro dimensiones restantes son prácticamente planas y representan lo que llamamos espacio-tiempo. Si esta imagen es correcta, entonces debería ser posible conectar de alguna manera las cuatro dimensiones planas con las siete dimensiones restantes muy curvadas o distorsionadas. Qué resultará de esto, aún no lo sabemos. Pero las oportunidades son emocionantes.

En conclusión, diré lo siguiente.

Nuestros conceptos modernos no excluyen la posibilidad de viajes espaciales rápidos y regresar al pasado. Esto puede crear enormes problemas lógicos, así que esperemos que haya algún tipo de Ley de seguridad cronológica que evite que las personas retrocedan en el tiempo y maten a sus padres.

Pero los fanáticos de la ciencia ficción no deberían estar molestos. La teoría M da esperanza.

El último trabajo del mundialmente famoso físico Stephen Hawking, un libro-testamento, en el que resume y habla sobre los temas más importantes que preocupan a todos.

¿Sobrevivirá la humanidad? ¿Deberíamos estar tan activos en el espacio? ¿Existe Dios? Estas son solo algunas de las preguntas respondidas en su último libro por una de las mentes más grandes de la historia.