revista de cultura científica FACULTAD DE CIENCIAS, UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
Busca ampliar la cultura científica de la población, difundir información y hacer de la ciencia
un instrumento para el análisis de la realidad, con diversos puntos de vista desde la ciencia.
1 12
     
Reflejos del tiempo
En este trabajo se explora la posibilidad teórica de realizar viajes temporales partiendo de los argumentos propuestos por Albert Einstein en la Teoría Especial de la Relatividad, de 1905 y en la Teoría general de la Relatividad de 1915.
Daniel Pineda Tenor
conoce más del autor
     
HTML ↓ PDF ←Regresar al índiceartículo siguiente→
     
     
 
En 1895, el genial escritor de ciencia ficción Herbert George Wells sorpren­dió a la comunidad intelectual con una de las obras claves del género, The Time Machine. En ella, él mismo apare­ce como un joven y atormentado cien­tí­fico que construye, tras la muerte de su prometida bajo infames circunstan­cias, una máquina capaz de alterar el continuo espacio-tiempo y proyectarle, en cuestión de segundos, hacia el más remoto pasado o hasta el futuro más ale­jado. Esta novela, que constitu­ye un punto de referencia en el gé­ne­ro, sirvió de inspiración a un sin fin de au­tores que han aportado su visión fan­tástica sobre los devaneos temporales. Así, casi sin darnos cuenta, hemos asi­mi­lado tal cantidad de novelas y cuen­tos que ya no dudamos en clasificar al viaje temporal en el marco de la ciencia ficción, sin plantearnos si­quiera un poco las posibilidades rea­les del ­mismo.

Sin embargo, sería interesante in­da­gar sobre qué hay de ciencia y qué de ficción en el viaje temporal. Para ello podemos recurrir a las sabias en­se­ñan­zas del padre de la ciencia moderna, Albert Einstein, quien en 1905 nos ob­sequió con su Teoría Especial de la Re­la­tividad, cuyo núcleo fundamen­tal es la negación de la existencia del es­pa­cio y el tiempo absoluto newtonia­no. Las dimensiones y la masa de un ob­jeto, así como la duración de un acon­teci­mien­to, no son valores fijos, sino que sólo pue­den determinarse consi­de­rando el movimiento de su marco de referencia en relación con un observador.

De esta forma, desde el punto de vis­ta de un observador inercial, a medi­da que un sistema en movimiento se aproxima a la velocidad de la luz —la cual no puede superarse y se halla en torno a 299.793 kilómetros por segundo—, los objetos tienden a disminuir su longitud, de forma que se contraen en dirección al movimiento, obtenien­do una longitud nula en el límite de di­cha velocidad. Asimismo, la masa de estos objetos aumentará en función de la ve­locidad, alcanzando su máximo en el límite de la velocidad de la luz. Por su parte, el paso del tiempo para un obje­to en movimiento tendrá lugar de for­ma cada vez más lenta a medida que aumente la velocidad, hasta detenerse totalmente al alcanzar la velocidad de la luz. Esto es conocido con el nom­bre de la dilatación del tiempo y, teóricamente, permite realizar viajes al futuro.

Para comprender este fenómeno podemos usar la conocida paradoja de los gemelos. Imaginemos a dos herma­nos gemelos, llamados Pin y Pon, que se han doctorado recientemente —año 3527 de la era galáctica— en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. Ambos se hallan en situación de realizar una ne­cesaria experiencia posdoctoral en al­guna universidad extraterrestre. Pin es un ser tranquilo al que no le gusta viajar, por lo que decide quedarse en la Tierra. Pon, por el contrario, tiene un alma inquieta, y decide marcharse para continuar con su formación en los confines del universo.

Conocedor de los nocivos efectos que provoca la aceleración excesiva en las estructuras biológicas, Pon decide que su nave acelere a una tasa constan­te de un gramo, ya que al ser ésta la ace­leración de la gravedad terrestre, el peso que experimente en la nave será el mismo que en la Tierra. Es el modo más cómodo de viajar, y para lograr man­tenerlo durante todo el trayecto, la nave debe acelerar a un gramo du­ran­te la primera mitad del camino y posteriormente decelerar en la misma tasa en la última mitad. Finalmente, trans­curridos 5 años, Pon alcanza su destino, se toma una cápsula de cono­ci­miento posdoctoral y regresa de in­me­diato a la Tierra. Así, tras 10 años de viaje a velocidades cercanas a la de la luz, Pon vuelve a encontrarse con su hermano Pin, que le sonríe convertido en un anciano. ¿Qué ha sucedido? Aplicando las ecuaciones de Einstein bajo las condiciones descritas, en la Tierra han transcurrido 25 años, mien­tras que en la nave de Pon el tiempo se dilataba a medida que la velocidad aumentaba, de tal forma que el núme­ro de años transcurridos es tan sólo de 10. Quizás este hecho es difícil de acep­tar y, aunque sea teóricamente posible, parece lógico mostrar cierto grado de incredulidad, sobre todo si no se do­minan las matemáticas.

En este contexto, para obtener una comprobación empírica de la dilatación temporal se han realizado diversos experimentos empleando relojes atómicos. Si se realiza la medición de una línea espectral de un átomo de ce­sio 133 es posible obtener un sistema de medida altamente preciso, en el que un segundo se corresponde con la du­ración de 9 192 631 770 periodos de la radiación a la transición entre dos niveles del átomo. Si se toman dos relojes atómicos sincronizados y se deja uno en situación de reposo, mientras que se somete al otro a una situación de alta velocidad, es posible apreciar cómo el último se “atrasa” con res­pecto al primero. Este hecho demuestra que las matemáticas de Einstein no men­tían, y que sería probable, teórica­men­te, realizar un viaje hacia el futuro. El único problema es que actualmente no es ni remotamente posible el desa­rrollo de un vehículo capaz de desplazarse a las velocidades requeridas.

Ante esta desalentadora evidencia, tendremos que optar por la búsqueda de alguna forma alternativa de viajar en el tiempo. La clave vuelve a relacio­narse con el doctor Einstein, que en 1915 propuso su Teoría de la Relatividad General, según la cual la estructu­ra geométrica del espacio y del tiempo no es absoluta, sino que está determinada por la distribución de la masa y la energía existente en el Universo. Es­to significa que la distancia entre dos puntos del espacio-tiempo es alterada por la presencia de cuerpos masivos o energéticos. Este hecho tiene como consecuencia, por ejemplo, la desviación de las trayectorias de haces de luz al pasar cerca de las estrellas, o la for­ma­ción de singularidades espacio-tem­porales en el interior de los agujeros negros.
 
Cada estrella presenta una serie de estadios que son regulados por su ma­sa específica y por las fuerzas de gravedad y nucleares. A medida que el hi­drógeno y demás combustible nuclear se agota, la estrella pasa de gi­gan­te roja a enana blanca, y posteriormente a estrella de neutrones. En cada uno de estos estadios su diámetro se reduce, y su masa, que apenas disminuye, se concentra en un volumen inferior. Así, la masa que conforma la estrella se sitúa a menor distancia del centro, generando un aumento en las fuerzas de gravedad que puede incluso llegar a superar la resistencia neutrónica, originando que la estrella se contraiga hasta un volumen cero y aumente su gravedad superficial hasta el infinito, así se forma un agujero negro. Bajo estas circunstancias, en el interior del agujero negro se establece una singularidad, en la que el espacio se curva hasta el infinito y el tiempo se detiene. Entonces, partiendo de un agu­jero negro es posible obtener una maquina del tiempo que nos permita via­jar al futuro, ya que lo único que te­nemos que hacer es permanecer en su vórtice durante unos instantes, mien­tras que los acontecimientos por venir se desarrollan a toda velocidad fuera de él.

No obstante, la entrada en un agujero negro puede resultar algo peligro­sa, ya que a medida que nos acercamos a la singularidad, la diferencia de gravedad que actúa sobre la longitud de nuestro cuerpo aumenta, con lo que se sufre un proceso de estiramien­to que concluye inevitablemente con el desmembramiento del individuo. Sin embargo, este no es el mayor impedi­mento en la utilización de los agu­je­ros negros como máquinas temporales. Veamos, cuando un vehículo espacial trata de abandonar la superficie de un planeta debe de superar la fuerza gravitatoria ejercida por él mismo, para lo cual es necesario alcanzar la denominada velocidad de escape, que dependerá de la masa del planeta y de lo cerca de su centro que nos encontremos. Así, por poner un ejemplo, la velo­cidad de escape para el planeta Tierra desde su superficie es de 11 kilómetros por segundo.

Cuando nos hallamos a una distan­cia considerable de un agujero negro, la atracción gravitatoria actuará situán­donos en una órbita estable, como su­cedería si nos topamos con cualquier cuerpo con masa. Sin embargo, a medi­da que nos aproximamos, la fuerza de atracción gravitatoria ejercida sobre nosotros aumenta de tal forma que pue­de obligarnos a cruzar el llamado horizonte de sucesos, que constituye un auténtico punto de no retorno del agujero. Al pasarlo, la velocidad de es­cape necesaria para alejarnos se vuelve superior a la de la luz. Por este mo­ti­vo, nada, ni siquiera la radiación lumi­nosa, puede abandonar un agujero ne­gro una vez atravesado el horizonte de sucesos.
 
Si no podemos viajar a velocidades superiores a las de la luz, no podemos escapar de los agujeros negros. ¿Hemos de renunciar entonces a utilizarlos como máquinas temporales? Si re­pasamos las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad General podemos apreciar que son simétricas en el tiempo. Esto nos permite resolverlas en sentido opuesto, suponiendo que el tiempo está invertido, y deducir así la exis­tencia de un tipo especial de agujero con propiedades opuestas al agujero ne­gro habitual, uno que impida la entrada de cualquier objeto pero permita la salida de la materia. Así, de la unión de ambos tipos de agujeros se obtiene el denominado agujero de gusano, que conforma un canal a través del cual se podrían establecer viajes espacio-tem­porales.

Sin embargo, la conexión entre los dos agujeros implicados no superaría el diámetro de un átomo y, además, se­ría altamente inestable, de tal forma que entraría en colapso una fracción de segundo después de su forma­ción. La única manera de estabilizar este ti­po de agujeros sería utilizando energía negativa —inferior a la del vacío— y ma­teria exótica —de propiedades inu­sua­les. Por desgracia, estos elementos no se han hallado aún en nuestro universo.
 
Con todo lo expuesto podemos con­cluir que, si bien los viajes temporales son posibles teóricamente, en la práctica la situación es algo más compleja. Sería para mi un auténtico placer ayudarles a solventar el problema, pe­ro mi tiempo de parquímetro está a pun­to de expirar, y no me gustaría en­contrar que la grúa se llevó mi DeLorean. ¿Cómo podría entonces regresar al futuro?
Daniel Pineda Tenor
Facultad de Ciencias,
Universidad de Málaga, España.
Daniel Pineda Tenor es licenciado en Biología por la Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga y obtuvo el Diploma de Estudios Avanzados tras superar su programa de doctorado. Actualmente disfruta de una beca de posgrado para la Formación de Profesorado Universitario, concedida por el Ministerio de Educación y Ciencia de España.
 _______________________________________________________________

como citar este artículo

Pineda Tenor, Daniel. (2006). Reflejos del tiempo. Ciencias 83, julio-septiembre, 72-76. [En línea]
  ←Regresar al índiceartículo siguiente→

de venta en copy
Número 134
número más reciente
 
134I


   
eventos Feriamineriaweb
  Presentación del número
doble 131-132 en la FIL
Minería

 


novedades2 LogoPlazaPrometeo
Ya puedes comprar los 
ejemplares más
recientes con tarjeta
en la Tienda en línea.
   

  Protada Antologia3
 
Está aquí: Inicio revistas revista ciencias 83 Reflejos del tiempo
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ciencias
Departamento de Física, cubículos 320 y 321.
Ciudad Universitaria. México, D.F., C.P. 04510.
Télefono y Fax: +52 (01 55) 56 22 4935, 56 22 5316


Trabajo realizado con el apoyo de:
Programa UNAM-DGAPA-PAPIME número PE103509 y
UNAM-DGAPA-PAPIME número PE106212
 ISSN:0187-6376

Indice-RM

Responsable del sitio
Laura González Guerrero
Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
 

Asesor técnico:
e-marketingservices.com
facebooktwitteryoutube

cclCreative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons
Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 United States License