Física de lo imposible (35 page)

Recordemos que una civilización tipo III, que es galáctica en su uso de energía, consume una energía 10.000 millones de veces mayor que una civilización tipo II, cuyo consumo se basa en la energía de una única estrella. Y una civilización tipo II consume, a su vez, una energía 10.000 millones de veces mayor que una civilización tipo I, cuyo consumo se basa en la energía de un único planeta. En cien o doscientos años, nuestra débil civilización tipo 0 alcanzaría un estatus de tipo I.

Dada esta proyección, estamos muy, muy lejos de poder alcanzar la energía de Planck. Muchos físicos creen que a distancias extremadamente minúsculas, a la distancia de Planck de 10
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centímetros, el espacio no es vacío ni suave sino que se hace «espumoso»; burbujea con minúsculas burbujas que constantemente nacen, colisionan con otras burbujas y desaparecen de nuevo en el vacío. Estas burbujas que nacen y mueren en el vacío son «universos virtuales», muy similares a los pares virtuales de electrones y antielectrones que surgen de repente y luego desaparecen. Normalmente, este espacio-tiempo «espumoso» es del todo invisible para nosotros. Estas burbujas se forman a distancias tan minúsculas que no podemos observarlas. Pero la física cuántica sugiere que si concentramos suficiente energía en un punto, hasta que alcanzamos la energía de Planck, esas burbujas pueden hacerse grandes. Entonces veríamos el espacio-tiempo burbujeando con minúsculas burbujas, cada una de las cuales es un agujero de gusano conectado a un «universo bebé».

En el pasado estos universos bebé se consideraban una curiosidad intelectual, una consecuencia extraña de las puras matemáticas.

Pero ahora los físicos piensan seriamente que nuestro universo podría haber salido originalmente de uno de estos universos bebé.

Dicho pensamiento es una pura especulación, pero las leyes de la física admiten la posibilidad de abrir un agujero en el espacio concentrando suficiente energía en un punto, hasta que accedemos al espacio-tiempo espumoso y emergen agujeros de gusano que conectan nuestro universo con un universo bebé.

Conseguir un agujero en el espacio requeriría, por supuesto, avances importantes en nuestra tecnología, pero una vez más podría ser posible para una civilización tipo III. Por ejemplo, ha habido desarrollos prometedores en algo llamado un «acelerador de mesa Wakefield». Curiosamente, este colisionador de átomos es tan pequeño que puede colocarse encima de una mesa y pese a todo generar miles de millones de electrones-voltio de energía. El acelerador de mesa Wakefield funciona disparando láseres sobre partículas cargadas, que entonces cabalgan sobre la energía de dicho láser. Experimentos hechos en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford, el Laboratorio Rutherford-Appleton en Inglaterra y la École Polytechnique en París muestran que son posibles enormes aceleraciones sobre pequeñas distancias utilizando haces láser y plasma para inyectar energía.

Otro gran avance tuvo lugar en 2007, cuando físicos e ingenieros en el Centro del Acelerador Lineal de Standford, la UCLA y la USC demostraron que se puede duplicar la energía de un enorme acelerador de partículas en tan solo 1 metro. Empezaron disparando un haz de electrones en un tubo de 3 kilómetros de longitud en Stanford, que alcanzaban una energía de 42.000 millones de electrones-voltio. Luego, estos electrones de alta energía se enviaban a través de un «quemador», que consistía en una cámara de plasma de solo 88 centímetros, donde los electrones recogían otros 42.000 millones de electrones-voltio, lo que duplicaba su energía. (La cámara de plasma está llena con litio gaseoso. Cuando los electrones pasan a través del gas producen una onda de plasma que crea una estela. Esta estela, a su vez, fluye hacia la parte trasera del haz de electrones y entonces lo empuja hacia delante, dándole un impulso extra). Con esta impresionante hazaña, los físicos mejoraron en un factor de tres mil el récord anterior de energía por metro con la que podían acelerar un haz electrónico. Añadiendo tales «quemadores» a los aceleradores existentes, en teoría se podría duplicar su energía casi de balde.

Hoy, el récord mundial para un acelerador de mesa Wakefield es de 200.000 millones de electrones-voltio por metro. Hay muchos problemas para extrapolar este resultado a distancias más largas (tales como mantener la estabilidad del haz cuando en él se bombea la energía del láser). Pero suponiendo que pudiéramos mantener un nivel de energía de 200.000 electrones-voltio por metro, esto significa que un acelerador capaz de alcanzar la energía de Planck tendría que tener una longitud de 10 años luz. Esto está dentro de la capacidad de una civilización tipo III.

Agujeros de gusano y espacio estirado pueden proporcionarnos la forma más realista de romper la barrera de la luz. Pero no se sabe si estas tecnologías son estables; si lo son, seguiría siendo necesaria una fabulosa cantidad de energía, positiva o negativa, para hacerlas funcionar.

Quizá una avanzada civilización tipo III podría tener ya esta tecnología. Podrían pasar milenios antes de que podamos pensar siquiera en dominar energía a esta escala. Puesto que todavía hay controversia sobre las leyes fundamentales que gobiernan el tejido del espacio-tiempo en el nivel cuántico, yo clasificaría esto como una imposibilidad de clase II.

Si el viaje en el tiempo es posible, entonces, ¿dónde están los turistas que vienen del futuro?

S
TEPHEN
H
AWKING

El viaje en el tiempo es contrario a la razón —dijo Filby—. ¿Qué razón? —dijo el Viajero en el Tiempo.

H.G. W
ELLS

En la novela
Janus Equation
, el escritor Steven G. Spruill exploraba uno de los terribles problemas del viaje en el tiempo.
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En su historia, un matemático brillante cuyo objetivo es descubrir el secreto del viaje en el tiempo conoce a una extraña y bella mujer, y se hacen amantes. El no sabe nada del pasado de ella, pero se siente intrigado y trata de descubrir su verdadera identidad. Con el tiempo descubre que ella se había sometido a cirugía plástica para cambiar sus facciones. Y, más aún, que también había cambiado de sexo. Finalmente descubre que «ella» es realmente un viajero del tiempo que viene del futuro, y que «ella» es en realidad él mismo, pero procedente del futuro. Esto significa que él ha hecho el amor consigo mismo. Y el lector se pregunta qué habría sucedido si ellos hubieran tenido un hijo. Y si ese hijo volviera al pasado, y creciera para hacerse el matemático con el que se inicia la historia, ¿sería posible que fuera su propia madre y padre e hijo e hija?

El tiempo es uno de los grandes misterios del universo. Todos nos vemos arrastrados en el río del tiempo contra nuestra voluntad. Alrededor del 400 d.C., san Agustín escribió extensamente sobre la naturaleza paradójica del tiempo: «¿Cómo pueden ser pasado y futuro, cuando el pasado ya no es, y el futuro no es todavía? Respecto al presente, si siempre hubiera presente y nunca llegara a convertirse en pasado, no habría tiempo, sino eternidad».
[77]
Si llevamos más lejos la lógica de san Agustín vemos que el tiempo no es posible, puesto que el pasado se ha ido, el futuro no existe y el presente existe solo por un instante. (San Agustín planteaba entonces profundas cuestiones teológicas sobre cómo debe influir el tiempo en Dios, cuestiones que son relevantes todavía hoy. Si Dios es omnipotente y todopoderoso, escribió, entonces, ¿está El limitado por el paso del tiempo? En otras palabras, ¿tiene Dios, como el resto de nosotros mortales, que apresurarse porque llega tarde a una cita? San Agustín concluía finalmente que Dios es omnipotente y por ello no puede estar limitado por el tiempo; y que, por consiguiente, tendría que existir «fuera del tiempo». Aunque el concepto de estar fuera del tiempo parece absurdo, es una idea recurrente en la física moderna, como veremos).

Como san Agustín, todos nosotros nos hemos preguntado alguna vez sobre la extraña naturaleza del tiempo y cómo difiere del espacio. Si podemos movernos hacia delante y hacia atrás en el espacio, ¿por qué no en el tiempo? Todos nos hemos preguntado también qué nos puede reservar el futuro. Los humanos tenemos un tiempo de vida finito, pero somos muy curiosos sobre los sucesos que puedan suceder mucho después de que hayamos desaparecido.

Aunque nuestro deseo de viajar en el tiempo es probablemente tan antiguo como la humanidad, la primera historia escrita sobre un viaje en el tiempo es al parecer Memorias del siglo XX, escrita en 1733 por Samuel Madden, que trata de un ángel del año 1997 que viaja a doscientos cincuenta años atrás para entregar a un embajador británico documentos que describen el mundo del futuro.

Hubo muchas más historias semejantes. El relato corto de 1838 «Perder la diligencia: un anacronismo», de autor anónimo, trata de una persona que está esperando una diligencia y de repente se ve mil años atrás en el pasado. Encuentra a un monje de un antiguo monasterio y trata de explicarle cómo será la historia en los siguientes mil años. Después de eso se vuelve a encontrar transportado al presente tan misteriosamente como antes, excepto que ha perdido su diligencia.

Incluso la novela de Charles Dickens de 1843
Cuento de Navidad
es una especie de historia de viaje en el tiempo, puesto que Ebenezer Scrooge es transportado al pasado y al futuro para ser testigo de cómo es el mundo antes del presente y después de su muerte.

En la literatura norteamericana la primera aparición del viaje en el tiempo data de la novela de Mark Twain de 1889
Un yanqui en la corte del rey Arturo
. Un yanqui se ve transportado al pasado para acabar en la corte del rey Arturo en el 528 d.C. Es hecho prisionero y está a punto de ser quemado en la hoguera, pero entonces afirma que tiene el poder de oscurecer el Sol, pues sabe que ese mismo día debería producirse un eclipse. Cuando sucede esto, la muchedumbre queda horrorizada y acuerda ponerle en libertad y concederle privilegios a cambio de que haga volver al Sol.

Pero el primer intento serio por explorar el viaje en el tiempo en la ficción fue el clásico de H. G. Wells
La máquina del tiempo
, en el que el héroe es transportado a miles de años al futuro. En ese futuro lejano la propia humanidad se ha dividido genéticamente en dos razas, los amenazadores moorlocks, que mantienen las herrumbrosas máquinas subterráneas, y los inútiles e infantiles eloi, que bailan a la luz del Sol en la superficie, sin darse cuenta nunca de su terrible destino (ser devorados por los moorlocks).

Desde entonces, el viaje en el tiempo se ha convertido en un ingrediente regular de la ciencia ficción, desde
Star Trek
hasta
Regreso al futuro
. En
Superman I
, cuando Superman se entera de que Lois Lane ha muerto, decide, presa de la desesperación, volver atrás las manecillas del tiempo, para lo que empieza a girar alrededor de la Tierra más rápido que la velocidad de la luz, hasta que el propio tiempo retrocede. La Tierra se frena, se detiene y finalmente gira en la dirección opuesta, hasta que todos los relojes de la Tierra marchan hacia atrás. Las aguas desbocadas retroceden, las presas rotas se rehacen milagrosamente y Lois Lane regresa de la muerte.

Desde la perspectiva científica, el viaje en el tiempo era imposible en el universo de Newton, donde el tiempo se veía como una flecha. Una vez disparado, nunca podría desviarse de su pasado. Un segundo en la Tierra era un segundo en todo el universo. Esta idea fue derrocada por Einstein, que demostró que el tiempo era más parecido a un río que hacía meandros a lo largo del universo, acelerándose y frenándose cuando serpenteaba a través de estrellas y galaxias. Por eso, un segundo en la Tierra no es absoluto; el tiempo varía cuando nos movemos por el universo.

Como he dicho antes, según la teoría de la relatividad especial de Einstein, el tiempo se frena más dentro de un cohete cuanto más rápido se mueve. Los escritores de ciencia ficción han especulado con que si se pudiera romper la barrera de la luz, se podría ir atrás en el tiempo. Pero esto no es posible, puesto que la masa se haría infinita al alcanzar la velocidad de la luz. La velocidad de la luz es la barrera última para cualquier cohete. La tripulación del
Enterprise
en
Star Trek IV
: El viaje a casa abordaba una nave espacial klingon y la utilizaba para girar alrededor del Sol como una honda y romper la barrera de la luz para acabar en el San Francisco de la década de 1960. Pero esto desafía las leyes de la física.

Sin embargo, el viaje en el tiempo al futuro es posible, y ha sido verificado experimentalmente millones de veces. El viaje del héroe de La máquina del tiempo al futuro lejano es físicamente posible. Si un astronauta llegara a viajar a una velocidad próxima a la de la luz, podría costarle, digamos, un minuto llegar a las estrellas más cercanas. Habrían transcurrido cuatro años en la Tierra, pero para él solo habría transcurrido un minuto porque el tiempo se habría frenado en el interior de la nave. Por lo tanto, él habría viajado a cuatro años en el futuro, tal como se experimentan en la Tierra. (Nuestro astronauta haría en realidad un viaje corto al futuro cada vez que entrara en el espacio exterior. Cuando viajara a 30.000 kilómetros por hora sobre la Tierra, sus relojes llevarían un ritmo más lento que los de la Tierra. Por ello, al cabo de una misión de un año de duración en la estación espacial, los astronautas han viajado en realidad una fracción de segundo al futuro cuando vuelven a la Tierra. El récord del mundo de viajar al futuro lo ostenta actualmente el cosmonauta ruso Serguéi Avdeyev, que estuvo en órbita durante 748 días y por eso fue lanzado 0,02 segundos al futuro).

Por lo tanto, una máquina del tiempo que puede llevarnos al futuro es compatible con la teoría de la relatividad especial de Einstein. Pero ¿qué hay sobre viajar hacia atrás en el tiempo?

Si pudiéramos viajar al pasado, sería imposible escribir la historia. En cuanto un historiador registrara la historia del pasado, alguien podría volver al pasado y reescribirlo. Las máquinas del tiempo no solo dejarían en paro a los historiadores, sino que nos permitirían alterar el curso del tiempo a voluntad. Si, por ejemplo, retrocediéramos hasta la era de los dinosaurios y accidentalmente matáramos a un mamífero que por casualidad fuera nuestro antepasado, podríamos acabar involuntariamente con toda la raza humana. La historia se convertiría en un inacabable episodio absurdo de los Monty Phyton. cuando los turistas del futuro alteraran los sucesos históricos mientras tratan de conseguir el mejor ángulo de cámara.