Construyendo una máquina del tiempo: primera fase

Una vez descartados los agujeros negros como vehículos de transporte interestelares, Thorne comenzó a preguntarse acerca de la posibilidad real de disponer de un agujero de gusano. ¿Existían estas entidades en algún lugar del universo? ¿Eran estables? ¿Podría viajar por ellos un ser humano sin sufrir daños semejantes a los que producían los agujeros negros? ¿Qué se requería para utilizar el agujero de gusano como vehículo espacial? ¿Se disponía de la tecnología necesaria?

Aunque a pesar de que tanto los agujeros negros como los agujeros de gusano eran soluciones matemáticas de las ecuaciones de campo de la relatividad general, allá por la última década del siglo pasado, existían evidencias experimentales bastante claras sobre la existencia real de los primeros y actualmente son muy pocos los astrofísicos que aún dudan. Por el contrario, los agujeros de gusano han permanecido desde 1916 en el terreno de lo desconocido. Ninguna observación en absoluto parece señalar su presencia o posible detección.



El concepto de agujero de gusano puede visualizarse con la tradicional imagen del espacio como una malla elástica gigantesca (como la que tienen los trapecistas en el circo para evitar daños en las caídas) en la que los planetas, estrellas, galaxias y demás objetos se encuentran distribuidos. Cuanto más grande sea la masa de cada objeto, más deformada estará la malla en sus cercanías. Una galaxia deformará mucho, una estrella menos y un planeta mucho menos aún. Un objeto que se acerque al hoyo producido por otro quedará más fácilmente atrapado en él cuanto más profundo sea. Así, es la masa la responsable de la deformación del espacio y la gravedad se interpreta como una mera propiedad geométrica del mismo. Más aún, no solamente se deforma el espacio, sino también el tiempo (en realidad, ambos constituyen una sola entidad que recibe el nombre de espacio-tiempo). En las cercanías de los cuerpos extraordinariamente compactos, el campo gravitatorio deforma tan enormemente el espacio-tiempo que los relojes avanzan mucho más lentamente que en otra región donde la gravedad es menor. El caso más extremo se da en el centro de un agujero negro, donde se encuentra la singularidad espacio-temporal de la que os hablé en el post anterior. Dicha singularidad representa un punto de curvatura espacio-temporal infinita. Pero el tiempo hace cosas raras bastante antes de encontrarnos en el centro de un agujero negro. Si pudiésemos observar desde un lugar suficientemente alejado una nave espacial mientras se aproxima a uno de estos terribles objetos, llegaría un momento en el que contemplaríamos la imagen del vehículo congelada en el tiempo. A esta región que rodea el agujero negro se la conoce como horizonte de sucesos. Si esto os parece extraño, os diré que aún hay más. Si desde fuera nunca vemos la nave espacial alcanzar la singularidad, aún es peor lo que vería el tripulante del vehículo. En efecto, para él el tiempo transcurriría infinitamente deprisa y contemplaría cómo el universo desaparece ante sus ojos.



Y todo este rollito espacio-temporal no tiene otro propósito oculto que el contaros lo del agujero de gusano con que había comenzado el párrafo anterior. Bien, voy con ello. Cojamos la malla elástica que representa el espacio-tiempo y doblémosla por los extremos formando una especie de U tumbada horizontalmente. Si quisiésemos viajar entre dos puntos arbitrarios situados sobre la malla, podríamos estar obligados a recorrer una enorme distancia. Sin embargo, si se pudiesen abrir en cada uno de estos puntos sendos agujeros, podríamos pasar a través de éstos y llegar a nuestro destino mucho más rápidamente. La única pega es que entre ambos orificios no hay nada, ya que la malla es una imagen bidimensional que representa todo el universo, todo el espacio-tiempo. Fuera de ella no hay nada y nosotros hemos atravesado la malla y hemos cruzado por el aire desde un agujero hasta el otro. Así pues, un agujero de gusano representaría este atajo en el mundo tetradimensional (tres dimensiones espaciales más el tiempo) que conocemos y experimentamos normalmente. Los agujeros practicados se denominan bocas y el túnel que los comunica recibe el nombre de garganta. Evidentemente, la garganta debe existir fuera del espacio tridimensional ordinario que conocemos. Algunos científicos dicen que este paso entre las bocas se efectúa por el hiperespacio. Ellie Arroway ya podía realizar su viaje de 26 años-luz hasta Vega en un tiempo relativamente corto. Para ello, no tenía más que seguir las instrucciones de la civilización alienígena. Y éstas no consistían en otra cosa que en fabricarse un agujero de gusano que conectara Vega con la Tierra. ¿Cómo era posible? ¿Eran los veguianos una civilización más avanzada que la nuestra? ¿Habían descubierto agujeros de gusano en algún lugar del cosmos y habían aprendido a dominarlos, a traerlos y llevarlos de un lugar a otro y a viajar por ellos sin peligro? ¿Y si no los habían encontrado, eran capaces de construirlos? ¿Cómo? ¿Podríamos aprender a hacerlo nosotros con nuestra tecnología?



Las respuestas a estas preguntas comenzaron a responderse a mediados del siglo XX. En 1955 el físico John Wheeler y su estudiante Charles Misner estaban trabajando en un tema enormemente intrigante. Se preguntaban cómo sería el espacio (en realidad, el espacio-tiempo) si se observase a una escala extraordinariamente pequeña, mucho más allá de la escala atómica, mucho más allá de la escala nuclear, mucho más allá del interior de los quarks, si se dispusiese de un microscopio extremadamente potente. Wheeler y Misner habían encontrado el trozo de espacio más pequeño posible, una cantidad que había sido bautizada 55 años antes como longitud de Planck (el tamaño de un solo protón abarca unos 100 trillones de longitudes de Planck). Por debajo de la longitud de Planck, las leyes de la física dejarían de tener sentido. Wheeler derivó a partir de la longitud de Planck el tiempo de Planck, el tiempo que tardaría la luz en recorrer la longitud de Planck. En la actualidad, los cosmólogos consideran que el tiempo de Planck es el instante más antiguo al que se pueden remontar después del Big Bang y para el que aún siguen siendo válidas las leyes de la física conocidas. Pues bien, tanto Wheeler como Misner estaban convencidos que a la escala de Planck, el espacio-tiempo era una entidad muy, muy extraña. No tenía ninguna forma definida. Estaría constituido por tramos lisos, otros muy curvados. Además, estas estructuras surgirían de forma espontánea y totalmente imprevisible en un lugar u otro, simplemente gobernadas por las leyes cuánticas, de carácter probabilista. En particular, algunas de las estructuras indefinidas anteriores podrían perfectamente ser agujeros de gusano extraordinariamente diminutos. A la extraña entidad que constituía el espacio-tiempo a tamaños tan pequeños como la longitud de Planck se la pasó a conocer como espuma espacio-temporal o, más comúnmente, como espuma cuántica. ¿Recordáis cuál era el primero de los materiales que necesitábamos para construir una máquina del tiempo?