Así es como se creó un agujero de gusano en un laboratorio
Los avances científicos que vivimos hoy en día son enormes. Gracias a las impresoras 3D, por ejemplo, ya se pueden reproducir hasta huesos y órganos humanos. Sin embargo, es difícil pensar que un grupo de científicos haya sido capaz de crear un agujero de gusano en un laboratorio, pero lo han logrado.
Un grupo de científicos de la Universidad de Barcelona, en España, ha logrado crear el primer agujero de gusano magnético capaz de conectar directamente dos regiones diferentes en el espacio.
Es decir que es posible que algún día sea factible viajar por el espacio a través de agujeros de gusano y plantarnos en regiones muy alejadas en el universo en cuestión de horas o de días.
Pero aún estamos lejos. Esto quiere decir que este agujero de gusano es en realidad un túnel cósmico capaz de transferir un campo magnético de un punto a otro extremo de forma totalmente invisible e indetectable a lo largo de todo un camino.
Objeto siendo transportado desde el laboratorio hasta un punto sobre la atmosfera .
No obstante, de momento sus aplicaciones son más reducidas que las de viajar por el espacio. En este caso se ha visto que podría ser muy útil en pruebas de diagnosis médica como las resonancias. Podrán ser más cómodas al estar alejadas de detectores y permitirán que se tomen imágenes del cuerpo humano en diversos puntos de forma simultánea.
En el experimento llevado a cabo por el grupo de investigadores, han usado metamateriales y metasuperficies para lograr que un campo magnético de una fuente, como un imán, pueda aparecer al otro lado del agujero de gusano como si fuese un monopolo magnético aislado.
Al no haber monopolos magnéticos naturales, pues serían imanes de un solo polo, cuando estos tienen norte y sur, el efecto es realmente curioso y casi perturbador, pues crea una reacción de propagación de una dimensión hacia las tres convencionales que conocemos habitualmente.
No obstante, los creadores del estudio matizan que la fabricación de agujeros de gusano cósmicos es imposible hoy en día con la tecnología actual. La cantidad de energía gravitacional que habría que manipular sería enorme, y nadie sabe cómo se puede generar con los conocimientos que tenemos.
Según los creadores del agujero de gusano magnético, este se podría considerar como una analogía del gravitatorio, que cambiaría la topología espacial como si la región hubiese sido borrada.
Es evidente que estamos todavía lejos de la capacidad de surcar el espacio con este método. Pero ¿quién podría haber imaginado hace 20 años que hoy estaríamos hablando del primer agujero de gusano magnético de laboratorio? El futuro es ahora.
Datos curiosos :
¿Por qué se retratan como serpientes los dioses barbados salvadores de cada religión del mundo? Mi investigación revela que es porque ellos son, ya sea portadores de conocimiento que vienen a través de puertas estelares o agujeros de gusanos que conducen a las estrellas, o porque ellos mismos son el verdadero agujero de gusano.
Únase a mi en un estudio de obra de arte que despliega un concepto notablemente consistente: los dioses entregaron el conocimiento de agujeros de gusano, o bien son ellos mismos los agujeros de gusano.
Una vez que se marca la dirección, la puerta crea un agujero de gusano entre ella misma y la puerta de destino. El proceso de creación involucra la aparición de un portal con forma de “charco de agua” que dura 2 segundos aproximadamente, y se completa por la eyección de un vórtice de energía inestable llamado "kawoosh", pareciéndose a una ola de agua o mercurio. Cualquier materia que atraviesa el efecto "kawoosh" es destruida.
Uno de los axiomas más básicos y repetidos de las Físicas del Agujero de gusano, el abierto campo de estudio empezado por Samantha Carter, es que a menos que una cantidad extra de energía esté generándose o atravesando la puerta, un agujero de gusano sólo puede mantenerse durante 38 minutos.
El portal real de un Stargate aparece dentro del anillo interior cuando una dirección se marca correctamente. Tiene la apariencia de un charco de agua vertical que representa el horizonte de sucesos. En el lenguaje de no ficción, un horizonte de sucesos es la superficie de un agujero negro o un agujero de gusano a través del cuál si uno puede pasar, la fuerza gravitatoria sería demasiado fuerte de superar. Se supone que la característica de las ondulaciones de agua representa las fluctuaciones en el horizonte de sucesos. En este charco puede entrarse, y el viajero surgirá de una piscina similar en el Stargate . Este tránsito es estrictamente de sentido único; un esfuerzo por viajar “al revés” provocará que el viajero sea destruido (aunque durante el episodio “Nuevo Orden” un hombre vuelve a poner su mano parcialmente a través del horizonte de sucesos de la puerta de destino y no aparentaba tirones) Sin embargo, ya que la materia sólo se transmite a través de un Stargate una vez el objeto entero ha pasado el horizonte de sucesos (excepto en el episodio “Cien días” donde Teal'c hizo balancear en el aire una cuerda sujeta a un techo en el otro lado) los Stargates no empiezan a reconstruirlo, hasta que hubiera entrado completamente. Es desconocido por qué las transmisiones de radio (como las de una MALP) funcionan en sentido inverso a través de un agujero de gusano. Es desconocido lo que pasa si se entra al contrario por un agujero de gusano.
El viaje a través de un Stargate normalmente es acompañado por un efecto visual de disparo a través de un túnel en el espacio, aunque puede ser una ayuda visual simplemente. La representación del tránsito es a veces casi instantánea, y otros parecen durar 20 segundos. Se piensa que esto es simplemente una representación de cómo podría parecer. Como se desintegran, sería imposible ver de verdad el interior de un agujero de gusano o el viaje a través de él.
Fisicas del Agujero de Gusano:
Las físicas del agujero de gusano son un campo de estudio que describe el funcionamiento de los Stargates y agujeros de gusano. Fue abierta por Samantha Carter. En el episodio, “Transformaciones”, poseyendo habilidades sobrehumanas Samantha Carter escribió un libro entero sobre el asunto, explicando que había querido escribirlo durante mucho tiempo nunca había podido encontrar el tiempo ya que era un asunto increíblemente complejo.
El período máximo de tiempo que un agujero de gusano puede mantenerse bajo circunstancias normales es ligeramente superior a 38 minutos. Este límite de tiempo puede engañarse por la presencia de altas y continuas generaciones de energía, unido a un traslado de materia o energía a través del agujero de gusano. Un agujero de gusano también puede mantenerse durante más 38 minutos si la dilatación del tiempo corre más lentamente en un lado que en otro.
Un objeto que entra en un agujero de gusano retendrá su energía cinética al salir de él. En términos simples, cualquier cosa que sale de un agujero de gusano lo hace con la misma velocidad a la que entra.
Una barrera a menos de tres μm del horizonte de sucesos no permite que la materia se reintegre a través de un agujero de gusano. (Sin embargo, las partículas subatómicas pueden reintegrarse)
La materia puede pasar sólo en una dirección a través de un agujero de gusano, la materia que intenta entrar en un agujero de gusano entrante dejará de existir.
Ciertas formas de radiación, incluyendo las ondas de radio, pueden atravesar un agujero de gusano en cualquier dirección. La luz visible no parece atravesarlo en ninguna dirección.
La energía para mantener un agujero de gusano estable puede venir de cualquier lado, aunque la energía para formar un agujero de gusano solo puede venir del Stargate que llama.
La fuerza gravitatoria sustancial puede atravesar un agujero de gusano de cualquier lado. (Ej. Los efectos de un Agujero negro).
En “Onda expansiva”, Carter dijo que el tiempo medio de viaje era de 0.3 segundos, contradiciendo a “Los Hijos de los Dioses” y otros episodios donde tarda seis segundos aproximadamente. Una posible explicación para esta diferencia es que los 0.3 segundos pueden ser el tiempo de viaje interestelar literal, con los otros 5.6 segundos que involucran el proceso de desintegración-reintegración.
Una gran onda de energía entregada a un agujero de gusano saliente puede provocar que el agujero de gusano salte al Stargate receptor más próximo.
Un DHD puede ser usado para crear un horizonte de sucesos en un Stargate incluso si no se ha establecido un agujero de gusano, o conectado, a otro Stargate.
Los agujeros de gusano salientes pueden ser afectados por las fuerzas gravitatorias y electromagnéticas exteriores, haciendo que los Stargates se conecten de otra forma que sus objetivos intencionales.
Al viajar de una puerta a otra, si las fuerzas exteriores redireccionan el agujero de gusano a la misma puerta, se conectará a la puerta en otro periodo de tiempo.
El vórtice inestable ("kawoosh"
creado cuando se establece un agujero de gusano vaporiza cualquier materia que entra en contacto con él.
Si un material lo suficientemente denso bloquea el horizonte de sucesos de un Stargate, impedirá que el horizonte de sucesos se forme. Esto evitará que se establezcan agujeros de gusano entrantes o salientes.
EL AGUJERO DE GUSANO COMO VEHÍCULO DEL INTERIOR
El término «agujero de gusano» fue introducido por el físico teórico estadounidense John Wheeler en 1957 y proviene de la siguiente analogía, usada para explicar el fenómeno: imagine que el universo es la piel de una manzana, y un gusano viaja sobre su superficie. La distancia desde un lado de la manzana hasta el otro es igual a la mitad de la circunferencia de la manzana si el gusano permanece sobre la superficie de ésta. Pero si en vez de esto, cavara un agujero directamente a través de la manzana la distancia que tendría que recorrer sería considerablemente menor, recordando la afirmación que dice «la distancia más cercana entre dos puntos es una línea recta que los une a ambos».
*WIKIPEDIA
En 1895, al comienzo de su carrera como novelista, el periodista y sociólogo inglés Herbert George Wells (1866-1946) publicó la novela The Time Machine ("La Máquina del Tiempo"
, que pronto se transformaría en un clásico de la literatura de ciencia ficción. En ella Wells expresaba: "[El hombre civilizado] puede vencer la gravedad utilizando globos, ¿por qué no le sería entonces posible también detener o acelerar su fluir por la dimensión temporal, o incluso revertirlo y viajar hacia atrás en ella?" Cien años después de la aparición de The Time Machine la humanidad ha vencido a la gravedad no solo mediante globos sino con máquinas que pesan cientos de toneladas. Aviones que alcanzan velocidades supersónicas, satélites artificiales que orbitan la Tierra, sondas espaciales que exploran la superficie de otros planetas y llegan hasta los confines del sistema solar, constituyen ejemplos adicionales del dominio de la naturaleza adquirido desde la época de Wells. ¿Pero qué ha sucedido con la dimensión temporal? ¿Admiten las leyes de la física, tal como se las conoce en el presente, la posibilidad de construir máquinas del tiempo?
primer protoripo
La teoría que en principio permite esbozar una respuesta a la pregunta de Wells es la Relatividad General (ver glosario), que fue enunciada por Albert Einstein apenas 20 años después de la publicación de la primera edición de The Time Machine. Einstein postuló, en contra de lo pensado hasta entonces, que la estructura geométrica del espacio y del tiempo no es absoluta sino que está determinada por la distribución de masa y 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 ( "El espacio-tiempo y las ecuaciones de Einstein"
. ¿Pero puede dicha alteración ser suficiente como para que al recorrer una pequeña distancia en un tiempo corto de acuerdo con nuestro reloj podamos alcanzar puntos que están muy alejados, tanto en el espacio como en el tiempo, para otros observadores? ¿Puede suceder que, acaso, el tiempo se distorsione al punto de que podamos alcanzar nuestro pasado?
La obtención de respuestas a estas preguntas tomó a los científicos relativistas muchas décadas de trabajo matemático sobre las ecuaciones de Einstein y sus soluciones en ciertos casos particulares. Sin saberlo, el astrofísico alemán Karl Schwarzschild dio el primer paso en esta dirección en 1916. Schwarzschild, que por ese entonces servía en el ejército alemán combatiendo en el frente ruso, tomó conocimiento de dichas ecuaciones en diciembre de 1915, a través de un número de los Anales de la Academia Prusiana de Ciencias. En poco tiempo desarrolló una solución para estas ecuaciones que envió al propio Einstein quien, en enero de 1916, la comunicó a la Academia en nombre de Schwarzschild. Cuatro meses más tarde este último murió, sin conocer la riqueza del sistema físico descrito por la solución que ahora lleva su nombre.
La solución de Schwarzschild define la curvatura del espacio-tiempo en las proximidades de un cuerpo masivo y compacto como, por ejemplo, una estrella. Esta solución permitió calcular cuánto se desviarían de la trayectoria rectilínea los rayos de luz provenientes de estrellas lejanas al pasar cerca del Sol como consecuencia de la curvatura que éste causa en el espacio-tiempo que lo circunda (figura 1). En 1919, dos expediciones inglesas, una a la Isla del Príncipe en África Occidental, dirigida por Arthur S. Eddington, y otra a Sobral en el Brasil dirigida por Charles Davidson (ver "La demostración sudamericana de las teorías de Einstein", Ciencia Hoy, 44:50-59, 1998) proporcionó la primera verificación de la solución de Schwarzschild a las ecuaciones de Einstein. Durante el eclipse total de Sol del 19 de mayo de 1919, Eddington, Davidson y sus colaboradores, llevaron a cabo mediciones que mostraron que las posiciones de las estrellas inmediatamente vecinas al disco solar aparecían desplazadas respecto de la posición que mostraban en ausencia del astro.
La mayoría de los físicos de la época, incluyendo a Einstein, adoptaron una actitud escéptica; y no creyeron que objetos como los agujeros negros pudieran existir en el universo real. Sin embargo, en 1939, los físicos norteamericanos J. Oppenheimer (quien años más tarde lideraría los esfuerzos estadounidenses para producir la bomba atómica) y Hartland Snyder (en ese momento un estudiante de postgrado) demostraron por medio de cálculos detallados que cuando su combustible nuclear se agota, cualquier estrella cuya masa sea al menos tres veces mayor que la del Sol termina por colapsar bajo la acción de la fuerza gravitatoria que ella misma genera. Los cálculos de Oppenheimer y Snyder indicaban que el colapso no se detiene (como sostenían los detractores de la idea de los agujeros negros), sino que continúa hasta que el radio de la estrella se hace inferior al radio crítico y se forma un agujero en el propio espacio-tiempo.
Aún después de la publicación de los hallazgos de Oppenheimer y Snyder, la existencia de los agujeros negros siguió siendo negada por la mayoría de los físicos, principalmente porque la solución de Oppenheimer y Snyder presentaba características que en ese momento fueron catalogadas como "no físicas". Entre ellas, sobresalía el hecho de que para dos valores específicos de una de las coordenadas, ciertas funciones asociadas con la distancia entre dos puntos del espacio-tiempo se hacían divergentes ( "El espacio-tiempo y las ecuaciones de Einstein"
.
La oposición a la existencia de agujeros negros fue liderada durante algún tiempo por uno de los más grandes científicos de este siglo: John Archibald Wheeler (quien durante los años 50 dirigió el desarrollo de la bomba de hidrógeno). Wheeler sostenía que los cálculos de Oppenheimer y Snyder contenían demasiadas idealizaciones (es decir simplificaciones de los datos a fin de disponer de un modelo susceptible a su tratamiento matemático). Sin embargo, cambió su posición y retiró sus objeciones cuando al rehacer los cálculos de Oppenheimer y Snyder, teniendo en cuenta correcciones provenientes de la física nuclear, logró probar hacia 1958 que estos autores tenían razón al postular que la formación de un agujero era inevitable. Desde entonces, Wheeler se transformó en uno de los líderes en la investigación de objetos colapsados por acción de la gravedad.
Pero subsistían aún las dudas acerca de la existencia de los agujeros negros debido a las divergencias en la geometría del espacio-tiempo ya mencionadas. Los científicos se preguntaban si era ésta una característica fundamental del espacio-tiempo de Schwarzschild o más bien era la consecuencia de la incorrecta elección de las coordenadas utilizadas para describirlo. También generaba dudas el hecho de que la solución predice la existencia de un punto de curvatura infinita (vale decir, un punto en el cual la fuerza gravitatoria es infinita, y el espacio-tiempo deja de existir de acuerdo con la Relatividad General), al que se denomina singularidad.
En 1960, Martin Kruskal y otros, revisaron el asunto utilizando un nuevo sistema de coordenadas, que incluye al anterior, mediante un procedimiento matemático llamado extensión analítica. Lograron demostrar que la solución de Schwarzschild no representa a un único universo sino a dos: uno es el principal o primario, digamos, donde residimos nosotros, y otro, inaccesible, es el secundario, separado del primero por la existencia de la singularidad y aislado del mismo por un horizonte de eventos (ver glosario). La ubicación del horizonte y sus propiedades no habían sido estudiadas durante las primeras etapas del desarrollo de la Relatividad General, debido a que el valor de la coordenada radial a la cual aparece el horizonte se encuentra siempre dentro de los cuerpos (en donde la solución de Schwarzschild no es válida) cuando éstos no son suficientemente compactos. Por ejemplo, para una estrella como el Sol, el radio de Schwarzschild se ubica a 3 kilómetros del centro, mientras que el radio solar es de varios miles de kilómetros.
Solamente cuando los físicos consideraron seriamente la existencia de objetos superdensos, los estudios de la solución de Schwarzschild en este rango de distancias cobraron importancia. Utilizando las coordenadas de Kruskal, resultó posible demostrar que ningún objeto que se desplace a velocidades menores que la de la luz puede evitar caer en la singularidad antes de alcanzar el universo secundario. Aunque existe un "puente" conectando ambos universos (llamado puente de Einstein-Rosen) el problema es que éste evoluciona con el tiempo de modo tal que se cierra sobre sí mismo antes de que cualquier objeto pueda atravesarlo. A pesar de ello, el descubrimiento de estas nuevas propiedades de la solución de Schwarzschild despertó el interés en el estudio de estructuras topológicas (es decir, de forma) que presenten puentes o túneles que puedan ser atravesables para unir así distintas regiones del espacio-tiempo
Esta idea fue retomada hacia fines de los años 80 por Kip Thorne, titular de la cátedra Feynman en el Instituto Tecnológico de California, cuando fue consultado por Carl Sagan, que se encontraba entonces escribiendo su novela Contact ("Contacto"
, sobre la posibilidad de utilizar agujeros negros para realizar viajes interestelares. La consulta provocó el interés de Thorne por el tema, quien luego de trabajar un tiempo sobre el asunto, explicó a Sagan que los agujeros negros de Schwarzschild no son "atravesables" a causa de la presencia de la singularidad y del horizonte de eventos descritos arriba. En opinión de Thorne, la estructura que Sagan estaba buscando para fundamentar el argumento de su novela era aquella solución de las ecuaciones de Relatividad General que actualmente se conoce como agujero de gusano, y que puede imaginarse como un túnel que une regiones no contiguas del espacio-tiempo
.Thorne, junto con sus alumnos Mike Morris y Ulvi Yurtsever, se dedicó entonces al estudio de las características que debería tener la materia que constituye el túnel, para poder distorsionar el espacio-tiempo de manera tal que la conexión resultante fuese permanente y atravesable. Utilizando las ecuaciones de Einstein, lograron probar que el túnel sólo podría mantenerse abierto si sus paredes fueran de materia exótica, esto es, materia que a diferencia de la normal debe poseer masa negativa (en el argot técnico, su tensión radial debe ser mayor que su densidad de energía; véase el recuadro "Una clase 'exótica' de materia"
. De este material se dice que viola las condiciones de energía.
La existencia de cantidades macroscópicas de materia exótica haría más probable la presencia de agujeros de gusano en algún lugar del universo. Tales objetos podrían utilizarse para viajar a regiones distantes en tiempos menores de los que se necesitarían si el viaje se hiciese por el espacio "convencional". La figura 3 muestra, utilizando un diagrama de embedding (ver glosario), cómo un agujero de gusano podría usarse como un atajo para unir puntos distantes en el universo. En este tipo de diagramas, el universo se representa como una lámina de dos dimensiones en la que el agujero de gusano puede unir puntos distantes porque la lámina está plegada en el espacio externo.
Viajes a través del tiempo
Dejemos ahora de lado los viajes por el espacio y examinemos con algún detalle las posibilidades de viajar hacia el futuro o el pasado. Desde el punto de vista de la Relatividad Especial, es factible viajar hacia el futuro utilizando el fenómeno de dilatación temporal que esta teoría predice. Para discutir este fenómeno con un poco más de detalle imaginemos que existen dos observadores, o mejor, dos sistemas de referencia inerciales (ver glosario). En el sistema asociado con la partícula, el intervalo espacio-temporal entre dos eventos coincide con el lapso de tiempo medido por un reloj. Dicho intervalo se llama tiempo propio. Mediante la ecuación que define la distancia entre dos eventos (introducida en el apartado "El espacio-tiempo y las ecuaciones de Einstein"
, la Relatividad Especial nos muestra que el tiempo medido en la coordenada propia es siempre menor que el tiempo medido por el observador no acelerado.
La dilatación temporal ha sido confirmada de muchas maneras, como por ejemplo, observando la propagación de partículas subatómicas que generalmente viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Esto se conoce desde la década de 1910, cuando en una serie de vuelos en globo, Victor Hess descubrió que la Tierra se encuentra inmersa en un mar de radiación cósmica (véase "Los rayos cósmicos galácticos", Ciencia Hoy, 48: 22-28, 1998). Hoy se sabe que esta radiación está formada mayoritariamente por muones creados por la interacción de los rayos cósmicos con los átomos presentes en la alta atmósfera. Los muones viajan varios kilómetros antes de impactar en la superficie terrestre. Sin embargo, en su sistema de referencia propio sólo viven alrededor de dos microsegundos, tiempo en el cual podrían recorrer no más que algunos cientos de metros. La explicación de cómo es que los muones llegan a la superficie del planeta es la dilatación del tiempo predicha por la Relatividad Especial: como consecuencia de la misma el tiempo de vida de los muones aumenta cuando es medido desde nuestro sistema de referencia. El efecto de dilatación temporal podría entonces utilizarse para facilitar el viaje de seres humanos hacia el futuro. En el recuadro "¿Es el espacio realmente inconquistable?" se proporciona una visión del estado actual de las investigaciones tendientes al desarrollo de naves cuyas velocidades se aproximen a la de la lu
