Los viajes imposibles de civilizaciones interestelares capaces de deformar el espacio-tiempo

En 1957, el astrofísico Herman Bondi escribió un estudio en el que consideraba la posible existencia de una masa negativa en la teoría de la gravedad de Albert Einstein. Una masa negativa repelería a una masa positiva. Dado esto, un par de masas positivas y negativas podrían acelerar juntas hasta la velocidad de la luz. La masa negativa alejaría la masa positiva, que a su vez atraería la masa negativa para viajar. Esta pareja desbocada aceleraría indefinidamente, sin necesidad de combustible ni sistema de propulsión. No se violaría la conservación de energía porque la suma de las dos masas es cero.

Sin embargo, en una discusión reciente que tuve con mi brillante colaborador, Mark Hertzberg, estuvimos de acuerdo en que la existencia de una masa negativa en la naturaleza permitiría una máquina del tiempo en la que se pudiera visitar el pasado. La razón es sencilla. Una masa positiva retrasa la llegada de la luz que pasa cerca de ella, como se reconoce en un estudio fundamental de mi distinguido colega, Irwin Shapiro. El “retraso de tiempo de Shapiro” cerca de una masa positiva invierte el signo cerca de una masa negativa y se convierte en un “avance de tiempo de Shapiro”. Si el remitente se está moviendo lo suficientemente cerca de la velocidad de la luz, el avance de tiempo de Shapiro significaría que una señal lumínica puede reflejarse en un espejo y llegar al remitente cuando el reloj del remitente muestre una hora anterior a la hora de transmisión original del misma señal. Efectivamente, el avance del tiempo de Shapiro equivale a comunicarse con una partícula más rápida que la luz que viola la causalidad. Dentro de la gravedad de Einstein, el término técnico para una máquina del tiempo de este tipo es “curva temporal cerrada”.

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Jesús Díaz

Dentro del marco estándar de la gravedad de Einstein, una masa negativa permitiría a los niños impedir que sus padres los concibieran, una inconsistencia lógica. Las máquinas del tiempo también pueden crearse mediante agujeros de gusano atravesables que, como reconoció Stephen Hawking en un artículo fundamental sobre ‘la protección de la cronología’ de 1992, también requieren energía negativa. El resumen del artículo de Hawking comienza con la frase: “Se ha sugerido que una civilización avanzada podría tener la tecnología para deformar el espacio-tiempo de modo que aparezcan curvas cerradas similares a las del tiempo, lo que permitiría viajar al pasado” y concluye con la frase: “Estos resultados apoyan la conjetura de la protección de la cronología: las leyes de la física no permiten la aparición de curvas temporales cerradas”. La conclusión de Hawking fue apoyada en un estudio posterior de Bernard Kay, Marek Radzikowski y Bob Wald, pero el veredicto final sobre su validez está a la espera de una mejor comprensión de la gravedad cuántica.

Si no hay máquinas del tiempo, ¿cuáles son las distorsiones más extremas del espacio-tiempo que se conocen en nuestro Universo?

En la gravedad de Einstein, la Tierra orbita alrededor del Sol porque el Sol curva el espacio. La analogía es una tela elástica que está curvada por una bola de bolos, lo que hace que una canica con la velocidad adecuada se mueva en un círculo alrededor de la bola más pesada. Quitar la bola de bolos lanzaría la canica en una trayectoria recta sobre el trampolín plano. De manera similar, descartar el Sol liberaría a la Tierra en un camino recto hacia el espacio interestelar.

"Se ha sugerido que una civilización avanzada podría tener la tecnología para deformar el espacio-tiempo de modo que aparezcan curvas cerradas similares a las del tiempo, lo que permitiría viajar al pasado” — Stephen Hawking

La curvatura del espacio-tiempo creada por el Sol en nuestra ubicación se caracteriza por una escala de longitud que es igual a la inversa de la raíz cuadrada de (GM/r³c²), dónde G es la constante de Newton, M es la masa del Sol, r es la separación entre la Tierra y el Sol, y c es la velocidad de la luz. Al rellenar los números relevantes se obtiene una longitud de curvatura de 10.000 veces la separación Tierra-Sol. Otra forma de derivar este número es reconociendo que la velocidad de la Tierra alrededor del Sol es 10.000 menor que la velocidad de la luz c.

Otros objetos astrofísicos muestran una curvatura espacio-temporal más fuerte en una escala de longitud más corta. Las mayores distorsiones del espacio-tiempo están cerca de un agujero negro. Limitando nuestra atención a la región accesible fuera del horizonte de sucesos, esta longitud de curvatura aumenta en proporción a la masa del agujero negro. Los agujeros negros más masivos del Universo tienen una masa de diez mil millones de masas solares y una escala de curvatura de 1.000 veces la separación Tierra-Sol. La longitud de la curvatura se reduce miles de millones de veces en el caso de los agujeros negros o las estrellas de neutrones que se forman a partir del colapso de estrellas masivas.

¿Cuál es la mayor curvatura del espacio-tiempo que hemos observado hasta ahora en el Universo? Corresponde a una escala de longitud de unos 24 kilómetros, el tamaño de una gran ciudad en la Tierra, y pasa en la superficie de las estrellas de neutrones que tienen aproximadamente el doble de masa que el Sol con una densidad nuclear.

La misma curvatura del espacio-tiempo caracteriza a un núcleo atómico porque tiene la misma densidad de materia que una estrella de neutrones. Pero una longitud de curvatura de 24 kilómetros es 19 órdenes de magnitud mayor que el tamaño de un núcleo atómico y, por lo tanto, no significa nada cuando los núcleos chocan entre sí en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

En conclusión, según todo lo que sabemos a partir de observaciones o teorías dentro del modelo estándar de la física, las masas negativas están prohibidas por la misma razón que no están permitidas las máquinas del tiempo. Si los extraterrestres pudieran crear masas negativas y utilizarlas para viajar, también habrían podido viajar en el tiempo.

Si viajar en el tiempo hubiera sido factible, entonces las generaciones futuras de físicos de gravedad cuántica podrían haber visitado la Tierra y reescribir nuestra historia como hubieran querido. Por ejemplo, podrían haber matado a Adolf Hitler y permitir que seis millones de judíos sobreviviesen en Europa entre 1939 y 1945. El hecho de que esto nunca haya sucedido sugiere que nunca se construirán máquinas del tiempo en nuestro futuro o que sus creadores no tienen ningún interés en salvar vidas humanas.

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Avi Loeb es jefe del proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The first sign of intelligent life beyond earth.

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