23 dic. 2013

¿Se puede viajar a través de un agujero de gusano?

Un agujero de gusano es una entidad hipotética del universo que consiste en una conexión entre dos puntos del espacio tiempo, lo cual podría representar un atajo para que la materia o la energía se comuniquen o atraviesen distancias relativas ahorrando en ese traspaso mucho tiempo que si lo hicieran por las llamadas geodesias celestes (para diferenciarlas de las terrestres). Antes de comenzar con este pequeño tratado hay que aclarar que estas entidades aún no se han podido detectar; aunque, sin embargo, están descriptas dentro del cuerpo de la Teoría de la Relatividad General. Aquí, a partir de la resolución de las ecuaciones tensoriales, se llega a que deberían existir conexiones entre diferentes zonas del universo, siendo dichas conexiones de tamaños minúsculos, del orden de las partículas subatómicas. Resulta útil usar las unidades características que cuantifiquen el diámetro de un agujero de gusano, las cuales podrían ser del orden de los nanómetros (mil millonésima parte del metro) o de los femtómetros o fermis (1 fm = 1/100000 de nanómetro). Estas entidades suelen ser llamadas también Puente de Einstein Rosen.
Entonces, ¿podría ser posible viajar de un extremo de un agujero de gusano al otro? Porque en este artículo anterior se mencionó la imposibilidad física de que diferentes razas de seres habitantes del universo se comuniquen, dada la increíble distancia que separa las cosas en este Universo. Pero, de ser posible usar las rutas trazadas por los agujeros de gusano, entonces una supuesta nave alienígena que se encuentre, por ejemplo, en las inmediaciones de M31 (Andrómeda), podría llegar aquí en un abrir y cerrar de ojos usando un agujero de gusano en vez de recorrer los 2 millones y tantos de años luz que nos separan de esta galaxia vecina.


Aclaremos también que un agujero de gusano no tiene nada que ver (en principio, después se verá que sí están relacionados) con un agujero negro, el cual surge del colapso estelar o de otras estructuras universales como el centro de las galaxias espirales. Un agujero negro puede tener cualquier tamaño en su horizonte de sucesos, mientras que, como se dijo, los agujeros de gusano son de carácter subatómico.
Uno de los primeros científicos en advertir sobre la supuesta presencia de agujeros de gusano fue Ludwig Flamm, hallá por el año 1916. Él teorizó en aquel año que si tenemos, por ejemplo, una superficie toroidal, podría ocurrir que esta superficie se curvase de manera imperceptible (por seres tridimensionales como nosotros) en la cuarta dimensión espacial. Y esa curvatura podría llegar a tener cualquier radio, incluso uno tendiente a cero, lo cual haría que diferentes sectores del toro pudiesen estar en contacto a través de la cuarta dimensión (no de la tercera). Un acercamiento a esto podría ser la llamada curva Lemniscata de Bernoulli, la cual resulta de cortar un toro con un plano perpendicular a su radio menor. La curva que se forma, similar al símbolo del infinito, se toca solamente en la intersección de las dos trayectorias. Esto ocurre en 2D, pero si proyectamos el toro a la cuarta dimensión, la lemniscata se “tocaría” en diferentes puntos, sin pasar incluso por la tercera dimensión. Bueno, el caso es que toda esta palabrería fue plasmada en ecuaciones allá por el año 1921 por el matemático Hermann Weyl a partir de los tensores de Einstein devenidos de su teoría General de la Relatividad de 1016. Y recordemos que una vez que las ecuaciones cierran, es muy difícil refutar una teoría de modo que hasta el día de hoy han perdurado vivos los agujeros de gusano.


De moto tal que una civilización extraterrestre que nos lleve muchos años de ventaja evolutiva (y habiendo ya superado su autodestrucción) no podría desperdiciar este medio de comunicación global a velocidades hiperlumínicas (aquí no se estaría violando el postulado de que c es el límite, pues el objeto no recorrería la geodésica celeste sino tomaría el atajo por el agujero de gusano). Y, como esta raza nos llevaría miles de años de ventaja, naturalmente sabría como expandir esta fluctuación del espacio-tiempo lo suficiente como para que entre una nave y pase por su interior. También debería controlar dónde se crea y hacia dónde comunica el agujero de gusano, pues al día de hoy se supone que éstos surgen arbitrariamente, producto del azar cuántico y viven un tiempo efímero hasta volver a desaparecer de donde se crearon.
Entonces, aclarando un poco la cosa, esta curvatura del espacio tiempo que permite la conexión mediante agujeros de gusano estaría dada en lo que se denomina el hiperespacio, en la cuarta dimensión espacial (La teoría de Kaluza Klein postula la existencia de 11 dimensiones espaciales, y la misma está sólidamente respaldada por la lógica de las ecuaciones y sus postulados). El tema es que, volviendo al párrafo anterior, estas dimensiones, incluida la cuarta, están empaquetadas dentro de tamaños del orden de los femtómetros y resultaría al menos al día de hoy casi imposible expandirlas.


Una buena analogía para entender cómo las restantes dimensiones están en la pequeñez del mundo subatómico es pensar en una manguera vista a la distancia. La manguera con todos sus recovecos se vería como una simple línea desde, digamos, 100 metros de distancia. En este caso el objeto, para cualquier observador, sería unidimensional. Cuando el observador se acerca un poco, descubre que en realidad esa entidad (la manguera) parece tener una superficie visible; es decir se convierte en un objeto bidimensional. O más que convertirse, se le descubre una dimensión extra que a la distancia parecía estar empaquetada en un pequeño sector del objeto. Si ahora el observador se acerca aún más, a quizás unos metros, nota que otra dimensión se le revela, la tercera. Y ve el objeto tal cuál “sería”, con tres dimensiones. Si esta analogía la extrapolamos al universo, nosotros, los observadores mortales, vemos todos desde la lejanía, donde se nos revelan sólo tres dimensiones espaciales (y una temporal). Si pudiésemos acercarnos lo suficiente a las entidades cuánticas subatómicas, electrones, protones, neutrinos, muones, etc, aparecerían el resto de las dimensiones que se hallan empaquetadas allí.
Teóricamente, hay muchos tipos de agujeros de gusano, todos descriptos a partir de tensores (o al menos eso he notado en las ecuaciones que vi, no demasiadas). Pero los más importantes serían los denominados “atravesables” que, como su nombre lo indica, permitirían la expansión y posible traspaso por su interior. Y sus contrapartidas, los de Schwarzschild, los que se producirían a partir de un agujero negro de Schwarzschild y que sería impenetrables. Toda la materia está regida por la gravedad, con lo que cualquier objeto, por más pequeño que sea, puede convertirse potencial mente en un agujero negro. Esto, si se comprime lo suficiente como para que la gravedad en su superficie sea tan poderosa que ni la luz pueda escapar. El horizonte de sucesos de estos agujeros negros de Schwarzschild permitiría la creación de agujeros de gusano.


En otra entrada, o quizá en la zona de comentarios, podemos expandir más los conocimientos sobres estas peculiaridades cósmicas. Por ejemplo, se podría dialogar sobre los agujeros de gusano de Lorentz, que no son otros que los mencionados más arriba de Schwarzschild o los puentes de Einstein-Rosen. Se podría teorizar que se trata de nexos que unifican áreas muy distantes del espacio-tiempo y que resultan a partir de las soluciones de las ecuaciones de campo vectorial de Einstein. Incluso se podría mencionar que supuestamente hay una conexión entre los agujeros de gusano de este tipo y los agujeros negros y los denominados agujeros blancos. Alber Einstein junto con su amigo y colega Nathan Rosen postularon esta unión como factible y estable, aunque más tarde, el magnífico físico John A Wheeler junto con Robert Fuller refutaron la estabilidad de estos agujeros de gusano argumentando que eran altamente inestables y que se esfumaban al menor contacto con la materia ordinaria.

Por Mariano Miguel
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