Viajes en el tiempo, universos paralelos, teoría de la relatividad, agujeros de gusano, partícula de Dios?
Si has visto la serie alemana Dark, un éxito en Netflix en América Latina, seguro te has topado con estos difíciles conceptos científicos mientras sigues las andanzas de Jonas, Martha y demás habitantes de Winden.
Hace unos días en BBC Mundo invitamos a nuestra audiencia a que nos enviara sus dudas científicas relacionadas con la trama de la serie.
Seleccionamos ocho y se las presentamos a la doctora Julieta Fierro, investigadora del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM),que cuenta con más de 50 años como divulgadora científica.
Por si has visto la serie o te animas a verla, estas son las preguntas y las respuestas de la doctora, editadas por razones de espacio.
1. ¿Teóricamente son posibles los viajes en el tiempo?
Sí, por supuesto. Cuando (Albert) Einstein propuso sus primeras teorías se dio cuenta que el tiempo y el espacio estaban muy relacionados.
Para que se entienda, la velocidad de un objeto es la distancia que recorre en un tiempo determinado. Por ejemplo, un auto que va a 10 kilómetros por hora va más despacio que uno que va a 60 km/h.
Y también la velocidad que uno mide depende del observador.
Vamos a suponer que estamos en un auto estacionado y pasa otro a 60 km/h. Mediríamos esa velocidad a 60 km/h.
Sin embargo, si nos movemos a 60 km/h en la misma dirección que está el auto en movimiento, podríamos hablar con la persona del otro auto y tendríamos una velocidad de 0 km/h.
En cambio, si el auto se mueve hacia nosotros y nosotros en dirección contraria, mediríamos una velocidad de 120 km/h.
Es decir, para nuestra vida común y corriente, la velocidad de un objeto depende del observador.
Pero Einstein se dio cuenta que la velocidad de la luz es constante. Si un rayo de luz viene hacia nosotros y estamos quietos, medimos 300.000 kilómetros por segundo.
Si el rayo de luz viene hacia nosotros y nosotros nos movemos en la misma dirección que el rayo de luz, volvemos a medir 300.000 km/s. Y si el rayo se mueve hacia nosotros y nosotros en dirección contraria, volveremos a medir 300.000 km/s.
La velocidad de la luz es constante, no importa cuál sea la velocidad del observador.
Einstein también se dio cuenta de que había otra manera de explicar lo que decía (Isaac) Newton. Newton decía que los objetos celestes atraen a otros, que la Tierra atrae a la manzana, a la Luna, y que el Sol atrae los planetas y así explicó la caída de los cuerpos.
Pero Einstein dijo no. Si tomas una pelota y la lanzas en diferentes direcciones, podrías decir que cada pelota sigue la curvatura del espacio-tiempo.
Lanzas una pelota y ésta tiene una trayectoria curva. Si lanzas otra pelota en otra dirección en otro tiempo, tiene otra (curvatura) distinta. Si la lanzas más rápido o más despacio tiene otra curvatura en el espacio-tiempo. Es decir, propuso una explicación alterna.
Pero si se curva el espacio de acuerdo a esta definición de velocidad, distancia y tiempo, necesariamente se tiene que curvear el tiempo.
Entonces, si el espacio hace un bucle, por ejemplo un satélite da vueltas alrededor de la Tierra haciendo un bucle, quiere decir que el tiempo también podría formar bucles. Es decir que el tiempo no es lineal.
Es muy difícil definir el tiempo, pero lo podemos medir. Si el tiempo es una línea recta, vamos de pasado a futuro.
Pero si es una línea curva, cómo es el espacio, pues el tiempo también podría tener curvas y bucles, es decir, podríamos regresar en el tiempo. La idea es teórica.
2. ¿Existe alguna relación entre la física nuclear y la posibilidad de viajes en el tiempo o a universos paralelos?
La física nuclear estudia las partículas elementales. En cambio, estos viajes en el tiempo tienen que ver con el universo a gran escala, con el macrouniverso, con los hoyos (o agujeros) negros.
Los átomos tienen dimensiones y son mucho más pequeños.
Así que la física de las partículas elementales no se ha podido trabajar desde el punto de vista de la mecánica macroscópica, es decir, de los objetos celestes, de las personas. Se ha tratado de hacer, se llama la unificación de la física, pero no se ha logrado.
No podemos explicar los fenómenos macro con la mecánica cuántica, ni podemos explicar la mecánica cuántica con los fenómenos macro, es totalmente distinta.
Las partículas elementales pueden estar en dos lugares al mismo tiempo, tienen propiedades de ondas.
3. ¿Es posible que el tiempo no sea lineal?
Efectivamente.
En nuestra vida cotidiana no vemos esta curvatura del espacio-tiempo, pero las cosas que se caen al hoyo negro nunca pueden escaparse.
En teoría, cuando se hace un hoyo negro inmediatamente se hace un hoyo blanco. Ahí hay una distorsión en el espacio-tiempo y las partículas que entran al hoyo negro saldrían por el hoyo blanco.
Entonces uno diría: ¡Ah! ¡Pues se puede viajar en el tiempo! Pero no es sencillo.
Si nosotros estamos afuera del hoyo negro y empezamos a caer, tardaríamos un tiempo infinito en caer dentro del hoyo.
Toda la información que llega al hoyo negro se queda en la corteza y tardaría demasiado tiempo en caer en el hoyo negro.
Entonces, aunque teóricamente uno podría entrar en un hoyo negro y salir por un hoyo blanco, es muy difícil.
Uno puede pensar: ¿qué tal si yo nazco en el hoyo negro cuando se forma? Entonces se crea un agujero de gusano hacia el hoyo blanco, y podría salir por ahí.
El problema es que también tardaría un tiempo infinito en hacer eso.
Por lo pronto, no hay manera de transitar por agujeros de gusano, a través de hoyos negros utilizando hoyos blancos.
4. ¿Qué son los agujeros de gusano?
La conexión entre un hoyo negro y un hoyo blanco.
5. ¿Es posible que existan mundos paralelos?
La definición de mundo paralelo es ambigua.
Podría ser un mundo similar a la Tierra.
Se han descubierto en los últimos años como 4.000 planetas extrasolares que se asemejan a la Tierra. Y como sólo se han estudiado unas cuantas estrellas, pues es probable que se encuentren muy pronto planetas muy parecidos a la Tierra.
Yo creo que la pregunta es si existen universos paralelos.
Vamos a suponer que efectivamente puedo ir en un bucle del tiempo al pasado.
Buscamos una manera porque la ciencia no tiene una respuesta. La ciencia se dedica a hacerse preguntas y encuentra respuestas, pero sabe que esas respuestas no son la verdad. La verdad no existe.
Y los científicos lo sabemos. Entonces siempre tenemos la mente abierta a que las cosas pueden cambiar.
Entonces si pudiéramos viajar al pasado, ¿qué pasaría? Yo viajo al pasado y lo altero.
Usemos el ejemplo clásico: mato a mi abuelita. Entonces, ¿cómo es posible que yo estoy aquí hablando con usted?
La idea es que en ese momento se genera un universo paralelo, un universo totalmente desconectado de este y en donde yo no existo.
Y puede haber una cantidad infinita de esos universos: uno que sea igualito a este pero en el que tengas el pelo de otro color, o lo que sea.
Son universos desconectados a los que no tenemos manera de acceder y que podrían tener leyes de la física distintas entre sí: podría haber protones con diferentes masas, cargas donde la gravedad fuera diferente, etcétera.
6. ¿Existen actualmente experimentos que intenten ingresar a una dimensión desconocida?
Se han hecho estudios de las partículas elementales y se ha descubierto que para ellas no hay diferencia entre el futuro y el pasado.
Sabemos que hay otras dimensiones. Le voy a dar un ejemplo.
Todas las fuerzas de la naturaleza son más o menos igualmente potentes salvo la gravedad.
Un imancito de refrigerador, esa cosita pequeñita, le gana a toda la Tierra. Ella, en su inmensidad, es menos poderosa que ese pequeño imán.
Entonces no se entiende por qué la gravedad es tan débil respecto a las otras fuerzas de la naturaleza. Sólo se nota cuando es mucha, en un hoyo negro, en un planeta, en el Sol.
La idea es que en realidad nuestro universo tiene más dimensiones y que están plegadas sobre sí mismas.
Si tomas una hoja de papel, tiene dos dimensiones: alto y ancho. Pero si la haces un tubito y se va muy lejos, se vería una línea. O si me la ponen de frente vería un punto, porque las dimensiones de la hoja están plegadas sobre sí mismas.
La idea es que en el universo hay más dimensiones y que la gravedad es como una lija que vive en una de estas dimensiones y sólo vemos un pedacito de ella.
Y como casi toda la gravedad está en otra dimensión, no la detectamos en estas cuatro dimensiones, las tres espaciales y la temporal, que son las que estamos habituados.
Entonces, por eso la fuerza de gravedad es tan débil respecto de las fuerzas electromagnéticas, porque casi toda su potencia está en otra dimensión.
7. ¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
Esta es otra cosa bonita que le chocaba a Einstein.
Tengo dos electrones o dos protones que giran sobre su eje como si fueran un trompo y giran en direcciones opuestas.
Esas dos partículas se pueden enlazar, es decir, que giren las dos en la misma dirección. Y después estas dos partículas, una vez que se enlazan, se pueden separar muy lejos.
Nosotros estamos habituados a que lo más rápido que podemos mandar la información es a la velocidad de la luz. Entonces si yo mando un flashazo a Plutón, tarda cuatro horas en llegar.
Una señal de radio o televisión viaja a 300.000 kilómetros por segundo. No se pude ir más rápido. Por eso, los satélites demoran.
El problema con las partículas enlazadas es que si las separamos y volteamos la dirección de una, instantáneamente la otra se voltea de dirección.
Eso le chocaba a Einstein porque él pensaba que no se podía, que lo más veloz es la velocidad de la luz.
Y es posible que haya un objeto que esté en la Tierra y otro en otra galaxia, e instantáneamente éste se entera (del cambio) y se voltea. Esto se ha probado en laboratorio.
Vamos a suponer que usted me dice una cosa que nunca le ha contado a nadie y yo la meto en mi computadora. Entonces, enlazo una partícula con usted.
No importa donde esté usted, en otro país, en otro planeta, en el momento en que alguien abra mi computadora, instantáneamente le avisan que alguien se metió en ella.
Entonces esto, para la seguridad de las computadoras, es muy importante.
8. ¿Qué es la partícula de Dios?, ¿es posible crearla?
Si uno tiene una caja blanca y le empieza a sacar las partículas, pensaría que estaría construyendo un vacío. Pero es imposible hacer un vacío total.
Pero vamos a suponer que se pudiera. Hay laboratorios donde efectivamente se hace eso, se saca todo lo que se puede, todo el aire de una caja.
El problema es que siempre queda en la caja energía, que se llama la energía del vacío. Pero esa energía del vacío tiene fluctuaciones, y de repente pueden producir la partícula.
Lo mismo le pasó a nuestro universo, que vino de la nada, de una fluctuación del vacío. Lo que pasa es que se produjo muchísima energía y eso también nos hace pensar que puede haber una enorme diversidad de universos.
Claro que se puede crear, por eso se llama la partícula de Dios porque viene del vacío, de la nada.
