Viajes por el tiempo, energia exotica, paradojas…

  Los misterios de la Física y las matemáticas

En las imágenes se representan el metro para la Longitud, el kilogramo para la Masa, el segundo para el Tiempo, el amperio para la Intensidad de la corriente eléctrica, el Kelvin para la Temperatura, la Candela para la Intensidad Luminosa y el mol para la cantidad de Sustancia…

Para entendernos, hemos sabido encontrar los Modelos y Símbolos que puedan escenificar las “cosas” importantes que están presentes en la Naturaleza y, de esa manera, nos entendemos y podemos operar con ellas.

También los Físicos han sabido medir las Fluctuaciones de Vacío que muestran extraños resultados.

 

 

En el lugar llamado “Cuentos cuánticos” entre otras cosas, pude leer:

“Los avances en nuestro entendimiento de la escala física que gustamos de llamar escala cuántica nos han llevado a descubrir que el vacío es un estado de los sistemas físicos que tiene una física asombrosa y que, además, es uno de los estados primordiales para entender la física que nos rodea.

Cuando imaginamos el vacío pensamos en que hemos sacado todo de una determinada región.  No queda nada, no hay energía, no hay partículas, no hay nada de nada.  Por lo tanto poca cosa podrá salir de ahí.

Sin embargo, el vacío es algo asombroso.  El vacío es un estado de los sistemas que puede interactuar con otras configuraciones. El vacío no es inerte, el vacío es muy rico en su comportamiento.

En teoría cuántica sabemos que los campos físico están asociados a la presencia de partículas.  El campo electromagnético está asociado a la presencia de fotones, por poner el ejemplo más socorrido.”

Es importante saber que todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

Infinitesimales partículas conforman otras más complejas, se reúnen y conforman átomos que, a su vez se juntan con otros para formar sustancias y cuerpos, son los “ladrillos” de todo lo que existe. Una inmensa galaxia i una pequeña hormiga átomos son. Claro que, si profundizamos,,, ¡Hay mucho más!

Xataka

Una versión de la máquina del tiempo de Thorne consiste en dos cabinas, cada una de las cuales contiene dos placas de metal paralelas. Los intensos cambios eléctricos creados cada par de placas de metal paralelas (mayores que cualquier cosa posible con la tecnología actual) rizan el tejido del espacio-tiempo, creando un agujero en el espacio que une las dos cabinas. Una cabina se coloca entonces en una nave espacial y es acelerada a velocidades próximas a la de la luz, mientras que la otra cabina permanece en la Tierra. Puesto que un agujero de gusano conectar dos regiones des espacio con tiempos diferentes, un reloj en la cabina de la nave marcha más despacio que un reloj en la cabina de la Tierra. Debido a que el tiempo transcurriría a diferentes velocidades en los dos extremos del agujero de gusano, cualquiera que entrase en un extremo del agujero de gusano sería instantáneamente lanzado al pasado o al futuro.

Parece que la función de las placas metálicas paralelas consiste en generar la materia o energía exótica necesaria que las bocas de entrada y salida del agujero de gusano permanezcan abiertas y, la materia exótica genera energía negativa, los viajeros del tiempo no experimentarían fuerzas gravitatorias superiores a 1g, viajando así al otro extremo de la galaxia e incluso del universo o de otro universo paralelo de los que promulga Stephen Hawking. En apariencia, el razonamiento matemático de Thorne es impecable conforme a las ecuaciones de Einstein.

          Todo en el Universo tiene energía

“En física teórica, la masa negativa es un concepto hipotético de la materia cuya masa es de signo contrario al de la masa de la materia ordinaria (por ejemplo −2 kg). Dicha matería violaría una o más condiciones de energía y mostraría algunas propiedades extrañas que derivarían de la ambigüedad de si la atracción debe referirse a la fuerza o a la aceleración de orientación opuesta de la masa negativa. La masa negativa se usa en algunas teorías especulativas, como por ejemplo en la que se construyen los agujeros de gusanos. Lo más parecido que se conoce a esta materia exótica es una región con densidad de presión pseudo-negativa producida por el efecto Casimir.”

Normalmente, una de las ideas básicas de la física elemental es que todos los objetos tienen energía positiva. Las moléculas vibrantes, los vehículos que corren, los pájaros que vuelan, los niños jugando tienen todos energía positiva. Por definición, el espacio vacío tiene energía nula. Sin embargo, si podemos producir objetos con “energías negativas” (es decir, algo que tiene un contenido de energía menor que el vacío), entonces podríamos ser capaces de generar configuraciones exóticas de espacio y tiempo en las que el tiempo se curve en un circulo.

Este concepto más bien simple se conoce con un que suena complicado: la condición de energía media débil (average weak energy condition, o AWEC). Como Thorne tiene cuidado en señalar, la  AWEC debe ser violada; la energía debe hacerse temporalmente negativa para que el viaje en el tiempo tenga éxito. Sin embargo, la energía negativa ha sido históricamente anatema para los relativistas, que advierten que la energía negativa haría posible la antigravedad y un montón de otros fenómenos que nunca se han visto experimentalmente.

El Nobel se lo dieron por las Ondas Gravitacionales

Pero Thorne señala al momento que existe una de obtener energía negativa, y esto es a través de la teoría cuántica.

En 1.948, el físico holandés Hendrik Casimir demostró que la teoría cuántica puede crear energía negativa: tomemos simplemente dos placas de metal paralelas y descargadas ordinariamente, el sentido común nos dice que estas dos placas, puesto que son eléctricamente neutras, no ejercen ninguna fuerza entre sí. Pero Casimir demostró que, debido al principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, en el vacío que separa estas dos placas existe realmente una agitada actividad, con billones de partículas y antipartículas apareciendo y desapareciendo constantemente. Aparecen a partir de la “nada” y vuelven a desaparecer en el “vacío”. Puesto que son tan fugaces, son, en su mayoría, inobservables, y no violan ninguna de las leyes de la física. Estas “partículas virtuales” crean una fuerza neutra atractiva entre estas dos placas que Casimir predijo que era medible.

Microfoto de una dispositivo medir el efecto Casimir. Foto: Umar Mohideen, Universidad de California en Riverside.

Según un estudio teórico el efecto Casimir se puede tornar repulsivo en lugar de atractivo si se inserta un metamaterial con índice de refracción negativo las dos placas.

Este resultado, aceptado en New Journal of Physics, ha sido calculado por Ulf Leonhardt y Thomas Philbin de University of St Andrews y según sus resultados este efecto podría ser lo suficientemente intenso como hacer levitar un pequeño espejo y permitir reducir la fricción en dispositivos nanomecánicos.

El efecto Casimir es increíblemente misterioso. Propuesto por primera vez por Henrik Casimir en 1948 no fue medido experimentalmente con precisión hasta 1997. Según este efecto si se colocan dos placas metálicas muy cerca sí, se estable una presión de radiación que fuerza a las placas a juntarse.  Esta presión de radiación viene dada por las fluctuaciones cuánticas electromagnéticas del vacío.

Cuando Casimir publicó el artículo, se encontró con un fuerte escepticismo. Después de todo, ¿cómo pueden atraerse dos objetos eléctricamente neutros, violando así las leyes normales de la electricidad clásica? Esto era inaudito. Sin embargo, en 1.985 el físico M. J. Sparnaay observó este efecto en el laboratorio, exactamente como había predicho Casimir. Desde entonces (después de un sin fin de comprobaciones), ha sido bautizado como el efecto Casimir.

Una manera de aprovechar el efecto Casimir mediante grandes placas metálicas paralelas descargadas, sería el descrito la puerta de entrada y salida del agujero de gusano de Thorne poder viajar en el tiempo.

Por el momento, al no ser una propuesta formal, no hay veredicto sobre la máquina del tiempo de Thorne. Su amigo, Stephen Hawking, dice que la radiación emitida en la entrada del agujero sería suficientemente grande como contribuir al contenido de materia y energía de las ecuaciones de Einstein. Esta realimentación de las ecuaciones de Einstein distorsionaría la entrada del agujero de gusano, incluso cerrándolo para siempre. Thorne, sin embargo, discrepa en que la radiación sea suficiente para cerrar la entrada.

Aquí es donde interviene la teoría de supercuerdas. Puesto que la teoría de supercuerdas es una teoría completamente mecanocuántica que incluye la teoría de la relatividad general de Einstein como un subconjunto, puede ser utilizada para calcular correcciones a la teoría del agujero de gusano original.

En principio nos permitiría determinar si la condición AWEC es físicamente realizable, y si la entrada del agujero de gusano permanece abierta para que los viajeros del tiempo puedan disfrutar de un viaje al pasado.

Nuestra línea de universo resume toda nuestra historia, que nacemos hasta que morimos. Cuanto más rápido nos movemos más se inclina la línea de universo. Sin embargo, la velocidad más rápida a la que podemos viajar es la velocidad de la luz. Por consiguiente, una de este diagrama  espacio-temporal está “prohibida”; es decir, tendríamos que ir a mayor velocidad que la luz para entrar en esta zona prohibida por la relatividad especial de Einstein, que nos dice que nada en nuestro universo puede viajar a velocidades superiores a c.

Antes comentaba algo sobre disfrutar de un viaje al pasado pero, pensándolo bien, no estaría yo tan seguro. Rápidamente acuden a mi mente múltiple paradojas que, de una u otra especie han sido narradas, principalmente por escritores de ciencia-ficción que, por lo general, no pocas veces son los precursores del futuro.

Como volutas de humo de extrañas figuras, el Tiempo se desvanece en nuestro presente

Es curioso que, con esto de los viajes en el Tiempo, al que tantas vueltas y vueltas le he podido dar, me ocurre lo siguiente: Si algún día lejano del futuro pidiéramos ir al pasado, estoy convencido de que, seguramente, lo podríamos ver como si de un holograma se tratara, ya que, lo que se fue no vuelve, lo que pasó no se puede cambiar, la Historia es lo que pasó y lo que pasará, ambas inamovibles. Es decir, el universo tendrá alguna clase de censura cósmica para evitar que se cambie el pasado.

No podía explicar como pude llegar a ese mundo maravilloso en el que la Naturaleza estaba conectada con los “seres” vivos del lugar, todo era armonía y belleza, y, extasiado con acidez lo miraba todo, cuando de pronto, desapareció ante mis ojos, simplemente veía las cuatro paredes de mi habitación.

¡La Imaginación! ¿Quién la puede parar!

En relación al futuro, alguna vez soñé que estuve allí y, con enorme sorpresa pude ser testigo de que, en cuanto llegaba a ese futuro, ¡de desvanecía ante mis ojos! Mi presencia allí lo convertía, de inmediato, en presente y, el futuro, seguía en el misterio. Es decir, nunca podremos conocer lo que no ha pasado, nunca podremos estar en el tiempo que no ha transcurrido aún, y, desde luego, nuestro sino, amigos míos, es el de estar confinados en un permanente presente con atisbos de futuro y recuerdos del pasado.

emilio silvera