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 entre 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 puede 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.

Crear materia exótica mediante el efecto Casimir

Parece que la función de las placas metálicas paralelas consiste en generar la materia o energía exótica necesaria para que las bocas de entrada y salida del agujero de gusano permanezcan abiertas y, como 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.

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 nombre 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.

Pero Thorne señala al momento que existe una forma 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.

Crear puertas de entrada hacia otras regiones del Universo

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 para la puerta de entrada y salida del agujero de gusano de Thorne para poder viajar en el tiempo.

La mayoría de los físicos que han estudiado seriamente y a fondo las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General, lo que piensan de viajar por el Tiempo se transforma en una carcajada de burla.

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 para 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, desde 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 parte 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.

Lo que sí tenemos claro es que, si alguna vez conseguimos realizar esos viajes… ¡No sería con esta máquina!

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.

emilio silvera

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Esta desagradable escena sería la que, muy probablemente, podríamos contemplar si finalmente, se consiguen los viajes por el Tiempo y alguna expedición se llega hasta el Jurásico para obtener alguna pieza de dinosaurio.

    Como hay gente para todo, algunos pagarían lo que fuera por conseguir una pieza de este calibre

En nuestra imaginación surgieron mil historias en escenarios imaginados a partir del encuentro de los fósiles de los grandes lagartos. ¡Estar allí y verlos in situ! Tomar imágenes y regodearnos luego con los amigos de haber estado allí.

       ¿Os imagináis? Hacer un viaje de 65 millones de años para que un bicho de estos te pueda comer

LO que está claro es que, dichos viajes sólo existen en nuestra imaginación, y, por mucho que nos digan que la teoría de la relatividad los permite… Difícil será que, algún día, se puedan lograr. Ir al pasado parece imposible, el pasado es algo que existió que estuvo aquí y que se fue con el paso del Tiempo, ya no está, sólo en la historia lo podremos visitar. Algún físico famoso decía que debe existir una especie de censura cósmica que impida los viajes al pasado.

Por otra parte, aunque a nosotros nos guste toda la gama de escenarios que se pueden obtener de esos hipotéticos viajes, y las paradojas que se producen… Lo cierto es que, ninguna máquina nos podría llevar hacia atrás, lo mismo que el límite de velocidad del Universo es la de la luz en el vacío, de igual forma, la flecha del Tiempo siempre camina hacia el futuro y, pretender otra cosa…

De la misma manera está lo de viajar al Futuro, un Tiempo que aún no esta, algo que no existe, que está por venir. ¿Cómo poder viajar a un lugar inexistente? Cuando emprendiéramos el viaje sería sin rumbo fijo, hacia la “nada”, ya que, al no existir el futuro estando en el Presente… ¡mal podríamos llegar a ninguna parte!

No pocos han soñado con hacer un viaje en el Tiempo y poder estar y hablar con un personaje famoso al que admira, preguntarle mil cuestiones que les gustaría saber y, en fin, tener esa inmensa satisfacción.

De las paradojas temporales que se podrían producir como consecuencia de la indeseada presencia de personas del futuro en el pasado, todos hemos oído hablar, y de cómo cambiarían los hechos de la historia con nuestra intervención.

“Como es bien sabido gracias a numerosas obras de difusión científica, en algunos modelos de relatividad general es posible la ocurrencia de curvas temporales cerradas. En una curva temporal cerrada, la línea-mundo de un objeto a través del espacio-tiempo sigue una trayectoria tal que esta pasa por coordenadas espacio-temporales antes visitadas, permitiendo de este modo que, por ejemplo, un objeto se encuentre consigo mismo. Un ejemplo de este tipo de modelos es la solución que presenta el matemático Kurt Gödel en 1949 para las ecuaciones de campo de Einstein, conocida como la métrica de Gödel. Estos resultados permitirían entonces la existencia de cadenas causales cerradas, una secuencia de eventos en donde, gracias a un loop causal, el evento original se causa a sí mismo. Sin embargo, aún cuando las cadenas causales cerradas pueden ser consideradas como físicamente posibles, existen motivos para ponerlas en tela de juicio. Uno de los principales argumentos en contra de la existencia de las curvas temporales cerradas, y por tanto de las cadenas causales cerradas es el bilking argument o “argumento del engaño”. Este argumento es ampliamente conocido bajo la forma de la paradoja del abuelo, en donde un viajero del tiempo vuelve al pasado para matar a su abuelo antes de que este último logre tener hijos, evitando con esto que exista un viajero en el tiempo.”

Cuando se habla de viajar en el Tiempo hay que analizar muchas cuestiones referente a su naturaleza y lo que entendemos por Tiempo en la Ciencia. No pocas veces han sido planteadas la posibilidad de que puedan existir curvas temporales cerradas y, de ser cierto, con las paradojas que podrían encontrarse los hipotéticos viajeros. Profundizando en el tema se puede llegar a la conclusión de que todo resulta ser un engaño, un “viaje” imposible de realizar y, defender alguna solución no está en nuestras manos, esa topología temporal que permitiría los viajes en el Tiempo aunque ha sido buscada, jamás fue hallada, y, parece que, la Naturaleza misma impide su existencia. De todas las maneras, de existir tal posibilidad de viajar al pasado, las consecuencias… ¡Serían terribles!

“Científicos de varios países han demostrado que enviar al futuro un mensaje bloqueado, que nadie pudiera leer, podría ser útil para la computación cuántica. Sería mediante ‘curvas de tiempo abiertas’, que permiten que las partículas viajen en el tiempo sin producir paradojas, puesto que no interactúan consigo mismas ni con ninguna otra cosa de su pasado. Se diferencian de las curvas cerradas, que rompen el principio de causalidad. Sin embargo, tanto unas como otras son simplemente teóricas.”

“En el 2014, científicos australianos demostraron, mediante una simulación, que sería efectivamente posible mandar un fotón al pasado e interactuar consigo mismo, siempre que esté dentro de una Curva Cerrada de Tipo Tiempo, o Curva Temporal Cerrada.”

El universo cuántico ha sido, desde siempre, centro de innumerables especulaciones científicas sobre la posibilidad de construir una máquina del tiempo, aún en nuestros días. Teóricamente, otra forma de volver al pasado podría venir de la mano de alcanzar velocidades superlumínicas, como lo lograse Superman en su versión de 1978. La explicación de cómo sería esto posible es bastante compleja.  Incluso llegó a proponerse la existencia de una partícula capaz de viajar más rápido que la luz, el “taquión”. Esta hipotética partícula ha fascinado a más de un escritor de ciencia ficción, y ha hecho apariciones en novelas, películas e historietas.

Recordáis aquella película en la que el viajero del Tiempo veía como su madre se enamoraba de él. También recordamos aquella historia en la que viajando al pasado, participamos en una reyerta en la que matamos a nuestro abuelo, con lo cual, nuestro padre ni tampoco el viajero causante del desastre, hubieran podido nacer.

¿Qué pasaría si viajas en el tiempo y matas a tu abuelo? Un modelo utilizando fotones revela que la mecánica cuántica puede resolver este dilema cuántico.

“En 2009, el fallecido y famoso físico Stephen Hawking hizo una fiesta en la Universidad de Cambidge. Todo el mundo fue invitado, pero nadie apareció. Sin embargo, para Hawking esto no fue una sorpresa, ya que había enviado las invitaciones luego de que la fiesta había terminado: Era, dijo, “una recepción de bienvenida para los futuros viajeros del tiempo”, un experimento para reforzar la idea de que viajar al pasado es prácticamente imposible, y que sostiene desde 1992.

Pero Hawking podría estar equivocado. Experimentos recientes ofrecen apoyo provisional para la viabilidad del viaje en el tiempo, por lo menos desde una perspectiva matemática.”

“Representación tridimensional del futuro causal y el pasado causal de un evento. El evento en cuestión es el vértice central del punto de vista de la luz (azul) donde se unen el cono superior y el inferior. Todos los puntos dentro del cono superior son su futuro causal, todos los puntos en el cono inferior son su pasado, el eje vertical (rojo) representa el avance del tiempo y las dos flechas horizontales dos direcciones espaciales.”

“El viaje a través del tiempo es un concepto de desplazamiento hacia delante o atrás en diferentes puntos del tiempo, similar a como se hace un desplazamiento en el espacio. Además, algunas interpretaciones de viaje en el tiempo sugieren la posibilidad de viajes entre realidades o universos paralelos.”

Viajar en el Tiempo, como sueño imaginativo ha dado mucho juego en historias de aventuras futuristas y en películas del mismo género. También en la ciencia ha tenido un espacio y ha sido ampliamente estudiada la posibilidad de llevarla a cabo, ya que, sobre todo, los militares del mundo, estarían encantados con la posibilidad. Sin embargo, me parece que será más fácil viajar a las estrellas que poder realizar algún viaje de este tipo en el futuro.

emilio silvera

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En cromodinámica cuántica, la propiedad de libertad asintótica hace que la interacción entre quarks sea más débil cuanto más cerca están unos de otros (confinación de quarks) y la fuerza crece cuando los quarks tratan de separarse, es la única fuerza que crece con la distancia. Los quarks y los gluones están confinados en una región cuyo valor se define por:

R » ћc /L » 10^-13 cm

Poder contemplar Quarks libres sólo podría haber sido posible en aquellos primeros momentos, antes de la formación de los hadrónes. En realidad, la única manera de que pudiéramos observar quarks libres, sería en un ambiente con la temperatura del universo primitivo, es la temperatura de desconfinamiento.

Ahora se cree que el Big Crunch nunca se producirá y que la muerte del Universo será térmica, es decir, una temperatura del cero absoluto que lo paralizará todo, ni los átomos se moveran en ese frío de muerte que dejará un universo congelado donde ni brillaran las estrellas ni estará presente ninguna clase de vida.

En la parte anterior de este mismo trabajo,  estaba hablando del Big Crunch y me pasé a otro (los quarks), así que cerremos este capítulo del Big Crunch que está referido a un estado final de un universo cerrado de Friedmann  (es decir, uno en el que la densidad excede a la densidad crítica). Dicho universo se expande desde el Big Bang inicial, alcanza un radio máximo, y luego colapsa hacia un Big Crunch, donde la densidad de la materia se vuelve infinita después de que la gravedad haga parar la expansión de las galaxias que, lentamente al principio, y muy rápidamente después, comenzarán a desplazarse en sentido contrario, desandarán el camino para que toda la materia del universo se junte en un punto, formado una singularidad en la que dejaría de existir el espacio-tiempo. Después del Big Crunch debería haber otra fase de expansión y colapso, dando lugar a un universo oscilante.  universo que se va y universo que viene.

Pero, ¿y nosotros?, ¿qué pintamos aquí?

¡Mirado así no parece que seamos gran cosa!

Antes de pasar a otros temas, retomemos el de los viajes en el tiempo y las paradojas que pueden originar.

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 entre 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 puede 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.

Viajar al pasado y conocer a personajes famosos a los que contar las novedades científicas. Algunos dicen que el viaje en el Tiempo está prohibido, aunque es posible. Siempre hemos tenido una gran imaginación y, cuando se sabíamos contestar a una cuestión compleja… ¡Inventamos la respuesta!

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.

Parece que la función de las placas metálicas paralelas consiste en generar la materia o energía exótica necesaria para que las bocas de entrada y salida del agujero de gusano permanezcan abiertas y, como 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.

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.

               Muchas son las máquinas del tiempo que hemos desarrollado en nuestra imaginación

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.

                 Sí, ¿pero dónde está esa energía negativa para viajar en el Tiempo?

Este concepto más bien simple se conoce con un nombre 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.

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

Cuando la traviesa se acerca a la placa, la fuerza atractiva de Casimir hace que la diminuta traviesa se doble. Esta curvatura se mide mediante el rebote de un láser sobre el saliente y utilizando un catadiodo para captar la luz reflejada. El micrográfico electrónico muestra una esfera metalizada unida a la punta de una traviesa de un microscopio de fuerza atómica.

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.

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 para la puerta de entrada y salida del agujero de gusano de Thorne para poder viajar en el tiempo.

Kip Thorne explica a un alumno los misterios y posibilidades de viajar en el Tiempo (recientemente, Thorne, junto a otros dos compañeros, ha recibido el Nobel de Física por las Ondas Gravitatorias “descubiertas” en LIGO).

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 para 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.

               Podríamos ver como se forman las nebulosas y nacen y mueren las estrellas

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, son los precursores del futuro.

Si viajar en el tiempo finalmente pudiera ser posible, cosas parecidas a esta locura ¡”podrían ocurrir”! I. B. S. Haldane, nos decía:

“La naturaleza no sólo es más extraña de lo que suponemos; es más extraña de lo que podamos suponer”.

emilio silvera

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