Thread by @BTeseracto

Hablemos de esa solución que, en ocasiones, la gente que escribe ciencia ficción encuentra para reducir los tiempos de los viajes interestelares. Hablemos de singularidades y agujeros de gusano. Hablemos del puente de Einstein-Rosen. Imagen: Tomáš Müller for Quanta Magazine.

Pongámonos en contexto. En el año 1935 Albert Einstein y Nathan Rosen se propusieron encontrar una manera de describir las partículas utilizando la relatividad general y el electromagnetismo de Maxwell. Este artículo no trataba de agujeros negros, sino de partículas.

Con este objetivo publicaron su famoso artículo “The Particle Problem in the General Theory of Relativity” (journals.aps.org/pr/abstract/10…). Artículo en el que trataban a las partículas como singularidades de un campo gravitacional.

Su punto de partida era la métrica de Schwarzschild. Que fue la solución encontrada para un sistema esférico y estático para la gravedad en la relatividad general. Solución que se halló poco más de un mes después de que Einstein mostrase al mundo su relatividad general.

Lo que nos interesa de esta métrica es que tiene dos divergencias. Es decir, dos puntos en los que se hace infinita: cuando R (el radio) es igual a cero y cuando R = 2GM/c^2. Este último es lo que hoy conocemos como el radio de Schwarzschild para el tamaño de un agujero negro.

Para Einstein y Rosen esas divergencias describían las partículas según la relatividad general. Pero para poder llegar hasta ellas primero tenían que deshacerse de esos infinitos, algo que siempre molesta a los físicos.

Su solución: hacer un cambio de variable. Definieron u^2=r-2m con lo que transformaron esa métrica en algo “más bonito”, algo que no divergía en ningún punto del espacio. Ya no había infinitos.

El quid de la cuestión es que esa métrica define un objeto físico, en este caso una masa esférica y estática. Al tocar la métrica también se cambia el sistema físico al que describe. Y aquí es cuando las cosas se ponen interesantes.

Este nuevo sistema físico corresponde a dos partes del espacio, una en u>0 y otra en u<0 unidas por un puente. Ya no hay divergencia, tan solo la unión por un hiperplano de dos partes separadas del espacio.

Para estos autores si las partículas eran divergencias y ese puente era lo que surgía al eliminarlas, ese puente debía describir las partículas. En este caso partículas neutras como el neutrón o el neutrino, puesto que aún no habían tenido en cuenta la física de Maxwell.

Como decíamos, la cosa no iba de ANs sino de partículas. Un intento de lograr una teoría relativista de las partículas. Hoy, las partículas se definen con la teoría cuántica de campos, pero esta idea dio pie a otras cosas. Puesto que su solución podía aplicarse a los ANs.

Fue en el año 1957 cuando John Wheeler usó el término agujero de gusano. Para ello imaginó un gusano recorriendo la superficie de una manzana. Con esa imagen en mente comprendió que la recorrería antes si la atravesase. En este caso, la manzana es el Universo.

Esta idea empezó a dar pie a la fantasía de poder viajar en un tiempo relativamente corto de una parte del Universo a otra, una idea muy atractiva para todo aquel que quiera escribir ciencia ficción con una base más o menos realista.

Pero esto presentaba un problema, y es que alguien que viajase a través de uno de estos agujeros de gusano viajaría más rápido que la luz que recorriese todo el camino convencional. Podría romper la causalidad. Podrías recibir respuestas a mensajes que aún no has mandado.

Las inquietudes de muchos se calmaron cuando en 1962, Robert Fuller y John Wheeler demostraron que estos agujeros de gusano son impracticables. Se cerrarían mucho antes de que nada ni nadie pudiese cruzarlos (journals.aps.org/pr/abstract/10…).

Esto calmó las cosas, al menos por un tiempo. Tiempo que llegó a su fin cuando nuestro admirado Carl Sagan quiso escribir “Contact”. Para ello necesitaba una solución físicamente realista para lograr que una civilización cruzase una distancia interestelar de forma viable.

Recurrió a Kip Thorne en busca de esa solución, quien puede que os resulte familiar entre otras cosas por encargarse de la física de la película Interstellar. A raíz de esta petición volcó su tiempo, atención y conocimientos en los agujeros de gusano.

Con esto en mente, publicó un artículo basándose en la premisa, ya no de lo que es físicamente posible, sino de lo que una civilización arbitrariamente avanzada podría lograr (journals.aps.org/prl/abstract/1…).

Su idea para crear algo como esto fue que esta supuesta civilización superavanzada debería tener una comprensión completa de la gravedad cuántica y poder sortear la condición de energía débil. Es decir, debería tener acceso a materia con masa negativa.

Esta materia con una densidad de energía negativa podría mantener el puente abierto haciéndolo transitable. No en vano Kip Thorne se encargó del asesoramiento de la parte física de la película Interstellar.

No obstante, estos puentes generarían problemas en la causalidad. Lo que provoca que muchos físicos, como Stephen Hawking, sean escépticos respecto a ellos. Estiman que algo así debería estar censurado por la naturaleza, debe de haber un mecanismo capaz de evitarlos.

Todo ello concuerda con su conjetura de protección cronológica, que sostiene que un viaje atrás en el tiempo es imposible. Un agujero de gusano podría llegar a usarse como máquina de tiempo. Por tanto, según la hipótesis de Hawking, no existirían.

Su argumento era que no hemos encontrado ningún viajero del futuro. Aunque también es cierto que una “máquina del tiempo” como esta solo serviría para volver, como máximo, hasta el punto en que fue creada.

Todo esto ya es teorizar sobre una especulación que ya de por sí es suficientemente loca. Pero, como hemos dicho al principio, este es un tema donde la ciencia se cruza con la ciencia ficción.