Científicos de la NASA proponen nueva teoría de por qué estamos solos: los extraterrestres se aniquilaron a sí mismos.

No hemos conocido la vida extraterrestre porque las sociedades inteligentes tienden a eliminarse a sí mismas, y la raza humana podría ser la siguiente, según afirman los científicos.

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La teoría del «gran filtro» es también una posible respuesta a la «paradoja de Fermi».

Si se siguen los cálculos lógicos como los realizados por el Dr. Frank Drake –quien desarrolló a partir de principios de la década de 1960 la ecuación de Drake, que intenta cuantificar el número de formas de vida inteligentes que podrían descubrirse– y si se tiene en cuenta que se calcula que hay entre 200.000 y 400.000 millones de estrellas y al menos 100.000 millones de planetas en nuestra galaxia, las pruebas de vida deberían existir en abundancia, y sin embargo, en la práctica, no hemos producido ninguna afirmación clara de nada más allá de nuestro propio planeta. Por lo que muchos se preguntan: ¿dónde están todos los extraterrestres? 

Así, durante décadas, son muchos los científicos que han querido descifrar este enigma, conocido también como la «paradoja de Fermi» –basada en las reflexiones hechas en 1950 por el físico italiano ganador del Premio Nobel Enrico Fermi–, la cual se pregunta por qué no ha habido señales de vida extraterrestre.

Ahora, en un artículo que parece más una llamada a la acción a la humanidad, dos científicos de la NASA, junto con otros investigadores, han presentado una explicación desgarradora de por qué no hemos conocido todavía ninguna otra forma de vida inteligente.

Teoría del «gran filtro»

El equipo de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA de CalTech ha abordado la cuestión en nuevo artículo publicado en el servidor de preimpresión ArXiv, aún no revisado por pares, analizando la previa teoría del «gran filtro», que postula que las antiguas civilizaciones alienígenas podrían haberse autoeliminado, o «filtrado» a sí mismas, antes de tener alguna posibilidad de establecer contacto con la humanidad.

Entre otras, las civilizaciones extraterrestres podrían haberse extinguido lentamente debido a las catástrofes climáticas de sus planetas, por lo que, antes de llegar a nosotros, los extraterrestres se habrían ya autodestruido.

La teoría propuesta por los científicos de la NASA no es la única a la que ha llegado a una conclusión similar. A mediados de este año, los astrobiólogos Michael Wong, de la Institución Carnegie para la Ciencia, y Stuart Bartlett, del Instituto Tecnológico de California propusieron una solución similar a la paradoja de Fermi, como reportó DW anteriormente. No obstante, el presente estudio presenta nuevas perspectivas, entre otras, en cuanto a los niveles de riesgo.

La «solución más inquietante de la paradoja de Fermi»

En el nuevo artículo, los científicos hacen un ejercicio de autorreflexión sobre la humanidad y advierten que el filtro «tiene el potencial de erradicar la vida tal y como la conocemos, especialmente porque nuestro ritmo de progreso está directamente correlacionado con la gravedad de nuestra caída», en lo que denominan la «solución más inquietante de la paradoja de Fermi».

«Postulamos que una catástrofe existencial puede estar al acecho a medida que nuestra sociedad avanza exponencialmente hacia la exploración espacial, actuando como el gran filtro: un fenómeno que aniquila a las civilizaciones antes de que puedan encontrarse entre sí, lo que puede explicar el silencio cósmico», se lee en la introducción del artículo.

«Esto indica un período necesario de introspección, seguido de los refinamientos apropiados para enfocar adecuadamente nuestro predicamento, y abordar los desafíos y métodos en los que podemos ser capaces de mitigar el riesgo para la humanidad y los casi nueve millones de otras especies en la Tierra».

El informe, que aún no ha sido revisado por pares, menciona peligros como el ataque de asteroides, la guerra nuclear, las pandemias, el cambio climático y la inteligencia artificial.

El informe, que aún no ha sido revisado por pares, menciona peligros como el ataque de asteroides, la guerra nuclear, las pandemias, el cambio climático y la inteligencia artificial.

Los investigadores consideraron como modelo la historia de guerras, enfermedades y degradación medioambiental de la humanidad. E infirieron: si otras civilizaciones se parecieran mínimamente a la nuestra, tendrían un conjunto de disfunciones intrínsecas que, por tanto, «se convertirían rápidamente en el gran filtro» y harían imposible un futuro contacto interplanetario.

Solución para superar el «gran filtro»

Así, en su artículo, el equipo sugiere que pasar con éxito este gran filtro para convertirnos en una especie interestelar depende de que nos tomemos el tiempo necesario para darnos cuenta de dónde estamos ahora y de las amenazas apocalípticas a las que nos enfrentamos, como la guerra nuclear a gran escala, los patógenos naturales y los diseñados, la inteligencia artificial (IA), los impactos de asteroides y el cambio climático. 

«La clave para que la humanidad atraviese con éxito ese filtro universal es… identificar los atributos [destructivos] en nosotros mismos y neutralizarlos de antemano», prosiguen los autores.

El documento identifica además los niveles de riesgo que cada uno de ellos plantea actualmente, así como lo que se necesitaría para superarlos con el fin de pasar el gran filtro. En última instancia, el equipo cree que para superar estos considerables obstáculos para superar los filtros que nos esperan, la humanidad debe comprometerse a pensar más a largo plazo. 

Convertirse en una civilización de Tipo 1

Haciendo referencia a la escala del astrofísico ruso Nikolai Kardashev de 1964, que evalúa una civilización en función de su capacidad para aprovechar la energía del cosmos, los investigadores consideran que parte de esto sería comprometerse con el objetivo de convertirse en una civilización de Tipo 1, que pueda aprovechar toda la energía disponible en nuestro planeta desde nuestra estrella anfitriona.

«Poner nuestras miras en convertirnos en una civilización de Tipo I de Kardashev, quizás alcanzable en poco más del tiempo que se tardó en pasar desde las primeras máquinas prácticas de vapor hasta el presente, sería un «salto gigantesco para la humanidad» en la dirección correcta», aseguran. 

«Alcanzar el estatus de Tipo I prácticamente aseguraría que cualquier gran filtro ha sido superado con éxito, desplegando un futuro casi ilimitado para la humanidad», concluyen.

La teoría del «gran filtro» fue propuesta por primera vez en 1998 por Robin Hanson, economista de la Universidad George Mason. En un ensayo de entonces, escribió que «el hecho de que nuestro universo parezca básicamente muerto sugiere que es muy, muy difícil que surja vida avanzada, explosiva y duradera».

Hanson sugirió que muchas civilizaciones extraterrestres podrían haber evolucionado hasta un punto en el que no disponían de la tecnología necesaria para expandirse fuera del mundo, por lo que no habrían sobrevivido.

Imagen de portada: Kiyoshi Takahashi Segundo/PantherMedia IMAGO.FUENTE RESPONSABLE: Made for Minds. Editado por Felipe Espinosa Wang. 17 de noviembre 2022.

Sociedad/NASA/Extraterrestres/Paradoja de Fermi/Gran Filtro/Vida/ Espacio/Cosmos.

 

Momento y lugar

-En foto de portada- Cuando este depredador del Jurásico salió bajo el agua de color marrón verdoso de Corroboree Billabong, en el extremo superior de Australia, estaba claro que estaba allí para hacerse con la propiedad de esta comida. Estar en el lugar y momento equivocado puede resultar fatal, como fue el caso para este herbívoro. Para el cocodrilo, sin embargo, se trataba de lugar y momento perfecto en el que estar. Y es que su técnica de caza se basa en el sigilo, la paciencia y la oportunidad.

«La pandemia nos obligó a reducir la velocidad e inspirarnos en la naturaleza, reconectar con ella y recordar su belleza”, cuenta el director del Museo de Australia del Sur, Brian Oldman. “A medida que regresa todo a la normalidad y el mundo se abre, estas imágenes son la inspiración perfecta para continuar profundizando nuestra relación con el mundo natural y reflexionar sobre nuestro impacto», añade.

Las fotografías a las que Oldman se refiere son las del prestigioso certamen Australian Geographic Nature Photographer of the Year, el cual, desde su nacimiento en el año 2004 viene recopilando una fantástica selección de las mejores imágenes de fauna, flora o paisajes de las regiones de Australia, Nueva Zelanda, La Antártida y Nueva Guinea.

Debido al crecimiento de la competición a lo largo de dos décadas, este año el concurso incorpora tres nuevas categorías centradas en la astrofotografía, los animales en la naturaleza y los animales urbanos, que se unen a las ya existentes, ofreciendo una impresionante selección de finalistas que os mostramos en esta galería fotográfica.

Algunas Fotografías finalistas en la categoría Animals in Nature del certamen Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

Tras meses de confiar en papá, observarlo y aprender a tomar los alimentos de la selva tropical, un polluelo de casuario intenta tragarse una gran ciruela de casuario (Cerbera floribunda). A pesar de la técnica precisa del joven, la foto capturada posteriormente muestra que el joven polluelo no pudo tragarse la fruta entera en esta etapa tan temprana de su vida. Foto: Ethan Mann / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022-

Diving Duck

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

Una de las características únicas del pato almizclero -Biziura lobata- son las plumas rígidas de su cola. Estas aves pueden desplegarlas, lo que ayuda a convertirlas en grandes sujetos de fotografía. Esta imagen de la también conocida como malvasía papuda muestra las rígidas plumas de su cola agitando el agua mientras se sumerge en busca de peces. Foto: James White / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

The Long Lady

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

Esta avispa solo está haciendo lo mejor para sus hijos. Les está proporcionando un lugar seguro para crecer y comida para el proceso. Eso significa que la propia avispa debe morir, pero un parasitoide tiene que hacer lo correcto por su descendencia. Foto: James Dorey/ Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Night Light Dining

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

Cada primavera, la Gran Cordillera Divisoria alberga un acontecimiento mágico. Después del atardecer, las luciérnagas bioluminiscentes emergen de los rincones más oscuros del bosque por un corto periodo de tiempo. Sin embargo, no están del todo seguras. Los oscuros murciélagos insectívoros de nariz de hoja que salen de su nido capturan luciérnagas en pleno vuelo, mostrando una impresionante y acrobática batalla aérea. Foto: Jannico Kelk / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

The Red Indian

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

El pez indio rojo debe su nombre a la forma en que se parece a los penachos de guerra de los líderes nativos de América del Norte. Quería enfatizar la apariencia noble de este animal y experimenté con varias técnicas de iluminación para producir este retrato temperamental. Este efecto fotográfico se obtiene en la cámara con una sola exposición. Foto: Nicolas Remy/ Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Bugged Out

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

La silueta de un pequeño pájaro que hace breves y repetidas incursiones desde un árbol hacia una nube de insectos. Logré capturarla configurando una velocidad de obturación rápida y enfocando el árbol con un zoom lo suficientemente amplio. Foto: Paul Weston / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Jelly Floss

Fotografía finalista en la categoría: Animals in Nature

Esta joven tortuga verde se estaba comiendo ansiosamente una medusa melena de león en Julian Rocks como un niño comiendo algodón de azúcar. Tomó un bocado tan grande que la medusa envolvió su rostro como un velo mientras seguía nadando a ciegas hacia la superficie. Foto: Simone Caprodossi / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022

The Silence

Fotografía finalista en la categoría: Astrophotography

Fotografía tomada justo antes de que la Vía Láctea desapareciera en la hora azul en una mañana nublada y silenciosa. Los árboles muertos dispersos por todo el lago Toolondo crean una escena inquietante pero hermosa bajo las estrellas. Foto: Jason Perry / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Thunder in the Deep

Fotografía finalista en la categoría: Landscape

Un rayo colosal se lanza desde de una tormenta oceánica y atraviesa la corriente ascendente, dividiéndose finalmente en siete puntos de impacto separados. Captada a una distancia de 100 kilómetros, la base de esta tormenta está oscurecida por la curvatura de la Tierra. Foto: Will Eades / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Release the Devil!

Fotografía finalista en la categoría: Our Impact

Este demonio adulto sano acaba de someterse a un control de salud rutinrio. Con las observaciones anotadas y algunas muestras de ADN extraídas, el equipo del programa Save the Tasmanian Devil puede liberar al marsupial de vuelta a la naturaleza. El trabajo es fundamental para comprender, manejar y, con suerte, desarrollar una cura para la devastadora enfermedad del tumor facial del diablo. Foto: Michael Eastwell / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Octo-Loo

Fotografía finalista en la categoría: Our Impact

No toda la basura y el impacto humano en nuestros océanos son negativos. Los buzos locales construyeron este arrecife artificial con carritos de compras e inodoros, y en unos días se convirtió en el hogar de una cantidad significativa de pulpos pálidos, muchos de los cuales se aparearon y pusieron huevos dentro del sistema. Foto: Sam Glenn / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Head On

Fotografía finalista en la categoría: Threatened Species

Para hacer esta carismática foto del gran tiburón blanco, necesitaba un tiburón que mostrara un comportamiento no agresivo para evitar el riesgo para ambos. Inicialmente (con licencia) había usado una mezcla fina de aceite de atún y hojuelas para dejar un rastro de olor para atraer al tiburón, pero el tiburón nunca fue realmente alimentado. Foto: Matty Smith/ Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Family Portrait, 2021

Fotografía finalista en la categoría: Urban Animals

Nos mudamos a Adelaide Hills recientemente, y las cámaras de vigilancia revelaron una guarida de zorros debajo de la casa. Configuré una cámara exterior para ayudarnos a resolver problemas. Descubrimos que nuestro jardín era su patio de recreo y despensa: una zorra y ocho cachorros. Este retrato familiar fue tomado justo afuera de la habitación de mi hijo a la 1:05 am. Foto: Sam Oster / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Dance of the Damselflies

Fotografía finalista en la categoría: Junior

«Me aventuré en una reserva local temprano en la mañana y me encontré con un par de caballitos del diablo apareándose». Los caballitos del diablo machos y hembras se unen en una posición de rueda cuando se aparean y comúnmente vuelan en tándem de esta manera; la forma que contraen se interpreta comúnmente como un corazón. Foto: Rosa Dunbar / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Flinders Rise

Fotografía finalista en la categoría: Astrophotography

Una de las cosas más sorprendentes para ver en el interior de Australia son los colores del paisaje al atardecer y al amanecer. Me encanta cómo la Vía Láctea está perfectamente posicionada aquí con la silueta de la línea de la cordillera. Empecé a fotografiar la imagen justo antes del crepúsculo astronómico y terminé justo antes de la hora azul. Foto: William Godward / Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022.

Imagen de portada: Corroboree Billabong, Australia. Foto: Jayden O’Neill/ Australian Geographic Nature Photographer of the Year 2022

FUENTE RESPONSABLE: National Geographic en Español. Por Héctor Rodríguez. Editor y periodista especializado en ciencia y naturaleza.

Sociedad y Cultura/Naturaleza/Animales/Cosmos/Arte fotográfico.

Estas son las tres razones por las que el astrofísico Martin Rees, profesor en Cambridge, cree que el CERN podría destruir la Tierra.

Martin Rees no es un astrofísico del montón (si es que se puede ser un astrofísico «del montón»). Este cosmólogo británico ha sido presidente de la prestigiosa Royal Society de Londres, rector del no menos reputado Trinity College, y ejerce como profesor emérito de Cosmología y Astrofísica en la Universidad de Cambridge. Además, por si su currículo no fuese ya suficientemente impresionante, desde 1995 ostenta el título honorario de Astrónomo Real, lo que lo coloca en la misma senda por la que han caminado antes que él otros astrónomos célebres, como Edmund Halley o Sir Harold Spencer Jones.

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Durante su carrera ha estudiado fenómenos tan apasionantes y complejos como el rol que puede tener la materia oscura en la formación de las galaxias, la existencia de las ondas gravitacionales, la formación de los agujeros negros o cómo se distribuyen los cuásares a lo largo y ancho del Universo. También ha publicado varios centenares de artículos científicos y nueve libros de divulgación. Precisamente este artículo está dedicado al último de ellos. Y es que en un capítulo de ‘En el futuro: perspectivas para la humanidad’ Rees plantea la posibilidad de que los experimentos que llevamos actualmente a cabo en los aceleradores de partículas puedan destruir la Tierra. O, incluso, todo el Universo.

Durante su carrera Martin Rees ha estudiado fenómenos tan complejos como el rol que puede tener la materia oscura en la formación de las galaxias, las ondas gravitacionales o la formación de los agujeros negros

Solo un puñado de científicos puede permitirse escribir algo así en un libro de divulgación y salir indemne. Martin Rees es uno de ellos. Aborda esta idea apoyándose en los planteamientos de otros científicos, pero al explicar estas teorías en su obra tal y como lo hace les da cuando menos una mínima credibilidad. Y por esta razón merece la pena que indaguemos en ellas, pero únicamente como curiosidad con ambición científica. Sin intranquilizarnos lo más mínimo. Y es que en la última sección del artículo veremos qué opina sobre estas ideas Javier Santaolalla, un doctor en física de partículas español que participó en los experimentos del CERN que propiciaron el descubrimiento del bosón de Higgs.

Un agujero negro voraz capaz de devorarlo todo

Esta no es la primera vez que alguien defiende la posibilidad de que la colisión de las partículas que hacemos chocar en los aceleradores provoque la formación de un diminuto agujero negro que podría incrementar su masa absorbiendo la materia circundante. Pero en esta ocasión quien describe esta idea es Martin Rees, por lo que parece razonable aceptar que podría dejar de ser una «magufada» para ser considerada una curiosidad científica. En su libro Rees afirma que según la Teoría General de la Relatividad enunciada por Albert Einstein la energía necesaria para producir un agujero negro microscópico es muy superior a la que generan las colisiones que producimos en los aceleradores actuales.

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Además, y esto es algo que Rees no refleja en su libro pero que ha sido defendido en innumerables ocasiones por muchos físicos de partículas, si durante las colisiones se produjese un agujero negro microscópico se evaporaría en una fracción mínima de tiempo por efecto de la radiación de Hawking. 

Y no llegaría a comportarse como un objeto estable ni a engullir materia de forma insaciable. Explicar a fondo cómo funciona esta forma de radiación descrita por el recientemente desaparecido Stephen Hawking requeriría que le dedicásemos un artículo completo, pero nos basta saber que los agujeros negros emiten radiación, y, por tanto, pierden masa hasta desaparecer completamente. Y que los menos masivos son los que se evaporan con más rapidez.

Lo que Martin Rees aporta a esta discusión, y lo que la hace interesante más allá de lo que ya sabíamos, deriva de algunas implicaciones de la Teoría de supercuerdas. Esta teoría es una hipótesis descrita por varios modelos teóricos que son candidatos a afianzarse como una Teoría del todo, y que, por tanto, pretenden aglutinar las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza: la gravedad, la fuerza electromagnética, la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte. En su libro Rees defiende que estas teorías describen dimensiones espaciales que coexisten con las tres con las que todos estamos familiarizados y que podrían «reforzar el agarre de la gravedad».

La relación entre estas dimensiones espaciales adicionales y el tirón gravitatorio del que habla Martin Rees no está clara porque su explicación en el libro es muy escueta. Con toda probabilidad su brevedad se debe a que la física sobre la que están construidas las teorías de supercuerdas que los físicos teóricos proponen actualmente es extraordinariamente compleja. En cualquier caso, lo realmente interesante es que Rees da visibilidad a la posibilidad, previsiblemente mínima, de que el refuerzo de la gravedad provocado por estas dimensiones espaciales extra provoque que una partícula en unas condiciones muy concretas implosione, dando lugar a un agujero negro presumiblemente diminuto, al menos en su estadio inicial.

La Tierra podría transformarse en un enorme ‘strangelet’

La palabra strangelet es peculiar. Y no es en absoluto algo casual. Un strangelet es una partícula hipotética que, según algunas teorías de la física actual, podría ser un elemento constituyente de la materia extraña. Como veis, nos adentramos, de la mano de Martin Rees, en un terreno pantanoso que no va más allá de lo hipotético. Antes de seguir adelante es necesario que repasemos algunas nociones acerca de la materia extraña, una peculiar forma de materia compuesta tan solo por tres tipos de quarks de los seis que hay en total: arriba (up), abajo (down) y extraño (strange).

Los quarks son partículas fundamentales que interactúan entre ellas para constituir partículas subatómicas como los protones o los neutrones, que son, a su vez, las partículas que podemos encontrar en el núcleo de los átomos. Como ejemplo, un neutrón está formado por un quark arriba y dos quarks abajo, que permanecen unidos gracias a la interacción nuclear fuerte. La característica más sorprendente de la materia extraña es que no está formada por los protones y los neutrones con los que estamos familiarizados debido a que está sometida a una presión tan alta que estas partículas quedan disociadas en sus elementos constituyentes, que, precisamente, son los quarks de los que hemos hablado unas líneas más arriba.

Al mismo tiempo, la enorme presión a la que están sometidas estas partículas fundamentales provoca que estén muy juntas, propiciando que la materia extraña tenga una densidad descomunal. Una característica interesante de esta forma de materia que ha sido descrita por los físicos teóricos es que es más estable que la materia ordinaria con la que todos estamos familiarizados, la que está compuesta por protones, neutrones y electrones. Curiosamente, algunos astrofísicos están convencidos de que el interior de algunas estrellas de neutrones está sometido a una presión tan alta que los neutrones podrían aparecer disociados en forma de materia extraña. Un dato sobrecogedor: la densidad de una estrella de neutrones es tal que un «dado» de un centímetro cúbico pesaría mil millones de toneladas.

Ya tenemos cierta intuición acerca de la naturaleza de la materia extraña, por lo que podemos volver a nuestros strangelets, que, como vimos al principio de esta sección, son los elementos constituyentes de esta forma de materia. Lo que algunos físicos postulan, y Martin Rees recoge en su libro, es que si un strangelet entra en contacto con el núcleo de un átomo de materia ordinaria podría transformarlo en materia extraña, liberando durante el proceso una gran cantidad de energía y más strangelets. Estos últimos presumiblemente saldrían despedidos en todas direcciones y al entrar en contacto con otros núcleos atómicos producirían una reacción en cadena que transformaría la materia ordinaria en materia extraña.

La densidad de una estrella de neutrones es tal que un «dado» de un centímetro cúbico pesaría mil millones de toneladas.

Rees se hace eco de las hipótesis defendidas por algunos físicos que describen la posibilidad de que las colisiones de partículas que llevamos a cabo en los aceleradores en determinadas circunstancias den lugar a la aparición de strangelets. Y estos al entrar en contacto con la materia ordinaria de la que está hecho nuestro planeta (y también nosotros mismos) podrían transformar por contagio toda la Tierra en una esfera hiperdensa de materia extraña de alrededor de 100 metros de diámetro. Imaginad toda la masa de nuestro planeta comprimida hasta tal punto que quede confinada a una esfera tan pequeña. Desde luego no parece algo agradable. Afortunadamente solo se trata de una hipótesis que, como veremos en la última sección del artículo, ha sido desmontada por muchos más físicos de los que la defienden.

Una transición de fase podría desgarrar el continuo espacio-tiempo

El tercer accidente recogido por Martin Rees en su libro como posible resultado de las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas es si cabe aún más dramático que los dos anteriores. En su explicación Rees recurre a una metáfora muy ilustrativa que defiende que el espacio que contiene todas las partículas y las fuerzas fundamentales que gobiernan el mundo físico podría existir en varias «fases», de la misma forma en que el agua puede encontrarse en tres estados diferentes: líquido, sólido o gaseoso. Lo interesante de esta perspectiva es que, según Rees, algunos físicos defienden que el vacío del espacio podría ser frágil e inestable.

La inestabilidad del vacío en determinadas circunstancias propiciadas por el choque de las partículas en los aceleradores podría provocar que el espacio cambie de fase súbitamente

Durante su explicación desarrolla más la analogía del espacio y el agua describiendo la posibilidad de sobreenfriar el agua más allá de la temperatura a la que se congela. Sin embargo, esto solo es posible si el agua es totalmente pura y está en perfecto reposo. 

Cualquier perturbación, por mínima que sea, provocaría que el agua abandone este estado de sobreenfriamiento y adopte nuevamente la forma de hielo. Con el espacio podría suceder algo similar. La fragilidad e inestabilidad del vacío en determinadas circunstancias propiciadas por el choque de las partículas en los aceleradores podría provocar que el espacio cambie de fase súbitamente, desgarrando así el continuo espacio-tiempo y dando lugar a una catástrofe que no solo afectaría a la Tierra, sino, quizá, a todo el Cosmos.

Todo esto tiene interés teórico, pero no tenemos por qué preocuparnos

Después de describir los tres «accidentes» en los que acabamos de indagar Martin Rees expone que las teorías más aceptadas son tranquilizadoras porque aseguran que el riesgo que entrañan los experimentos que estamos llevando a cabo en los actuales aceleradores de partículas, como los del CERN, es cero. 

Las razones que esgrime el grueso de la comunidad científica para defender esta afirmación son contundentes: los rayos cósmicos, que están constituidos por partículas con una energía muy superior a la que manejamos en los aceleradores, colisionan con frecuencia en el Cosmos, y, que sepamos, no han producido ninguna catástrofe.

No obstante, no hace falta que nos remontemos a los confines de la galaxia para reforzar este argumento. Esos mismos rayos cósmicos de alta energía impactan constantemente con los núcleos atómicos de la atmósfera de nuestro planeta y es evidente que no han provocado la formación ni de agujeros negros, ni de strangelets, ni tampoco la ruptura del continuo espacio-tiempo. 

En cualquier caso, para indagar un poco más en todo este asunto y clarificarlo en la medida de lo posible hemos hablado con Javier Santaolalla, un doctor en física de partículas e ingeniero de telecomunicación español que ha trabajado en algunas de las instituciones científicas más respetadas, como la Agencia Espacial Francesa, el CIEMAT o el CERN. De hecho, dentro de esta última organización formó parte del equipo de físicos que hizo posible el descubrimiento en 2012 del bosón de Higgs.

Las primeras explicaciones de Javier, como esperaba, son profundamente tranquilizadoras: «Martin Rees habla de teorías muy improbables y exóticas.

En su descripción hay mucha especulación debido a que todos los escenarios que plantea son muy extraños. Podemos estar seguros de que las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas no entrañan riesgos si nos fijamos en los rayos cósmicos. Son mucho más energéticos que los choques que estamos produciendo ahora y los que produciremos en el futuro, y no hemos observado que ningún planeta haya colapsado o desaparecido debido a la acción de estas partículas de altísima energía».

«Martin Rees habla de teorías muy improbables y exóticas. Podemos estar seguros de que las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas no entrañan riesgos si nos fijamos en los rayos cósmicos»

Además, Javier apunta varias ideas muy interesantes que sin duda enriquecen esta discusión: «Una teoría incluso ha predicho que el campo de Higgs podría tener una forma tal que diese lugar a un efecto túnel capaz de desgarrar el Universo. 

A mí personalmente, como físico experimental, estas teorías me hacen pensar que estamos tan perdidos acerca de la forma en que debemos avanzar en nuestro conocimiento de la física fundamental que aparecen ideas tan extrañas como estas. Yo creo que el Universo es más sencillo que todo eso, y defiendo que la teoría que vendrá después no introducirá este tipo de ideas tan especulativas y raras».

Fotografía aérea de las instalaciones del CERN en la frontera entre Francia y Suiza.

Antes de concluir mi conversación con Javier me resistí a dejar escapar la oportunidad de preguntarle si durante su estancia en el CERN había hablado en alguna ocasión con algún físico veterano acerca de la posibilidad de que los experimentos que estaban llevando a cabo produjesen un accidente. 

«En una ocasión durante mi estancia allí hablé con un físico veterano y reconoció que hipotéticamente, en algún escenario muy particular, aun teniendo en cuenta los rayos cósmicos se podría producir algún efecto no deseado. Pero de nuevo es un planteamiento hipotético que se apoya en un escenario muy particular», rememoró Javier.

Y concluyó su explicación apuntando: «Estas ideas surgen sobre el papel para proponer algo que podría hipotéticamente ser posible, pero en la práctica es muy probable que no sean correctas. 

Además, aun siendo correctas deben enfrentarse a la improbabilidad de que se den las circunstancias apropiadas para que ese efecto tenga lugar. Por estas razones todo esto suena más a ciencia ficción que a ciencia. El LHC seguirá funcionando; continuará llevando a cabo colisiones sin ningún problema y el mundo no va a desaparecer porque no hay ninguna evidencia plausible por la que tengamos que preocuparnos».

Imagen de portada: CERN

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Juan Carlos López. 5 de octubre 2022.

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La Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, la superestructura más grande que existe en el universo.

Científicos la han llamado “estructura cósmica imposible”.

El universo es infinito, repleto de diferentes astros, planetas y objetos que lo hacen un lugar vasto. Si alguna vez te preguntaste qué es lo más grande que existe fuera de la Tierra, en el espacio exterior hay un complejo de supercúmulos que se adueña de esa etiqueta: La Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal.

También conocida como Complejo de Supercúmulos de Hércules-Corona Boreal, es la estructura cósmica más colosal que exista, con una dimensión absurda de 10.000 millones de años luz de diámetro. La conversión a kilómetros o pies es indescriptible.

De acuerdo con un informe publicado en el sitio web de La República, por su tamaño, la luz demora en llegar de un extremo a otro de la Gran Muralla el equivalente al 72 por ciento de la edad del universo, es decir, 13 mil 800 millones de años desde el Big Bang.

El Complejo de Supercúmulos de Hércules-Corona Boreal fue descubierto en 2013, hace poco considerando que es lo más grande que existe en el universo. Para tener una idea su magnitud, la Vía Láctea, que es la galaxia espiral donde se encuentra el Sistema Solar, tiene un ancho de 100.000 años luz, insignificante al lado del objeto más grande del universo.

Fue el astrofísico húngaro Istvan Horvath quien dio con la superestructura, cuando estudiaba una concentración de ráfagas de rayos gamma, un fenómeno que suele ser indicador de regiones cósmicas muy masivas, a unos 10.000 millones de años luz, entre las constelaciones de Hércules y Corona Boreal, por ello su nombre.

Objeto de debate

La existencia de la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal ha sido criticada o más bien analizada en diferentes debates en la comunidad científica.

Representación de la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal (WikiWand).

Según algunos astrónomos, es una estructura cósmica imposible ya que desafía las leyes de la física y el principio cosmológico del emblemático físico alemán Albert Einstein, quien argumentó que el universo debería ser uniforme y verse igual desde donde quiera que se observe.

Por su parte, Jon Hakkila, colega directo de Horvath, dijo en 2014 que “esta estructura era demasiado grande para existir”, por lo que “todavía tenía sus dudas”, con un margen de error menor de 1 por ciento, despertando la curiosidad entre los expertos ya que era compañero del investigador que descubrió la superestructura.

Finalmente, en un artículo publicado en 2020 por el equipo original de investigadores, los autores examinaron una vez más los datos recaudados y respaldaron nuevamente la existencia de examinó nuevamente sus datos y respaldó la existencia del Complejo de Supercúmulos de Hércules-Corona Boreal.

Imagen de portada: Gentileza de Fayer Wayer

FUENTE RESPONSABLE: Fayer  Wayer. Por Guy Acurero. 25 de septiembre 2022.

Espacio/Cosmos/Ciencia/Estudios.

Así de espectacular se ve el Sol desde el observatorio solar más grande del mundo.

El telescopio Inouye ha capturado espectaculares fotografías de la superficie y atmósfera del Sol.

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Este mismo año espectacular telescopio James Webb de la NASA nos ha regalado imágenes increíbles del cosmos, donde hemos podido maravillarnos con la belleza del espacio. Fotografiar planetas a grandes distancias y con esa calidad no es tarea fácil, pero hay una estrella que el James Webb (y la mayoría de telescopios) no pueden inmortalizar: el Sol. A pesar de ser nuestra estrella vecina y el sustento del Sistema Solar, los altísimos niveles de energía del sol fundirían el delicado equipamiento de la mayoría de telescopios, pero no los del Telescopio Solar Daniel K. Inouye.

Se trata del telescopio solar más grande del mundo, que acaba de terminar su construcción en Maui, Hawai. Los primeros pasos que llevarían a la construcción de este auténtico monstruo comenzaron hace más de 25 años, y tras casi una década en fase de construcción, por fin podemos verlo funcionar.

Cronosfera solar

Imagen de la cromosfera solar capturada por el telescopio Daniel K. Inouye. Imagen: NSO

El director de la Fundación Nacional de Ciencias, Sethuraman Panchanathan, explicaba en un comunicado la importancia de este nuevo telescopio, y acompañaba sus palabras con imponentes imágenes nunca vistas del Sol, capturadas por el Inouye.

“El telescopio solar Inouye de NSF es el telescopio solar más poderoso del mundo que cambiará para siempre la forma en que exploramos y entendemos nuestro sol. Sus descubrimientos transformarán la forma en que nuestra nación y el planeta predicen y se preparan para eventos como las tormentas solares”.

El telescopio ha capturado imágenes de la superficie solar y de la cronosfera, su letal atmósfera

Este telescopio llega a donde ningún otro puede, y lo hace gracias a una lente espejo de 4 metros de diámetro, capaz de soportar la potencia cegadora del Sol. El telescopio necesita dispersar todo el calor que recibe este espejo gigante, y conseguir controlar eso ha sido uno de los grandes problemas en su fase de diseño. Ahora, el Inouye es capaz de capturar con increíble detalle la superficie solar y la cromosfera, la atmósfera del Sol.

La superficie solar vista desde las lentes de 4 metros del nuevo telescopio solar más grande del mundo. Imagen: NSO

Ahora mismo el Sol está en su estado «mínimo», que suele durar aproximadamente una década. En este contexto apenas se pueden observar manchas solares en su superficie, pero cuando vuelva a su pico de actividad, este nuevo telescopio será capaz de desatar todo su potencial para mostrarnos las increíbles erupciones solares y eyecciones de masa coronal.

La actividad solar puede afectar a la Tierra de forma directa, y es por ello que China ha construído recientemente un array de más de 300 telescopios para poder prevenir los impactos negativos que estos fenómenos pueden tener en nuestra red de comunicaciones. El Inouye es una herramienta más (mucho más potente en este caso) para estudiar las tormentas solares y las violentas erupciones que se suceden a diario en nuestra estrella. Recordemos que el Sol es, en esencia, una explosión gigantesca; poder observar su violento comportamiento desde tan cerca es algo con lo que los astrofísicos llevan años soñando.

Imagen de portada: Urban Techno.

FUENTE RESPONSABLE: Urban Techno. Por Mario Seijas. 8 de septiembre 2022.

Ciencia/Astronomía/Telescopio Solar/Cosmos

Los tres grandes misterios de la existencia humana en el cosmos.

VIDA INTELIGENTE EN EL COSMOS

En su columna semanal, Avi Loeb nos cuenta los tres grandes misterios de la vida humana que todavía le desconciertan y el antropocentrismo que todavía atenaza nuestra visión del cosmos.

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Esta semana mis antiguos alumnos han organizado una conferencia en Martha ‘s Vineyard para celebrar que la Tierra ha dado sesenta vueltas al Sol desde que nací. En las últimas décadas, mi grupo de investigación resumió sus descubrimientos científicos en casi mil publicaciones. Pero, a pesar del gran volumen de pensamientos documentados, confieso que sigo desconcertado sobre tres aspectos astronómicos de nuestra vida.

El cosmos se preocupa tan poco por nosotros que ni se molesta en darnos un manual de nuestra existencia. Pero existe la esperanza de que podamos encontrar otros pasajeros que lleven aquí más tiempo que nosotros.

En primer lugar, consideremos nuestra composición material. Nuestro cuerpo está hecho de elementos pesados que se fundieron en los núcleos de estrellas masivas, que explotaron para enriquecer el medio interestelar, a partir del cual se formó el sistema solar en el que se condensó la Tierra y alimentó nuestra existencia temporal. 

Visto así, no somos más que pasajeros en un camarote del espacio llamado Tierra, dirigiéndonos con un equipaje prestado hacia un destino desconocido.

A pesar de nuestra fundamental ignorancia, nos enorgullecemos de nuestro conocimiento periférico. Por ejemplo, reconocemos que la mayor parte de la materia del universo tiene una naturaleza diferente a la que encontramos en nuestro vecindario cósmico. 

La etiquetamos como ‘materia oscura’ o ‘energía oscura’ y la cuantificamos con una precisión de sólo dos decimales. Pero un siglo de celebrada cosmología sin comprender la naturaleza de la mayor parte de la materia que compone el universo es indicador de un pésimo conocimiento científico.

Imagen de portada:Fotografía de la nebulosa de la Mariposa (NGC 6302) tomada por el Hubble (NASA/ESA)

FUENTE RESPONSABLE: El Confidencial. Por Avi Loeb. Junio 2022

Ciencia/Astronomía/Cosmos/Universo

 

 

La complicación de distinguir entre dónde creemos estar, dónde en realidad estamos y cómo nos movemos por el Universo.

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You Are Not Where You Think You Are

Kurzgesagt ha plasmado en un ejercicio de humildad cósmica las complicaciones de definir dónde nos parece estar, dónde en realidad estamos y cómo nos movemos por el universo. El viaje, resumido en 8 minutos de vídeo, comienza delante de nuestros ojos, pero se extiende más allá hasta la superficie de la Tierra, el Sistema Solar, nuestra Galaxia y más allá.

Todo esto tiene que ver con que aunque nos resulta cómodo utilizar el marco de referencia terrestre, algo práctico pero que distorsiona la realidad. 

La Tierra parece plana, pero es redonda (más o menos). Alguien viendo el panorama desde el otro lado del mundo, o desde la Luna, vería las cosas un poco diferentes. El concepto de «posición absoluta» es una mera invención humana, que resulta conveniente pero nada más.

Los movimientos de los planetas del Sistema Solar parecen muy regulares, pero también tienen muchos matices. El centro de masas del sistema Tierra-Luna no está en el centro de la Tierra, sino a unos 4.700 km. Las órbitas no son circulares como se creía antiguamente, sino elípticas como bien dijo Kepler. Y esas elipses varían con el tiempo, cada 100.000 años, así como su inclinación respecto al eje de la eclíptica.

El resultado es un movimiento más parecido al de las «tazas locas» de los parques de atracciones que una calculada y regular coreografía. Añádase que el Sistema Solar también está inclinado respecto al plano galáctico, al que damos vueltas cada 230 millones de años. Todas las estrellas están un poco a batiburrillo… y nosotros moviéndonos en una especie de hélice a miles de kilómetros por segundo respecto a… ¿qué, exactamente?

La grandeza del asunto, y es de donde viene la lección de humildad, es que a cada escala hay otro panorama más y más grande: cúmulos de galaxias, supercúmulos… Y mientras nosotros aquí, en nuestro pequeño rincón de un polvoriento planeta que orbita una estrella cualquiera en una remota esquina de una de las muchas galaxias.

Relacionado:

Imagen de portada: Gentileza de Microsiervos

FUENTE RESPONSABLE: Microsiervos. Por @alvy. Mayo 2022

Ciencia/Universo/Espacio/Tierra/Cosmos

 

 

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE 2/2

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Las ecuaciones de Einstein permiten los atajos en el continuo espacio-tiempo.

«Para hablar de los agujeros de gusano tenemos que recurrir, además de a la geometría, a algo aún más perverso llamado topología. Supongamos que tengo una hoja de papel y que la enrollo para darle forma de cilindro. Si inicialmente hubiese dibujado un triángulo en la hoja de papel sus ángulos después de enrollarla para constituir con ella un cilindro continuarán sumando 180 grados. Esto me está indicando que este espacio parece curvo porque lo he metido en un espacio tridimensional, que es el que tengo en mi cilindro. Lo más curioso es que puedo hacer una cosa todavía más perversa: convertir el cilindro en una rosquilla, cerrándolo», nos explica Álvaro.

«Al hacerlo me daré cuenta de que ahora tiene un agujero, y este orificio es importante porque es una propiedad topológica del objeto con el que estamos trabajando que no puedo borrar. Es obvio que hay una diferencia importante entre espacios planos y espacios como el de nuestra rosquilla, que, a pesar de ser planos, tienen agujeros. Los agujeros de gusano tienen mucho que ver con esto. Si tomo de nuevo una hoja de papel, que es un espacio plano, y le dibujo dos puntos separados por una cierta distancia, de manera que representen dos puntos del espacio-tiempo, puedo doblarlo con el propósito de que un punto quede encima del otro».

«Ahora dos puntos que estaban muy alejados en el espacio-tiempo resulta que están muy cerca, uno encima del otro. Si cojo una aguja y hago un agujero en la hoja para que un punto llegue al otro habré construido una especie de puente entre ellos. Desde un punto de vista geométrico esto es un agujero de gusano, de modo que se trata de un objeto que pone en contacto cercano dos puntos que inicialmente podían estar muy distantes en el espacio-tiempo. En realidad lo que he hecho es darle una topología nueva, de modo que mi espacio-tiempo ya no tiene una topología sencillísima; tiene una más complicada».

«Si ahora extiendo el plano de nuevo lo que sucederá es que el agujero de gusano se transformará en una especie de asa, y esta asa tiene un agujero. Todas las ideas en las que podemos indagar acerca de los agujeros de gusano tienen que ver con estas topologías complicadas en las que hay asas y agujeros. La teoría de la relatividad general consiste en una ecuación fundamental que todo el mundo ha visto en algún lugar, y esta ecuación tiene varias soluciones. Precisamente, algunas de estas soluciones describen los agujeros de gusano, y han sido comprobadas con mucha precisión, pero siempre localmente. Alrededor de un punto. Hasta ahora los físicos no hemos podido comprobar las soluciones de la ecuación que tienen que ver con estos espacios que conectan puntos a gran distancia».

José Luis recoge el testigo de Álvaro recordándonos la descomunal cantidad de energía que necesitamos para acelerar un objeto macroscópico con el propósito de que alcance una velocidad cercana a la de la luz. Solo así podríamos observar un desfase temporal claramente perceptible:

«La fórmula que describe este fenómeno requiere que para que el retraso temporal sea apreciable te acerques mucho a la velocidad de la luz. Y hacerlo con un objeto material y macroscópico es muy difícil porque necesitas unas energías bestiales. Ningún objeto con estas características consigue acercarse a la velocidad de la luz excepto cuando tienes dos agujeros negros que están a punto de colisionar, o una estrella de neutrones. Pero son sistemas muy extremos. Además, cuando desarrollas la teoría te das cuenta de que esa velocidad absoluta es también una velocidad límite. Para alcanzar la velocidad de la luz necesitas energía infinita».

«Esto quiere decir que cada vez cuesta más acelerar un objeto, de manera que el último 1% es mucho más costoso que el primer 1%, por lo que la velocidad de la luz establece un límite para los objetos con masa. Lo interesante es que si pudieses enviar una señal de información más rápido que la velocidad de la luz la teoría nos dice que otro observador que se está moviendo con una cierta velocidad respecto a ti podría verlo invertido en el tiempo. Podría ver que la información va hacia atrás en el tiempo. Este fenómeno tiene una consecuencia muy significativa: si fuésemos capaces de superar la velocidad de la luz podríamos enviar señales al pasado», puntualiza José Luis.

El experimento Muon g-2 encuentra fuertes evidencias de una nueva física – Vídeo Dailymotion

«En este contexto el método obvio de enviar señales al pasado, o la forma ‘pobre’ de viajar al pasado debido a que si no puedes hacerlo tú al menos podrías enviar una señal para que ocurra algo que te afecte, requeriría superar la velocidad de la luz. El problema es que la teoría no nos permite hacerlo utilizando este método de ‘fuerza bruta’ debido a que, como hemos visto, necesitamos energía infinita. Todo lo que acabamos de ver describe el funcionamiento del espacio-tiempo normal y corriente, que es plano y tiene una geometría trivial en la que los triángulos rectángulos satisfacen el teorema de Pitágoras».

«Lo que sucede es que cuando tienes campos gravitacionales muy intensos el espacio se deforma, por lo que nos podemos preguntar si ese grado de deformación puede ser tan radical para crear atajos que te permitan ir de un sitio a otro más rápido. Incluso es razonable preguntarse si esos atajos pueden llevarnos al pasado. Estas ideas son muy especulativas, pero se apoyan en unas soluciones de las ecuaciones de Einstein que lo permiten. El problema es que esta propuesta no puede ser utilizada para escribir el guion de una película de ciencia ficción que sea interesante».

«De todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que sugieren la aparición de un bucle temporal que puede ser utilizado por una partícula para regresar al pasado se desprende que la partícula olvida que viene del futuro. Son unas soluciones tan especiales, tan cristalinas, que si las tocas un poco se desmoronan. Son como un castillo de naipes. De esta forma, ninguna solución de las ecuaciones permite que la partícula haga algo diferente más allá de repetirse a sí misma, como, por ejemplo, recordar que viene del futuro gracias a su propio mecanismo interno, debido a que cada copia tiene una energía ligeramente diferente. La partícula es distinta cada vez que recorre el bucle».

«La energía de cada copia de la partícula curva el espacio de una forma ligeramente diferente, y al hacerlo el bucle se desmorona porque ya no estamos frente a un fenómeno periódico. De alguna forma es como si el bucle no se cerrara. Es como si tienes un rollo de papel higiénico que está constantemente enrollándose porque en cada vuelta es ligeramente diferente. No lo puedes pegar y decir que es el mismo. En definitiva, todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que permiten la existencia de estos objetos, conocidos como curvas temporales cerradas, que es lo más próximo que tenemos a un viaje en el tiempo, provocan que la partícula o el objeto que viaja se esté repitiendo a sí mismo continuamente», concluye José Luis.

Los agujeros de gusano no sirven para viajar al pasado

José Luis continúa su explicación invitándonos a adentrarnos en el inquietante mundo de las paradojas desencadenado por la posibilidad de viajar a nuestro pasado:

«Lo que hemos visto hasta ahora no se opone a algunas posibilidades interesantes. Si realmente viajas al pasado te puedes encontrar contigo mismo cuando eras más joven. Te encuentras con una copia de ti mismo, de manera que si decides matarla se produciría una inconsistencia con el hecho de que tú hayas podido venir del futuro. Si todo lo que vas a hacer es periódico, es trivial, como lo que sucede en la película ‘Atrapado en el tiempo, no hay ninguna contradicción. La cuestión es si hay situaciones en las que puedes hacer algo interesante que sea consistente».

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo»

«Una posibilidad sería que al viajar al pasado y encontrarte con tu yo más joven rebusques en tus recuerdos para ver si te acuerdas de haber visto a un tipo que se parecía mucho a ti, solo que parecía más viejo, te llamó la atención, y luego te olvidaste de él. Podrías llegar a recordarlo, hipotéticamente, y esta sería una historia posible y compatible. No ha pasado nada. No hay ninguna contradicción. El recuerdo estaba ahí. Lo habías olvidado, pero lo puedes recuperar», puntualiza José Luis.

«Lo interesante de este tipo de viajes en el tiempo es que no son inconsistentes. Sin embargo, el número de historias que son compatibles y no son inconsistentes es mucho más pequeño si tienes el fenómeno de los bucles debido a que hay miles de maneras de estropearlos. O bien de generar una pequeña perturbación que tenga un efecto futuro que impida que entres en el bucle».

Esta ilustración de Álvaro nos muestra la peculiar topología que adquiere un cilindro si lo cerramos sobre sí mismo. Indagar en la geometría del espacio-tiempo es importante para entender mejor las propiedades de los agujeros de gusano.

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo. Para una partícula elemental puede ser fácil porque es tan simple que hace muy pocas cosas. Básicamente lo único que hace es girar sobre sí misma e ir de un lado para otro. Por esta razón, para una partícula viajar hacia atrás en el tiempo es, en vez de ir de A a B, ir de B a A. Y en vez de girar en el sentido de las agujas del reloj, girar en sentido contrario».

«En cualquier caso, no es la misma sensación que tienes cuando ves que una taza de café se cae de la mesa y se desparrama. Si ves este fenómeno hacia atrás en el tiempo ves una cosa muy rara en la que miles de millones de moléculas se ponen de acuerdo de una forma sincronizada para volver a constituir la taza», argumenta el director del IFT.

«Esta es la razón por la que se cree que si alguna vez se pudiesen formar este tipo de bucles para ser consistentes tendrían que dar lugar a historias como la de la película ‘Atrapado en el tiempo’. El problema es que nadie sabe cómo hacer estas cosas, y no es un problema tecnológico; es posible que las leyes de la física lo prohíban. De hecho, los agujeros de gusano que podemos describir conceptualmente no sirven para viajar al pasado. Al menos con los que trabajamos ahora mismo. Hay algunas construcciones que parecen ser compatibles con las teorías que tenemos, pero en ningún caso son atajos».

«Imaginemos que construimos un agujero de gusano para viajar de aquí a Andrómeda utilizando alguno de los modelos conceptuales que por el momento consideramos correctos. Si viajamos por fuera a la velocidad de la luz tardaríamos en llegar dos millones de años, pero si viajamos por el interior del agujero de gusano tardaríamos más tiempo. No son un atajo. Lo que sí podemos demostrar es que si fuésemos capaces de formar un atajo podríamos utilizarlo para viajar hacia atrás en el tiempo, aunque existen indicios de que esa construcción sería inconsistente. Esto significa que si modificamos el agujero de gusano para intentar que sea un atajo, para acortarlo por dentro, llegará un momento en el que colapsará. Y lo destruiremos».

«El origen de este colapso reside en la necesidad de utilizar energía negativa. Y es un recurso muy difícil de conseguir debido a que las partículas elementales tienen energía positiva si no les haces nada. Esto significa que tienes que colocarlas en unas situaciones muy especiales para que tengan energía negativa en unas zonas muy concretas. Sin embargo, la forma en que se curva el espacio cuando tienes energía negativa concentrada provoca que este sistema tienda a colapsar. Tiende a formarse un agujero negro. Cuando intentas manipular demasiado la energía negativa el objeto se precipita hacia el colapso».

En esta ilustración Álvaro ha recreado la forma en que un agujero de gusano conecta dos regiones del continuo espacio-tiempo que pueden estar extraordinariamente distantes.

«Hay un teorema aún sin demostrar conocido como ‘la conjetura de protección cronológica’, que es una hipótesis formulada por Stephen Hawking, que dice que no hay ningún método físico con energía finita que pueda generar curvas cerradas temporales estables de forma consistente. Actualmente la idea que propone suministrar muchísima energía a una máquina capaz de retorcer de algún modo el espacio-tiempo para formar un bucle, que es como funcionaría una máquina del tiempo, no es posible con energía finita».

«Todos los agujeros de gusano que podemos construir hoy de una manera puramente matemática son del tipo de los que no son atajos. Esto significa que ir por dentro es más largo que ir por fuera, por lo que no son muy útiles. Eso sí, parece que se pueden estabilizar. Otra opción son los agujeros de gusano que descubrieron Einstein y Rosen, conocidos como puente Einstein-Rosen, que unen dos agujeros negros. De alguna forma es como si el interior de dos agujeros negros estuviese enganchado por dentro como si fuesen dos hermanos siameses. El problema es que tampoco podemos hacer cosas divertidas con ellas porque no son atravesables. Son agujeros negros, por lo que podemos entrar por uno, pero no podríamos salir por el otro».

«Hay una conjetura, probablemente acertada, que propone que cualquier intento de construir un atajo real en el espacio-tiempo que podamos transformar en un bucle temporal está condenado al fracaso porque toda la zona colapsaría en un agujero negro antes de lograrlo. No habría una forma físicamente correcta de hacerlo a partir de un estado en el que antes no había un bucle y tienes energía finita para conseguirlo. Actualmente hay físicos teóricos que están intentando demostrar este teorema», concluye José Luis con convicción.

El cine de ciencia ficción (a veces) respeta algunas leyes de la física.

No podía concluir mi conversación con estos dos físicos teóricos dejando escapar la oportunidad de preguntarles si hay alguna película de ciencia ficción que les parece razonablemente respetuosa con las leyes de la física. Y sí, como sospechaba, las hay. De hecho, las que nos proponen son algunas de las que los entusiastas de este género cinematográfico más hemos aclamado durante los últimos años. Lo que nos cuenta José Luis es muy interesante:

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Todo lo que sucede en la parte final, cuando el protagonista entra en el interior del agujero negro, es una pura elucubración. No obstante, utiliza un lenguaje que no es del todo trivial gracias en gran medida al asesoramiento de Kip Thorne».

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Hay partes muy bien calculadas, aunque otras no tanto»

«Hay muchas partes de la película que están muy bien calculadas, aunque otras no tanto, como, por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre el planeta que está sometido al intenso campo gravitacional del agujero negro. Si asumimos que ese planeta lleva ahí millones de años lo natural es que esté sometido al mismo efecto que actúa sobre la Luna, por lo que siempre ofrecería la misma cara al agujero negro y no habría mareas».

«Otra película que está muy bien es Gravity’ porque la física de la microgravedad está muy bien hecha, aunque hay partes en las que también le han echado mucha imaginación. También me gusta ‘Marte’ porque la parte de los cálculos que tiene que hacer para sobrevivir tiene sentido, aunque, de nuevo, hay otras partes que no se pueden justificar desde un punto de vista científico. Incluso ‘Atrapado en el tiempo’ ilustra bastante bien la idea de que si tuviésemos una máquina del tiempo casi con toda seguridad sería aburridísima porque estaríamos repitiendo lo mismo constantemente», sentencia José Luis soltando una sonora carcajada.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE I

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Explicar qué dice la física actual acerca de la posibilidad de viajar en el tiempo sorteando las ecuaciones matemáticas y los conceptos más complejos es un auténtico reto. Sin embargo, estamos convencidos de que es posible hacerlo de una forma didáctica que cualquier persona con curiosidad puede seguir sin necesidad de conocer minuciosamente qué propone la teoría general de la relatividad.

Afortunadamente, no hemos abordado este desafío solos; hemos contado con la ayuda de dos físicos teóricos españoles expertos en esta materia. Ambos tienen mucha experiencia en el ámbito de la investigación y una capacidad didáctica que está fuera de toda duda. Álvaro de Rújula es un prestigioso físico de partículas que, entre muchos otros logros, ha dado clase en Harvard y ha liderado la división de física teórica del CERN. Incluso ha tenido la oportunidad de viajar en el tiempo para hablar cara a cara con Albert Einstein (en la ficción y con mucha gracia, claro).

El currículo de José Luis F. Barbón es igualmente impresionante. Este físico teórico es un experto en teoría cuántica de campos, gravedad cuántica y agujeros negros, entre otras materias. Ejerce como investigador en el CSIC, y actualmente dirige el Instituto de Física Teórica (IFT), una institución en la que trabaja mano a mano con Álvaro y otros investigadores. Como estáis a punto de comprobar, ambos tienen una vocación didáctica muy evidente, por lo que sus conferencias (algunas están disponibles en YouTube) son muy disfrutables.

Indagar de una forma rigurosa en la física de los viajes en el tiempo requiere que coqueteamos con la geometría del continuo espacio-tiempo. Y también con la teoría general de la relatividad. Es un terreno profundamente hipotético y especulativo, pero, aun así, la física teórica nos propone algunas respuestas extraordinariamente interesantes. Y sorprendentes. Pero lo mejor de todo es que recorrer este camino de la mano de estos dos físicos es una experiencia irrepetible. Prometido.

Vídeos de xataka – Dailymotion

La velocidad de la luz es absoluta.

No hay mejor forma de iniciar nuestro viaje que intentando afianzar nuestra percepción acerca del continuo espacio-tiempo y repasando la que sin duda es la propiedad más asombrosa de la luz: la invariabilidad de su velocidad en un medio determinado independientemente del estado de movimiento o reposo de la fuente que la emite y del observador. Este atributo es patrimonio exclusivo de la luz, por lo que no lo comparte con ningún otro objeto del universo. Álvaro nos los explica de una forma asequible:

«El espacio y el tiempo son tan fundamentales que podemos hablar de ellos, pero sin llegar a identificar con la máxima precisión qué son en realidad. Podríamos asimilar el espacio a una especie de conjunto de fichas de dominó, de manera que podemos pegar unas a otras en un plano y después colocar otro plano encima construido de la misma manera. Obviamente el espacio realmente no es así, pero este símil puede ayudarnos a entender de alguna forma su naturaleza», puntualiza.

«En cualquier caso, lo primero que podemos hacer es intentar entender la relación que existe entre el espacio y el tiempo. Si tenemos un espacio plano y en él hay dos hormigas podemos dibujarlas en un cierto instante del tiempo, y luego en un instante posterior podemos dibujar un plano encima con las mismas dos hormigas, pero colocadas en posiciones diferentes. De esta forma podríamos construir una especie de sándwich en el que el espacio discurre en la dirección horizontal de mi dibujo, y el tiempo en la vertical».

«No obstante, lo que acabamos de hacer es más que un simple dibujo. Desde finales del siglo XIX y culminando con el trabajo de Einstein de 1905 (la teoría especial de la relatividad), sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz. Si tengo un cohete con un señor dentro que está avanzando a 10 km/h respecto al cohete, y el cohete con respecto a mí que estoy en la Tierra también está avanzando a 10 km/h, el señor con respecto a mí avanza a 20 km/h si tanto él como el cohete se desplazan en la misma dirección».

«Sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz».

«Esta idea es intuitiva, pero, sin embargo, si la velocidad del cohete fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, y la del señor del interior del cohete en relación al propio cohete también fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, al observarlos desde fuera yo creería que el señor avanzaría a una velocidad de 3/4+3/4 de la velocidad de la luz. Es decir, al 150% de la velocidad de la luz, que es una cantidad mayor que la velocidad de la luz. Sin embargo, este cálculo está mal hecho. En realidad, nuestro universo no funciona así. Si hacemos el cálculo correctamente la velocidad total del señor del interior del cohete con respecto a mí será un poco inferior a la velocidad de la luz», concluye Álvaro.}

Esta ilustración elaborada por Álvaro refleja la suma de velocidades que hemos descrito en el ejemplo del cohete cuando ambos objetos se desplazan a una velocidad inferior a la de la luz.

José Luis prosigue la explicación de Álvaro proponiéndonos otro experimento mental que también puede resultarnos útil para interiorizar esta crucial propiedad de la luz antes de continuar nuestro viaje:

«En la física a la que estamos acostumbrados no pensamos que el ritmo de un reloj dependa de su movimiento. Si sincronizamos dos relojes y nos llevamos uno en un viaje en tren para posteriormente volver a reunirlos, el desplazamiento a cierta velocidad de uno de ellos no parece tener ningún efecto en la sincronización. En la física newtoniana, la de antes de la relatividad, el tiempo es absoluto. Esto significa que el ritmo de un reloj ideal que ni se atrasa ni se adelanta es el mismo en todas partes. Es universal. No depende de dónde está el reloj, y tampoco de su estado de movimiento».

«Para describir los fenómenos de nuestra vida cotidiana no necesitamos cambiar esta hipótesis simplificadora. Sin embargo, lo que descubrió Einstein es que esto no es correcto. A finales del siglo XIX los físicos se pusieron a estudiar con más detalle la luz, y se dieron cuenta de que su velocidad es rara porque es absoluta. Esto quiere decir que da igual cómo la midas, e incluso si te mueves respecto a la fuente, o si es la fuente la que se mueve respecto a ti; siempre obtienes la misma velocidad. Esto para ellos fue muy chocante porque todas las velocidades son relativas. Si voy por la autopista y un coche me adelanta lo veo adelantarme despacio, pero si estoy quieto en el arcén lo veo pasar a toda velocidad», asevera José Luis.

«Al combinarlas las velocidades se suman o se restan, pero que haya un objeto, que es la luz, con una velocidad absoluta es chocante. Los experimentos indicaban que esto es así, pero no se entendía. Einstein observó que, efectivamente, el espacio es obviamente relativo en el sentido de que la distancia que recorre un objeto depende del lugar desde el que estoy mirándolo. Si voy al encuentro de ese objeto la distancia que me separa de él es más corta. Esto significa que el espacio es relativo desde el punto de vista del observador. A partir de esta reflexión Einstein concluyó que si el espacio es relativo y el tiempo es absoluto, entonces su cociente es relativo».

«En este contexto si quiero que el cociente entre el espacio y el tiempo para un cierto fenómeno sea un valor absoluto tengo que hacer el tiempo relativo también. De esta forma las dos relatividades, la del tiempo y la del espacio, se cancelan. Einstein se dio cuenta de cómo debe variar el tiempo de acuerdo con el estado de movimiento del observador para que la velocidad de la luz sea siempre la misma. Esto es, en definitiva, lo que se observaba en los experimentos. A partir de aquí en vez de intentar demostrar que la luz tiene una velocidad absoluta, algo que parece imposible a partir de la teoría newtoniana, decidió asumir que existe una velocidad absoluta y comprobar si esto es consistente con todo lo demás».

«Entonces se dio cuenta de que la física no se destruía ni se volvía inconsistente. De hecho, se percató de que podía reconstruir todo su armazón asumiendo que existía una velocidad absoluta y sin que por ello se produjesen inconsistencias. Lo único que sucedía era que había unas fórmulas que tenían unas modificaciones que se hacían visibles a velocidades cercanas a la de la luz. Cuanto más rápido iba un objeto comparado con la velocidad de la luz, más se parecía su movimiento al de la luz, y más efectiva era la relatividad del tiempo desde el punto de vista de que los relojes no marchan igual si se están moviendo».

«La clave es que para encajar todo esto Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso. Si estás en uno de ellos, aunque estés parado, el ritmo con el que transcurre el tiempo es más lento. Si pasas una temporada cerca de un agujero negro el tiempo para ti transcurrirá más despacio que para alguien que está en la Tierra. Simplemente vivimos en un mundo que tiene estas propiedades. Podríamos vivir en un mundo newtoniano, pero no es el caso. Como la velocidad de la luz es absoluta y es finita, pasan estas cosas», concluye José Luis sin disimular su entusiasmo.

«Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso».

Los viajes en el tiempo hacia el futuro y el principio de equivalencia.

«La existencia de una velocidad máxima nos ha obligado a cambiar nuestras ideas acerca del espacio y el tiempo. De hecho, esto es lo que describió Einstein en 1915 con su teoría general de la relatividad. A partir de aquí podemos observar que viajar al futuro es fácil. Si observamos el reloj de un piloto de avión que acaba de dar una vuelta a la Tierra y lo comparamos con el de su hermano gemelo que se quedó en casa, veremos que el del piloto va retrasado a pesar de que inicialmente estaban sincronizados. En cierto sentido este último ha viajado al futuro de su hermano gemelo», expone Álvaro.

«Parece absurdo, pero este experimento se ha hecho y funciona perfectamente. De hecho, se repite todos los días miles de veces a causa del GPS. Los satélites de esta red para localizarnos tienen que tener en cuenta que como se están moviendo respecto a nosotros sus relojes se retrasan respecto al nuestro. De esta forma, llevando esta idea al extremo el piloto podría viajar muy deprisa y volver cuando su hermano gemelo tiene 80 años y él solamente tiene 30. Este efecto no solo es posible, sino que se demuestra todos los días millones de veces».

Cuando no se ve sometida a un campo gravitacional muy intenso la luz sigue una trayectoria recta a través del continuo espacio-tiempo, pero bajo el influjo de un campo gravitacional como el de la Tierra su trayectoria se curva ligeramente.

«Imaginemos que regresamos a nuestro cohete en el vacío y vemos en su interior al astronauta flotando debido a que no se ve afectado por la acción de ninguna fuerza. Si el cohete empieza a acelerar y colocamos debajo de los pies del astronauta una báscula comprobaremos que ya no marca cero como cuando el astronauta flotaba; marcará, por ejemplo, 75 kg, debido a que el cohete está acelerando con la misma aceleración que la gravedad sobre la Tierra».

«Esta observación fue la que llevó a Einstein a formular la hipótesis conocida como principio de equivalencia, que nos dice que la aceleración en un espacio lo suficientemente pequeño y la gravedad son lo mismo. Esto significa que la gravedad es un aspecto de la aceleración, y la aceleración está íntimamente relacionada con la gravedad», nos explica Álvaro con el propósito de que reparemos en uno de los principios fundamentales de la relatividad general.

La materia curva el espacio-tiempo.

Álvaro nos propone que continuemos adelante indagando un poco más en la relación que existe entre la materia y el continuo espacio-tiempo. Y para hacerlo nos sugiere un nuevo experimento mental muy sencillo:

«Si dibujamos un triángulo en un plano por más o menos alargado que sea sus ángulos siempre sumarán 180 grados. Esta es la propiedad que tiene un espacio plano. Sin embargo, si dibujo un triángulo sobre un espacio con geometría curvada, como, por ejemplo, la superficie de una esfera, sus ángulos sumarán 270 grados. Una de las predicciones de la teoría de la relatividad nos dice que la luz puede ser desviada por un objeto que tiene masa, de manera que podemos tomar tres puntos del espacio para formar con ellos un triángulo, colocar en cada uno de ellos un láser y enviar un haz de luz de uno a otro para conectarlos con rayos de luz en línea recta».

Earth 001

Los ángulos de un triángulo sobre un espacio plano suman 180 grados, pero sobre un espacio curvado suman 270 grados. Los objetos con masa o energía actúan sobre la estructura del espacio-tiempo curvándolo.

«Lo curioso es que si ahora coloco la Tierra, que es un objeto con una gran masa, en medio de estos puntos provocaré que la luz se curve un poco, de manera que los ángulos que describían los haces de luz serán un poco mayores que los ángulos iniciales. La suma de los tres ángulos cuando la luz viaja en un espacio curvado ya no será 180 grados; será una cifra algo mayor que esta cantidad. Esta es la forma en que cualquier objeto que tenga masa o energía actúa sobre la estructura del espacio-tiempo, provocando que sea curvada y no plana», concluye este físico de partículas.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

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