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Cruzando agujeros de gusano: de la muerte al viaje cósmico

عبور از کرم‌چاله‌ها: از مرگ تا سفرهای کیهانی

¿Le gustaría deslizarse rápidamente por un agujero de gusano? Si desea regresar de un viaje a un agujero de gusano, necesita condiciones gravitacionales extrañas. ¡Se puede imaginar que el agujero de gusano es como el código de trampa de los juegos de computadora para la estructura del espacio y el tiempo! También es posible que desee saltar de un sistema estelar a otro sin cansarse ni sudar. Pero primero, asegúrese de que su agujero de gusano sea transitable y reversible.

“Cualquier pasajero que intente cruzar un agujero de gusano con el que no esté satisfecho será aplastado por el colapso de un túnel en el interior”, dijo a WordsSideKick.com Joao Rosa, físico de la Universidad de Aveiro en Portugal.

Rosa intenta crear un agujero de gusano estable y permeable; Un agujero de gusano que se puede atravesar de manera segura sin colapsar la teoría del pasaje o atrapar a sus ocupantes. Recientemente se dio cuenta de que esto es realmente posible si mejoramos nuestra comprensión de la gravedad.

El problema de la permeabilidad

Hacer agujeros de gusano en el papel parece engañosamente fácil. Empezamos con la teoría de la gravedad. En la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad define la relación entre materia y energía y espacio y tiempo. El truco para hacer un agujero de gusano es encontrar una configuración entre la materia y la energía que te permita crear un túnel. En la investigación, este túnel generalmente se llama “garganta de agujero de gusano” y se puede usar para hacer un puente entre dos puntos alejados del espacio.

Esta garganta generalmente puede ser tan larga o tan corta como desee; Pero los agujeros de gusano atractivos ocurren cuando la garganta es mucho más corta de lo habitual entre los dos puntos, lo que hace que el agujero de gusano sea un atajo conveniente. Más interesante aún, los agujeros de gusano también pueden actuar como máquinas del tiempo, enviándote al futuro o al pasado, dependiendo de su construcción. La idea de un atajo tan tentador ha estado en la mente de científicos y escritores de ciencia ficción durante décadas.

“La posibilidad de visitar otras estrellas (o incluso otras galaxias), encontrar posibles civilizaciones espaciales extraterrestres y poder retroceder en el tiempo o no esperar al futuro son parte de la imaginación humana”, dijo Rosa a WordsSideKick.com en un correo electrónico. “Los agujeros de gusano proporcionan una solución relativamente simple y única a estos problemas”.

Sin embargo, los agujeros de gusano basados ​​en la relatividad general tienen un problema importante: no son realmente pasables. Las entradas de los agujeros de gusano de la relatividad general están ocultas detrás de los horizontes de eventos, que son barreras unidireccionales en el espacio; Esto significa que si vas a entrar en el agujero de gusano, nunca podrás salir de él y, como resultado, la permeabilidad ha fallado.

Otro problema es que son ridículamente inestables. En el momento en que un solo fotón o partícula de luz entra en la garganta, todo el agujero de gusano colapsa catastróficamente antes de salir.

Nueva atracción

Para resolver estos problemas en la relatividad general y estabilizar un agujero de gusano, un viajero cósmico debe hacerlo con materiales extraordinariamente extraños; Una forma de materia que tiene energía negativa o masa negativa. Una masa negativa (también conocida como sustancia extraña) es exactamente lo que parece: si algo pesa menos de 10 libras, tiene una masa negativa. Los científicos no han visto una masa negativa en ningún lugar del mundo. Mientras tanto, la posibilidad de lograr energía negativa es un poco mayor; Condiciones en las que la energía en un lugar particular es negativa en relación con su entorno, pero solo se puede lograr a escala microscópica y cuántica.

“La presencia de esta sustancia es necesaria porque evita que el agujero de gusano caiga sobre el pasajero, pero también es problemática”, dice Rosa. Esto indica una densidad de energía promedio negativa; “Propiedades extraordinariamente raras de la materia en el universo que sólo se pueden ver en condiciones muy específicas a nivel cuántico”.

Dado que tal sustancia es tan rara, parece imposible en nuestro mundo hacer un agujero de gusano completo con esta extraña sustancia.

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Pero todos estos debates sobre los agujeros de gusano se basan en la teoría de la relatividad general, y aunque esta teoría de la gravedad ha superado con éxito todas las pruebas observacionales y experimentales durante el último siglo, sabemos que la relatividad general no tiene la última palabra en la gravedad. La relatividad no es capaz de describir los centros negros de los agujeros, los primeros momentos del universo y la conexión entre ella misma y la física cuántica.

Entonces, tal vez una nueva y mejorada teoría de la gravedad permitiría que se formaran agujeros de gusano.

Hacer un viaje

Esto es exactamente lo que Rosa exploró en un nuevo artículo. Un artículo publicado en línea el 29 de julio en la preedición de arXiv Magazine; La versión preimpresa significa que este estudio aún no ha sido revisado por colegas en el campo.

Rosa utilizó una forma optimizada de gravedad llamada “Gravedad métrica palatina de compuesto y general”. Esta teoría se basa en la relatividad general, pero permite una mayor flexibilidad en la relación entre la materia y la energía y el espacio y el tiempo.

Investigaciones anteriores han demostrado que en esta teoría modificada, los agujeros de gusano permeables son posibles pero aún requieren energía negativa fuera de la garganta del agujero de gusano. Rosa descubrió que colocando capas en las entradas de los agujeros de gusano con dos conchas delgadas de material ordinario, era posible atravesarlas sin necesidad de energía negativa.

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“Lo que sucede es que si se corrige la gravedad, los efectos gravitacionales necesarios para asegurar la permeabilidad del agujero de gusano ocurren naturalmente, y ya no necesitamos una sustancia extraña (sustancia cargada negativamente) para lograr este objetivo”, explica.

Pero luego Rosa quiere probar esta teoría particular de la gravedad modificada. “Este es sólo un paso muy pequeño hacia el objetivo final”, escribió. “Los datos y las observaciones experimentales (por ejemplo, las ondas gravitacionales y la trayectoria de las estrellas cerca del centro de la Vía Láctea) deberían usarse ahora para probar y validar estas teorías (espero)”.

Si bien la relatividad general ha explicado hasta ahora todas las medidas de la gravedad (incluidas las ondas gravitacionales y la vecindad de los agujeros negros), la historia no ha terminado. Las observaciones futuras pueden encontrar una brecha en esa teoría respetable, y si la gravedad palatini-métrica general combinada explica mejor las observaciones cósmicas, es posible que se formen agujeros de gusano para viajar.

Pero las preguntas no terminan ahí. Los agujeros de gusano también pueden actuar como máquinas del tiempo. Por lo tanto, una solución adecuada para el agujero de gusano significa que es posible viajar en el tiempo al pasado; Lo cual, por supuesto, crea este tipo de problemas complejos (como el famoso problema de la “paradoja del abuelo” y las preguntas sobre la causalidad). Si estamos convencidos de que pueden existir agujeros de gusano transitorios, no solo nuestros sueños de ciencia ficción se harán realidad, sino que nuestra comprensión de la física se anulará.

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