Sunday, August 12, 2007

La estructura del tiempo y los viajes temporales

Resumen.

Se hace un análisis de la estructura y la mecánica del Tiempo, en base a la evolución histórica de las Hipótesis existentes, principalmente las reflexiones de Einstein y sus seguidores en base a la Relatividad, el concepto del espacio-tiempo curvo y los Agujeros de Gusano Einstein-Bosen. Hasta la Conjetura de la Protección Cronológica de Hawking. También se analiza el concepto en base a la Hipótesis Transdimensional del autor, que establece una relación directa entre gravedad y tiempo en un plano ínter dimensional. En base a estas, se hace una especulación sobre la factibilidad del viaje en el tiempo.

LA ESTRUCTURA DEL TIEMPO Y LOS VIAJES TEMPORALES
La Estructura del Tiempo.
Conceptos Históricos sobre el Concepto Tiempo.

El concepto del Tiempo como una línea, se remonta a los
filósofos hebreos y a los Iraní Zoastrianos. Algunos filósofos romanos, como Séneca concibieron el tiempo como una línea. Platón y otros filósofos griegos y romanos creían que el Tiempo era un movimiento y que este movimiento era lineal, pero cíclico.
Los teólogos islámicos y cristianos adoptaron los conceptos hebreos-zoroatrianos del tiempo lineal con
el universo creado en un determinado momento en el pasado.
Aristóteles dudó de la existencia del tiempo, pero decía que el tiempo era "el número de movimientos respecto al antes y después, y su continuo.".
Aristóteles asociaba el tiempo con los cambios: "El tiempo es la medida del cambio", y estableció que no podía haber tiempo separado del cambio.

En el Siglo 17, Isaac Barrow, discípulo de Newton, refutó la idea de Aristóteles de que el Tiempo estaba relacionado con el cambio, diciendo que el tiempo era algo que podía existir independientemente del movimiento o cambio. Que el tiempo existía aún antes que Dios creara la materia del Universo. Barrow desarrolla el concepto de Newton que el espacio y el tiempo forman un "contenedor" de todos los eventos infinitamente grande, y que este "contenedor" existe con o sin los eventos.
El espacio y el tiempo no serian sustancias
materiales según Barrow, pero serian "parecidas" a sustancias que no dependen de la materia o el movimiento.
Leibniz refutó este concepto explicando que el tiempo no puede existir sin los eventos actuales. Según el, Newton sobreestimó el hecho que el tiempo necesariamente envuelve un "ordenamiento" de cualquier par de eventos no simultáneos. Es por esto que, para decirlo de algún modo, el tiempo "necesita" los eventos.


En el Siglo 18, Kant expuso que el tiempo y el espacio eran formas que la mente proyecta sobre las cosas en si mismo. El opinaba que nuestra mente estructura nuestras percepciones de acuerdo con la Geometría Euclidiana y el tiempo era la estructura mental de una línea matemática. La idea de Kant es importante en éste estudio, porque sugiere implícitamente, que el tiempo es un tipo de fenómeno conceptual y que posiblemente la mente no tiene una percepción directa del tiempo sino una habilidad de experimentar cosas y eventos en el tiempo. También es importante porque, con el descubrimiento de la Geometría No Euclidiana en 1820, algunos filósofos dijeron que Kant se había equivocado en este asunto, pero la idea general se mantiene a través, ahora, de la percepción no euclidiana del espacio y tiempo.

En 1924, Reichenbach define el orden del Tiempo en términos de sus causas posibles. De esta manera establece la asimetría del tiempo. La asimetría se debe al hecho que los procesos o eventos que surgen de un centro común, tienden a estar relacionados unos con otros, pero si se enfocan estos procesos o eventos en dirección contraria (hacia el centro) no se relacionan.
En el Siglo XX, Godel y otros, descubrieron las
soluciones para las ecuaciones de Einstein para la teoría de la Relatividad General, lo que llevó a conceptuar, matemáticamente, la existencia de curvas o rizos en la línea del tiempo. Estor "Rizos causales" o "Closed Timelike Curves", establecían, teóricamente, la posibilidad de que algunas líneas de tiempo retrocedieran al pasado.
El Tiempo de una manera general se puede definir como la percepción a trabes de la
conciencia del desarrollo integrado de los fenómenos físicos con que estamos relacionados. En este aspecto, el concepto de Aristóteles sobre el tiempo es indiscutible ya que, de cualquier modo, seria imposible probar lo contrario, o sea la existencia del tiempo sin la mente.

El Tiempo existe o no existe.

La reflexión inicial sobre este problema se debe basar lógicamente en la suposición de que el tiempo existe o no existe.
Los filósofos del tiempo tienen opiniones diversas sobre el asunto. Opinan que existen diferencias ontologicas entre el presente, pasado y futuro. Los llamados "Presentistas" arguyen que necesariamente sólo los objetos y experiencias presentes son reales, y sólo somos concientes de reconocer la realidad de nuestras experiencias presentes.


La Teoría del Universo Creciente dice que tanto el pasado, como el presente son reales, pero el futuro no es real. Finalmente la Teoría del Universo en Bloque o "Eternalismo" propone que no existen diferencias ontologicas entre el pasado, presente o futuro.
En algunas hipótesis se expone que el tiempo no existe físicamente, y que sólo es alguna especie de ilusión o una impresión alterada de una serie de fenómenos físicos, que nuestros sentidos y nuestra mente interpretan y que se desarrollan en nuestra realidad.
O sea que se especula sobre la existencia del tiempo en el sentido de que éste existe sólo porque es percibido por la conciencia humana, y no existiría sin ésta percepción, por lo que realmente no existiría físicamente, sino como una abstracción mental necesaria para que las dimensiones de la materia formen la realidad.


Algunos filósofos como Zeno y McTaggart opinan que el tiempo es "Nada, pues no existe". En una línea similar, a principios del siglo XX, el filósofo inglés Bradley, opinaba: "El tiempo, como el espacio, no son reales, pero son de apariencia contradictoria...el problema desafía la solución...". De manera general, los filósofos opinan que el tiempo no existe.´
En las Hipótesis sobre el tiempo tenemos la que dice que el tiempo, por
lógica, no existe, Ya que el Pasado, al ser una realidad pasada, no existe; el Presente es un punto en movimiento, en flujo constante; y el Futuro es algo que aun no acontece, por lo que tampoco existe. Esto, por supuesto, se relaciona con la percepción de la conciencia.

El Físico Paúl Davies ha expuesto la hipótesis que el tiempo existe como una dimensión, pero que su "movimiento" es una ilusión. O sea, que de hecho, el tiempo no existe.
Finalmente, en el aspecto puramente físico, se plantea que el tiempo no podría existir sin la materia. La Hipótesis básica del Big-Bang supone que antes del evento, en nuestro universo no existía la materia y por ende, no existía el tiempo. No había una realidad. Esto sólo podría ser aceptado si se acepta el concepto de la "nada absoluta", ya que aún si sólo existiera una "sopa" de partículas subatómicas, la masa acumulada de estas seria muy alta y habría "tiempo".
Según éste concepto, al principio del
Big Bang, el tiempo existente seria "pequeño", o "lento", y su tamaño o velocidad se iría incrementando a medida que se fuera formando la materia del universo, hasta llegar al "nivel" de nuestros días.

Si desarrollamos esta idea, entonces el tiempo no es estable en ningún "momento", y a medida que el universo se desarrolle o "expanda", el tiempo también lo hará. Sin embargo, este fenómeno no puede ser percibido por nosotros debido a su magnitud, o porque existe un mecanismo de la conciencia humana que ajusta automáticamente el tiempo a nuestra realidad.
Este concepto también implicaría que si el universo se expandiera de manera infinita, el tiempo también lo sería. De otra forma, si el Universo empezara a contraerse, como mencionan algunas
teorías, el Tiempo también se contraería, volviendo en un momento dado a un punto sin materia ni tiempo, que seria el origen del Big Bang.

La Mente y el Tiempo.

Aristóteles reflexionó sobre la metafísica del tiempo. ¿Si no existe la mente, el tiempo tampoco existiría? "Debemos preguntarnos: ¿Si la mente no existe, el tiempo puede existir o no? porque si no hay nadie que perciba esto, no habrá nada que percibir." Aristóteles no contesta esta pregunta directamente porque dice que la respuesta depende si el tiempo es el número de movimientos concientes, o sólo la capacidad de la conciencia de percibir el número de movimientos. Esta distinción de Aristóteles es la base del moderno concepto de "tiempo psicológico" y "Tiempo Físico".

San Agustín tiene una opinión subjetiva del Tiempo. El dice que el tiempo no es nada en realidad, pero que existe sólo en la percepción mental de la realidad. Henry de Gent y Giles de Roma opinaban que el tiempo existe en la realidad como un continuo independiente de la mente, pero que sólo la mente puede distinguir entre el "antes" y "después". En el Siglo 11, el filósofo persa Avicena, dudó de la existencia física del tiempo, argumentando que el tiempo sólo existe en la conciencia y la memoria.

LA CONCIENCIA Y EL TIEMPO.

Para comprender estos planteamientos es necesario utilizar nuevos términos. El tiempo pre-conciencia es el tiempo que es parte de los procesos físicos
producto del caos de a creación de cada universo. Posiblemente similar al Tiempo de Plank.
El tiempo conciente es el tiempo pre-conciencia más la percepción de la conciencia de la realidad.
Esta percepción es intuitiva y la mayor parte inconsciente, determinada solo por la
observación y deducción de los eventos cercanos. En este nivel, la conciencia no tiene acceso a la pre-conciencia, sino que se comporta como una adenda interactiva.
En Tiempo Post-Conciencia es el T-conciencia con acceso al T-Preconciencia y solo existe en condiciones de la conciencia del concepto complejo del tiempo (Supra-conciencia). En el contexto general de estas hipótesis las tres formas de Tiempo, pasado, presente y futuro, existen simultáneamente.

Los Conceptos de Einstein y el Tiempo.
La Relatividad.

En la Teoría de la Relatividad, Einstein estableció que el factor tiempo era una dimensión a ser considerada en los cálculos físicos y este factor se alteraba con la velocidad de la masa. Pero curiosamente nadie ha explicado la contradicción lógica que supone que la propia
luz, que es una forma de materia no se afecte temporalmente al moverse a la velocidad establecida. La propia Teoría de la Relatividad, al admitir que la velocidad de la luz es una constante, se contradice, ya que al afectarse el factor Tiempo deja de ser una constante.

A pesar de esto, algunos piensan que la Teoría de la Relatividad establece la posibilidad de viajar en el tiempo, pero, de ser completamente cierta esta teoría, realmente el fenómeno no tendría que ver con el "Viaje" en el Tiempo, sino con la variación ( Relatividad ) del tiempo cuando un objeto que se acerca o alcanza la velocidad de la luz.

Si fuera posible que una nave con seres humanos, viajaran a una velocidad próxima o la de la propia luz, el tiempo para esta se volvería más lento o se detendría. Pero ni la nave, ni su tripulación viajaran en el tiempo. Además, hay que considerar "dificultades técnicas" en esta hipótesis, ya que al alcanzar la velocidad de la luz, tanto la nave como su tripulación se convertirían en una sopa de fotones, O "materia exótica" o sea un tipo de materia que tiene densidad negativa y que solo existe a velocidades cercanas a la luz.

También podemos especular que si algún tipo de materia alcanzara la velocidad de la luz, el espacio entre sus átomos alcanzaría la "medida" Plank-Wheeler y se convertiría en "Espuma quántica".
Y además, aunque sólo alcanzaran, por ejemplo un 75% de la velocidad de la luz, seria casi imposible desacelerar la nave a su velocidad inicial sin recorrer una distancia igual a la recorrida en la aceleración, sin contar que estos dos procesos requerirían de cantidades colosales de energía.
Y si aún, después de todo esto, esta nave regresara intacta a
la Tierra, los tripulantes se darían cuenta que realmente no han viajado en el tiempo, sino que el tiempo para ellos fue mas lento, y que la tierra que dejaron al partir, será decenas de miles de años mas vieja.

La Curvatura del Espacio-Tiempo.

Einstein visualizó la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo causada por la materia en si, lo que se opone a la idea de Newton de la
fuerza actuando a la distancia. Aunque los objetos trataran de moverse a través del espacio-tiempo en línea recta, esta trayectoria parecería curva.
El Concepto de la Curvatura del Espacio-Tiempo, planteado en la Teoría de la Relatividad General por Einstein, viola la noción de Euclides y Minkowski de la geometría. Según este concepto, dos líneas paralelas pueden cruzarse en un "momento" dado.

Los Agujeros de Gusano.

La Teoría de los Agujeros de Gusano (Einstein –Rosen, también conocido como el puente de Einstein-Rosen, es un aspecto topológico hipotético del espacio tiempo que es esencialmente un atajo desde un punto del universo a otro punto en el universo, permitiendo el viaje entre ambos de una forma más rápida de la que le tomaría a la luz en realizar el mismo viaje a través del espacio normal. Los agujeros de gusano se presentan como soluciones para las ecuaciones de Einstein en la teoría general de la relatividad cuando se aplican a los agujeros negros. De hecho, surgen tan seguida y fácilmente en este contexto que algunos teóricos se sienten inclinados a creer que eventualmente puedan encontrarse o fabricarse contrapartes y, quizá, ser utilizados para viajes más rápidos que la velocidad de la luz. La teoría de los agujeros de gusano se remonta a 1916, poco después de que Einstein publicase su teoría general, cuando Ludwig Flamm, un físico Vienés desconocido, se fijó en la más simple y teórica forma posible de un agujero negro – el agujero negro Schwarzschild – y descubrió que las ecuaciones de Einstein permitían una segunda solución, ahora conocida como agujero blanco, que se encuentra conectado a la entrada del agujero negro por un conducto de espacio tiempo. La "entrada" del agujero negro y la "salida" del agujero blanco podrían estar en diferentes partes del mismo universo o en diferentes universos.


En 1935, Einstein y Nathan Rosen estudiaron más a fondo la teoría de las conexiones intra- o inter-universo en una presentación (1) cuyo propósito era el de explicar las partículas fundamentales, tales como electrones, en términos de túneles de espacio-tiempo unidos por líneas de fuerza eléctricas. Esto dio paso al nombre formal de puente Einstein-Rosen a lo cual más tarde el físico John Wheeler se referiría como "agujero de gusano" (el también acuño los términos "agujero negro" y "espuma cuántica").

La presentación de Wheeler en 1955 (3), trata sobre los agujeros de gusano en términos de entidades topológicas denominadas "geones" e incidentalmente provee el primer diagrama (ahora muy familiar) de un agujero de gusano como un túnel que conecta dos aberturas en diferentes regiones del espacio tiempo. Sin embargo, antes de que Einstein muriera, se vio frente a un embarazoso problema., Kurt Goedel, uno de los más grandes Lógico Matemático que han existido, encontró una nueva solución a las propias ecuaciones de Einstein ¡que permitían el viaje en el tiempo!

El "río del tiempo" ahora tenía remolinos en los cuales podría curvarse sobre sí mismo en un círculo. La solución de Goedel era bastante ingeniosa: postuló un Universo repleto de un fluido rotante. Cualquiera que anduviese a lo largo de la dirección de rotación se encontraría de vuelta en el punto inicial, ¡pero antes en el tiempo! En sus memorias, Einstein escribió que estaba preocupado porque esta ecuación contenía soluciones que permitían el viaje en el tiempo. Pero por fin concluyó: el Universo no rota, se expande (es decir como en la Teoría del Big Bang) y por esto la solución de Goedel podría ser desestimada por "razones físicas". (Aparentemente, si el Big Bang fuese rotacional, ¡sería posible viajar en el tiempo por el Universo!).El interés en los agujeros de gusano navegables tomó auge a continuación de la publicación de un escrito en 1987 de Michael Morris, Kip Thorne, y Uri Yertsever del Instituto de Tecnología en California quienes averiguaron de que tal viaje podría ser posible si un agujero negro pudiese ser mantenido abierto el suficiente tiempo para que una nave espacial (o cualquier otro objeto) pasase a través de el, concluyeron que para mantener un agujero de gusano requeriría de materia con una densidad de energía negativa y una presión negativa mayor - mayor en magnitud que la densidad de la energía. Tal materia hipotética es denominada materia exótica. Aunque la existencia de la materia exótica es especulativa, se conoce una manera de producir energía de densidad negativa: el efecto Casimir. Como fuente de su agujero de gusano, se volvieron hacia el vacío cuántico. "El espacio vacío" en su más mínima escala. Resulta ser que no está vacío sino que hierve con violentas fluctuaciones en la mismísima geometría del espacio-tiempo.

A este nivel de la naturaleza, se cree que ultra pequeños agujeros de gusano están continuamente apareciendo y desapareciendo. Sugirieron que una civilización lo suficientemente avanzada podría expandir uno de esos pequeños agujeros hasta un tamaño macroscópico añadiéndole energía. Entonces el agujero podría ser estabilizado utilizando el efecto Casimir colocándole dos esferas súper conductoras cargadas en las bocas del agujero. Finalmente, las bocas podrían ser transportadas a regiones bastamente separadas en el espacio para proporcionar una forma de comunicación y de viaje más rápido que la luz. Por supuesto que, el anterior planteamiento no está exento de sus dificultades, una de las cuales es que la potencia de las increíblemente necesarias fuerzas para mantener las bocas del agujero de gusano abierto podrían destrozar a cualquiera o cualquier cosa que tratase de pasar a través de ellas.

En un esfuerzo por diseñar un ambiente más benigno para los viajeros que utilizasen estos agujeros, Matt Visser de la Universidad de Washington en St Louis concibió un arreglo bajo el cual la región de espacio tiempo de una de las bocas de estos agujeros es plano (y por lo mismo libre de fuerzas) pero enmarcado por "puntales" de materia exótica que contiene una región de curvatura muy aguda (6). Visser visualiza un diseño cúbico, con conexiones de bocas de agujero espacio-plano en las esquinas cuadradas y cadenas cósmicas en las orillas.
Cada cara del cubo puede conectarse para hacer cara con otro cubo de agujero de gusano, o bien las seis caras del cubo pueden conectar con seis diferentes caras de cubo en seis localizaciones separadas.


Es un hecho que la Ciencia y la Tecnología actual hacen imposible la construcción de Agujeros de Gusano artificiales. Otra es que puedan ocurrir en forma natural. David Hochberg y Thomas Kephart de la Universidad Vandebilt han descubierto que, en los primeros instantes del Universo, la propia gravedad puede haber dado lugar a regiones de energía negativa en las cuales pueden haberse formado agujeros de gusano auto estabilizados. Dichos agujeros, creados durante el Big Bang, pueden estar por ahí hoy en día, distanciándose en pequeñas o grandes distancias en el espacio.

El problema de los Agujeros de Gusano, "Naturales", además de que, obviamente se encuentran a distancias imposibles de alcanzar con nuestra tecnología actual, se desconoce totalmente a donde conducen. Hay que recordar que la Hipótesis de Einsten-Bose plantea la posibilidad de los agujeros de gusano, pero con la posibilidad de que estos no tengan su "salida" en este mismo universo, sino en otro.

Actualmente, de acuerdo con algunos físicos como el Israelí Amos Ori, de acuerdo con las teorías de Einstein, el espacio puede ser torcido lo suficiente para crear un campo gravitacional local que tendría forma de rosquilla (Dona.) de "tamaño arbitrario". Las líneas del campo gravitacional circularían alrededor de la rosquilla de modo que el espacio y el tiempo se curvarían o se doblarían sobre si mismas. En teoría sería posible viajar al pasado de antes que la máquina del tiempo fuese construida. Básicamente, la teoría de la "rosquilla gravitacional" es una variación de los "Agujeros de Gusano".

Algunos físicos como el Australiano Paúl Davies, opinan que esta idea no es posible debido a la inestabilidad del núcleo compacto de vació que se formaría en la rosquilla. Debido a que las curvas de tiempo cercanas que se formarían son inherentemente inestables a las fluctuaciones quánticas. La inmensa energía que se forma dentro de la rosquilla ocasionaría su destrucción en un instante. Sin embargo, el físico Kip Thorne, ha especulado que alguna forma de "materia antigravedad exótica" podría usarse para estabilizar la rosquilla y mantener el agujero de gusano abierto.

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