24 de julio de 2012

Agujeros de Gusanos



AGUJEROS DE GUSANOS


El Puente de Einstein – Rosen.-


   
Los hoyos negros nos presentan otra peculiaridad:
Ya en el año 1935 Albert Einstein y Nathan Rosen han demostrado, que la teoría de la relatividad permite la presencia de “puentes”, Puentes Einstein-Rosen en el espacio tiempo, que hoy día llamamos Agujeros de Gusanos. Estos agujeros de gusanos pueden ser causados por un hoyo negro, que se conecta, a través de estos, con un hoyo blanco ú otro hoyo negro, que se encuentra muy lejos en algún lugar en el universo. Representa un atajo en forma de un túnel entre dos objetos, alejados entre si en el cosmos.

    Podríamos ingresar ahora en un hoyo negro y con su succión llegaríamos a  una singularidad, condicionada por la rotación, pero no llegaríamos allí. Hoyos negrosgiratorios podrían mostrar, en vez de una singularidad de punto, una singularidad anillada. Así nuestro viaje pasaría por el canal de unión de ambos hoyos.  Según un cálculo matemático (más bien dudoso) podría ser posible acercarse a hoyos negros  muy masivos (> 10 000 masas solares), quedando ilesos, porque aquí la carga gravitacional se reduce supuestamente a menos de 15 G., con lo cual las mareas podrían ser perfectamente soportables.

    Como fuese, y ya descrito de las maneras más coloridas en muchas novelas de ciencia ficción, desgraciadamente  este viaje no tendría nada de placentero.  



 De hecho lleva directamente  y sin retorno al pasado, pero uno debería apurarse bastante, porque el puente Einstein-Rosen (izquierda) tiene una vida extremadamente corta y se estrangula rápidamente hasta formar una singularidad (derecha)   

Esto fue nuevamente confirmado por los físicos John Wheeler y Robert Fuller en los años sesenta. El agujero de gusano, según esto, se colapsa por su propia fuerza de gravedad, en forma tan rápida que ni la luz lograría pasar, porque la más mínima interferencia, incluso un fotón, podría gatillar este proceso.


Esto fue nuevamente confirmado por los físicos John Wheeler y Robert Fuller en los años sesenta. El agujero de gusano, según esto, se colapsa por su propia fuerza de gravedad, en forma tan rápida que ni la luz lograría pasar, porque la más mínima interferencia, incluso un fotón, podría gatillar este proceso.


Energía Negativa.


 Pero, sin embargo parece existir una salida a este dilema:

Por principio los agujeros de gusanos, también se pueden “construir” sin hoyos negros y que sean lo suficientemente grandes y estables. La palabra mágica para esto se llama energía negativa o masa negativa, también conocida como materia exótica. La masa generalmente presenta energía positiva y por esto provoca una curvatura positiva del espacio-tiempo. También antimateria presenta una energía positiva. Pero, para un agujero de gusano se necesita una región con una curvatura negativa, o sea, materia con energía negativa, porque esta  corresponde a una gravitación repelente ¿Pero, que es ahora esta energía negativa y como se puede obtener?

    Aquí nos auxilia la Indeterminación de Heisenberg de la mecánica  cuántica. ¡En el campo subatómico hay una fuerte efervescencia! Se producen en forma constante, los tal llamadas pares de partículas virtuales, de carga contrapuesta, que casi de inmediato se eliminan entre si y esto, incluso, en el más absoluto vacío. La energía, para su formación, la toman prestada simplemente del vacío y al destruirse devuelven esta energía. Si ahora podríamos vencer en algo estas fluctuaciones, entonces a esta densidad de energía del vacío, que hacia fuera es cero, la podríamos llevar por debajo de esta “energía-cero” y tendríamos un campo con una densidad de energía negativa




Quantenzins   = Interés cuántico
Energiedichte = Densidad de Energía
Zeit  = Tiempo

 La densidad de cada campo, independientemente si es eléctrico, magnético o gravitacional, está sujeta a fluctuaciones, según la indeterminación de Heisenberg. En un determinado momento puede alcanzar el campo negativo. Pero es compensada por los valores más altos de la densidad positiva. Pero, eso si, el impulso negativo será sobre compensado y esto tanto más, mientras mayor sea el tiempo de intervalo entre los pulsos. A este efecto se le llama   interés cuántico, la energía negativa es prácticamente un préstamo, que debe ser devuelto con intereses. Mientras más largo es el plazo del préstamo (Intervalos de tiempo más largos) y mayor sea la cantidad del préstamo (la energía negativa), tanto mayor es el interés (el pulso positivo). Además con cantidades de préstamos en aumento el tiempo se hace más corto.

 El Efecto Casimir.-

    Campos con densidad de energía negativa se pueden crear en el laboratorio. Para esto se usa el tal llamado Efecto Casimir, llamado así por su descubridor, el físico holandés Hendrik B. G. Casimir, el demostró en 1948, que dos planchas metálicas sin carga, con una separación muy estrecha, en vacío, se atraen.




La causa de esto son las fluctuaciones del vacío. También en el vacío perfecto se producen constantemente pares de partículas virtuales de materia y antimateria, que piden “prestada” la energía al vacío, para su formación y que la devuelven después de un lapso muy breve, aniquilándose entre si. No se pueden observar partículas virtuales, cada observación las transformaría inmediatamente en partículas reales. Pero si, dan una evidencia indirecta de su existencia, por ejemplo, empujando átomos de Hidrógeno levemente de un lado a otro, lo que lleva a un desplazamiento mínimo medible  de su nivel de energía más bajo.

 Annihilation = Aniquilación
 Entstehung   = Formación, creación


 Ya sólo en el momento de su creación, el vacío tiene una densidad de energía negativa, porque ha dado en préstamo una pequeña parte de su energía a las partículas. Las partículas virtuales también se pueden considerar como ondas, según el dualismo onda-partícula. 

 Modifiziertes  Vakuum = Vacío modificado
 Echtes Vakuum = Vacío real
  Alle Wellenlänge Zulässig = Permitido todos los largos de ondas
 Metallplatten  = Planchas metálicas
   Negative Energiedichte = Densidad de energía negativa 


 El efecto final es, que desde afuera presionan más ondas contra las planchas, de lo que es compensado en el espacio entre las dos planchas, con esto se forma un campo con una densidad negativa de energía. La atracción de las planchas,  es con esto también, una demostración de la existen de partículas virtuales. El Efecto-Casimir es pequeñísimo: Por ejemplo, con una separación de las planchas de un millonésimo de milímetro, la presión quántica es sólo la diezmilésima parte de la presión atmosférica. Si se acercan más las planchas entre si, menos ondas caben en el espacio – la densidad negativa de energía aumenta, si se separan las dos planchas, desaparece el efecto. Una densidad positiva de energía, encarnada por ejemplo, por una estrella, es una fuente gravitacional y ejecuta fuerzas atractivas. Si podríamos crear campos con energía negativa, tendríamos una fuente de fuerzas repulsivas y las podríamos usar para estabilizar  un agujero de gusano..

Agujero de Gusano.-

Un agujero de gusano es una unión de forma de túnel entre dos puntos del espacio muy distantes entre si. Es una especie de atajo en el espacio tiempo curvado, zanjando simplemente la curvatura. Según la teoría de la relatividad no se puede sobrepasar la velocidad de la luz, pero se podría  evitar esto usando como truco al agujero de gusano.


 
Öffnung   =  Abertura
Lichtstranhl  =  Rayo de luz
Schlund   =  Garganta
Raumzeit  =   Espacio-tiempo








Hipotéticamente se podrían construir agujeros de gusanos, que serían lo suficientemente grandes para dejar pasar a un hombre o una nave espacial. Se debería tener sólo la posibilidad de disponer de la cantidad suficiente de energía negativa. Entonces se podría, por ejemplo, entrar en un agujero de gusano en la Tierra  y después de un par de pasos aparecer en la galaxia de Andrómeda.

    Normalmente un agujero de gusano sería  microscópico, no tendría un diámetro mayor de 10-32 mm. Para abrir un agujero con un diámetro de 1 metro, habría que rodearlo con un campo de energía negativa de10-21 [m]. pero, para su obtención se necesitaría el total de energía que liberan 10 mil millones de estrellas en un año. Constructores de agujeros de gusanos no tendrán muchas facilidades. Para estabilizar a un gran agujero de gusanos, por el cual se podría dejar pasar a una nave espacial, se necesitaría más energía de la disponible en todo el universo.

    Además de otros problemas que aparecen: 
A través de un agujero de gusanos, también serían posible los viajes en el tiempo. Ya es conocido que viajes a la velocidad relativa, el viajero a su regreso, notoriamente ha envejecido menos que los hombres en la tierra. Pero si él hiciera el viaje a través de un agujero de gusanos, podrá volver antes de su partida. Pero esto se contradice  considerablemente con la causalidad. El otro problema se refiera a la segunda ley de la termodinámica, que dice, la entropía de un sistema (su “desorden) sólo puede permanecer igual o aumentar. La energía negativa podría “lesionar” a esta ley: Si para abrir un agujero de gusanos producimos un rayo constante de energía negativa, debería, según la teoría de los quantas, crearse un segundo rayo de energía positiva, que se podría usar para otra ocasión. Con esto se habría creado el Perpetuum Mobile, lo que no es posible.

Otro argumento más habla hoy contra la existencia de los  agujeros de gusano: Sabemos, el espacio-tiempo a gran escala es llano, esto significa que corresponde a la geometría de Euclides. Esto significa que casi ni muestra alguna curvatura. Un “atajo” por el espacio-tiempo mediante un agujero de gusano no es posible. 

Propulsión – Warp.- 

En relación a esto, otra aplicación de la energía negativa sería usarla como propulsión en el futuro, para naves espaciales, en forma de la conocida propulsión Warp (del inglés to warp = distorsionar, deformar) de la nave espacial Enterprise.

  Blase = Burbuja
Negative Energie = Energía negativa


  Mediante energía negativa se podría construir una especie de burbuja en el espacio-tiempo, en cuya parte delantera se contrae el espacio-tiempo, con lo que se disminuye la distancia hacia la meta. Detrás de la burbuja, en la cual se encuentra la nave espacial, se expande el espacio-tiempo, con lo cual aumenta la distancia del lugar de partida. Los viajeros no notarían ningún movimiento, ellos estarían relativamente inmóviles con relación a su rededor. Mientras que un observador vería una determinada velocidad de la burbuja. Según Einstein sobrepasar la velocidad de un rayo de luz es imposible, sin embargo una tracción Warp sería un atajo lícito en el espacio-tiempo, al igual que un agujero de gusano.

    Los astronautas si tendrían un gran problema, ellos no podrían manejar la burbuja o detenerla, esto tendría que hacerse desde afuera. Pero existiría una solución, en que los futuros astronautas construyeran una especie de túnel del espacio-tiempo modificado, entre el punto de partida y la meta a velocidad más baja que la de la luz (Pero esto no sería un agujero de gusano), en su vuelo de regreso podrían pasar por este túnel a velocidades mayores que la de la luz.



Singularidad Desnuda.-

    La energía negativa, en caso que estaría a nuestra disposición, tendría otro aspecto interesante. Debido a que tiene un efecto contrario a la gravitación, entonces con su ayuda se podría abrir el horizonte de sucesos de un hoyo negro y con esto echar un vistazo a la singularidad desnuda. Pero esto nos prohíbe la tal llamada censura cósmica, planteada por el conocido astrofísico Roger Penrose, que nos impide esta mirada. La singularidad de un hoyo negro es un estado, que no podemos describir de ningún modo. El rededor del hoyo, limitado por el horizonte de sucesos, esta bajo las leyes naturales conocidas. Una singularidad desnuda sólo  vulneraría este límite y por esto, de acuerdo a la censura cósmica, no es lícita.

    A un impulso de energía negativa, dirigida al hoyo negro, le seguiría, por esto, un impulso de energía positiva más grande, que volvería a cerrar nuevamente el horizonte.
Todos los aquí efectos mencionados, ya sea un agujero de gusano; una tracción Warp o una singularidad desnuda, no son ficciones, sino resultados de complejos cálculos de muchos científicos serios y renombrados. La energía negativa existe, esto lo demostró el ensayo Casimir. En este campo microscópico puede existir sin limitaciones. Para formar objetos macroscópicos como agujeros de gusanos, se necesitarían campos de energía de densidad negativa increíblemente delgados, que no son posibles de crear. Debido a que, como ya lo hemos visto, por cada impulso negativo debe seguir inmediatamente un impulso positivo mayor. Pulsos negativos, más encima son muy cortos, para poder construir campos de energía negativa sería necesario una cantidad inmensurable de energía positiva.
 No estamos en condiciones de desarrollar la tracción Warp o agujeros de gusanos, pero las consideraciones teóricas   muestran que son, en principio, posibles sin oponerse a las leyes naturales, incluido la teoría de la relatividad y la física quántica. Quizás mientras tanto civilizaciones altamente desarrollados, cuya existencia no debería ser dudada, se hayan hecho de estas técnicas y viajan lozanamente por nuestro cosmos. También el hombre podría lograr esto en un futuro indeterminado ¡Quién sabe!


Última revisión,  6 de Septiembre de 2006

Traducido del alemán por A. Gundelach, con la gentil autorización de Werner Kasper "Abenteuer Universum"

2 comentarios:

agujero de gusano dijo...

Los agujeros de gusano pueden conectar dos sistemas muy lejos el uno del otro, y pueden proporcionar accesos directos temporales a las áreas que de otra manera tomaría muchos saltos para llegar. Los agujeros de gusano también puede conectarse a un espacio desconocido, o espacio de agujero de gusano. Estos sistemas son desconocidas, y no funcionan como sistemas normales. Tome todas las precauciones al explorar agujeros de gusano y el espacio más allá, como lo que podría esperar en el otro lado es un misterio

Albrecht Gundelach dijo...

Cierto lo que dices Agujero de Gusano. Más que una teoría, es una hipótesis