Agujeros de
gusano
U
na de las características más sorprendentes de la física teórica es que nos permite explorar los fundamentos de la naturaleza, aun cuando los fenómenos bajo los que se presentan no hayan sido observados. Tal es el caso de los agujeros negros, teorizados gracias a la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, cuya existencia, aunque no se ha comprobado con observaciones directas, se ha verificado bajo diversas observaciones indirectas. Otro caso de especial interés, por las consecuencias que podrían implicar su existencia, es el de los agujeros de gusano, los cuales, al igual que en el caso de los agujeros negros, son soluciones teóricas obtenidas a partir de las ecuaciones de campo de Einstein. Después de que el físico alemán diera a conocer su teoría de la relatividad general en 1916, Ludwig Flamm, un físico austriaco, publicó en ese mismo año un trabajo en el cual analizaba la famosa solución de Schwarzschild para darse cuenta de que las ecuaciones de Einstein permiten una solución anexa conocida como agujero blanco. Éste, en teoría, tiene un comportamiento inverso al agujero negro y que, combinados, pueden conectar dos regiones distantes de un mismo universo por un conducto infinitesimal del espaciotiempo [1]. En 1935, Albert Einstein y Nathan Rosen, en su trabajo intitulado The particle problem in General Relativity, generan una interpretación geométrica de las partículas elementales, donde éstas eran representadas como puentes entre dos hojas iguales del espacio físico [2].
Raúl Agüero Santacruz ras.logical@gmail.com Miguel Ángel García Aspeitia aspeitia@fisica.uaz.edu.mx
de la manzana deberá caminar por la superficie para llegar de un punto a otro. Pero si la superficie de la manzana estuviese distorsionada, de manera que tuviese dos hoyos que se conectaran en su interior, como un agujero hecho por un gusano, la hormiga encontraría que ahora tiene un camino adicional para desplazarse dentro de su espacio, uno que puede ser más corto para llegar de un punto a otro. Nótese que aun al pasar a través del agujero interior de la manzana la hormiga se sigue desplazando sólo en dos dimensiones. De esta manera, se entiende por agujero de gusano, aquella región del espacio-tiempo que conecta dos regiones distantes planas por medio de un puente o garganta. Dentro de nuestro contexto, un agujero de gusano representaría un fenómeno que bien podría ser astrofísico o cuántico, dependiendo de las escalas y las condiciones en que se forme dicho fenómeno. Pero contrario al caso de la hormiga, nuestro espacio posee tres dimensiones espaciales, más una temporal, la cual también puede verse influenciada de manera muy controversial por un agujero de gusano. Esto quiere decir que para nosotros un agujero de gusano no sería un simple “hoyo” plano con paredes bidimensionales en su interior, sino que éste constituiría una esfera tridimensional, a la cual se puede ingresar desde cualquier dirección. Tan bien como suena, lo cierto es que la solución de agujero de gusano encontrada hasta el momento presentaba diversos problemas, entre ellos que se requiere de un tipo de materia exótica (materia con densidad de energía negativa) para mantener el agujero abierto, de lo contrario, aunque se diese la creación de un agujero de manera natural, éste se colapsaría tan rápido que ningún objeto podría atravesarlo. Hasta antes de 1988, el estudio teórico de los agujeros de gusano no presentó avances trascendentales, como tampoco lo hicieron las observaciones que apoyen su existencia. Fue hasta dicho año que Kip Thorne y Michael Morris idearon un nuevo enfoque en el que adoptaron una visión ingenieril, en la que postularon una serie de características que un agujero de gusano debe cumplir para que pueda ser atravesado por seres humanos. A pesar de que su idea no resuelve el problema de la materia exótica, incentivó el interés entre la comunidad científica para realizar más estudios sobre los agujeros de gusano, que hasta el día de hoy se pueden sintetizar de la siguiente manera [3]:
Figura 1.- Analogía de un agujero de gusano.
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La analogía clásica para entender lo que es un agujero de gusano es la siguiente: imagínese que una pequeña hormiga se encuentra sobre la superficie de una manzana, sobre la que se halla confinada (Figura 1). La superficie de la manzana representa el espacio al cual tiene acceso la hormiga, en este caso una superficie de dos dimensiones. Así, si la hormiga tiene intenciones de ir hacia el extremo opuesto
•No hay mecanismo conocido, natural o artificial para crear un agujero de gusano; no obstante, se especula que agujeros de gusano en las escalas más diminutas del universo puedan ser agrandados de alguna manera hasta escalas de los objetos comunes. • La creación de un agujero de gusano, donde inicialmente no había uno, requiere un cambio en la forma del espacio, que para un esquema no cuántico, ocasionan energía negativa y curvas temporales cerradas (la posibilidad de viajar al pasado).