Manipulación a nivel cuántico: Premio Nobel de Física 2012

Como probablemente ya habrán escuchado, el premio Nobel de física este año fue concedido a Serge Haroche y David Wineland por desarrollar métodos experimentales que permiten estudiar sistemas cuánticos individuales. Woah, son de esas cosas que no se pueden creer hasta que se ven.

Verán, la física cuántica se comporta muy diferente a cualquier cosa a la que estemos acostumbrados. Se trata literalmente de un mundo de probabilidades, donde pocas cosas son certeras, donde las partículas también son ondas, y en donde las partículas se pueden encontrar en varios estados diferentes al mismo tiempo. Sigue leyendo

¿Qué hora es ayer? (Parte 1)

Espero les haya gustado. ¡Felices fiestas! Nos vemos en enero. :)
*Salto en el tiempo*

¡Hola! Seguramente han visto alguna película o serie en la que los personajes viajan en el tiempo. Pues hoy aprovecho para darles la primera parte de una miniserie sobre viajes en el tiempo.

Este año concluyó un fenómeno cinematográfico que se basó en siete libros, el primero de ellos lanzado en 2007. Si pensaron en Harry Potter, adivinaron.
En la tercera parte de la saga (El Prisionero de Azkabán) Harry y Hermione viajan al pasado con un giratiempo, que les permite, con magia, volver sobre sus actos.

Conocemos a nuestro querido amiguito Einstein, entre otras cosas por su teoría de la relatividad, primero de la relatividad especial y más tarde de la relatividad general. El alma de Einstein y sus fans me disculparán, pero es tan vasta dicha teoría que no podría cubrirla aquí, por su extensión y por mi comprensión, así que sólo mencionaré algunas cosas. En la teoría especial de la relatividad nos dice que todas las leyes físicas deben ser de la misma forma (pueden reportar diferentes observaciones, pero las formas de las leyes físicas son las mismas). Es decir que no hay un lugar privilegiado ni persona privilegiada que pueda decir: ¡La forma en que yo veo y mido el mundo es la absoluta!
El otro postulado que plantea la teoría especial de la relatividad es que, aunque todo dependa del lugar de donde se mida, hay algo que se va a ver constante desde todos los lugares, desde todas las personas y de todos los estados de movimiento: la velocidad de la luz. Es decir, que desde donde la midamos, veremos que un rayo se aleja a una velocidad que se ha llamado c (tiene un valor un poco menor a 300 mil kilómetros/s), y nunca ningún cuerpo con masa podrá alcanzar esa velocidad.
Esto provoca consecuencias interesantes a medida que un cuerpo se va moviendo con velocidades más cercanas a la velocidad de la luz, como la contracción de la longitud, la dilatación del tiempo o la dilatación de la masa, efectos padres que tal vez después explique alguien más (muy probablemente Ariadna, aka mewcero).
Para fines de esta entrada, lo que nos interesa es el hecho de que ningún cuerpo con masa se puede mover más rápido que la luz. Esto provoca lo que se conoce como un cono de luz.

Trabajo de K. Aainsqatsi en Wikipedia en Español, basado en la versión original de Deibid, en English Wikipedia. Liberado al dominio público.

Diagrama del cono de luz para un evento.

El cono de luz es una representación de algo que pasa, algo que llamamos evento, como que aparezca un Dementor. El hecho de “aparece un Dementor” es a partir de donde se mide la posición (que son los planos horizontales) y el tiempo (que es el eje que va hacia arriba). En la representación de un cono de luz, a la velocidad de la luz se le asigna el valor de 1. Entonces, a partir del evento “aparece un Dementor” en el diagrama surge un cono de luz, que tiene un ángulo de 45° con el plano horizontal. “Aparece un Dementor” sólo puede afectar a los hechos que estén arriba de él dentro del cono de luz del futuro, y mientras más se acerque a los bordes, la velocidad a la que la afectación se propague debe ser próxima a la luz. Y de forma análoga, “aparece un Dementor” sólo puede ser afectado por los hechos que estén abajo de él dentro del cono de luz del pasado.
Si alguien A ve que otro B se empieza a mover a una velocidad cercana a la luz, en el diagrama de cono de luz A verá que B se empieza a mover en una línea cada vez más cercana por el exterior del cono de luz. Si B se moviera a la velocidad de la luz, se movería en una línea paralela al cono de luz. Pero si B se moviera a una velocidad mayor a la de la luz, se movería en una línea que rebasa el cono de luz , y podría afectar cosas ¡que se encuentran en el pasado!
Esta es teóricamente una forma de viajar en el tiempo, lograr moverse más rápido que la luz. Pero vuelvan en el pasado de este post un poco más arriba: según la teoría de la relatividad especial nada puede moverse más rápido que la luz. Ahora vayan un poco más atrás. Les dije que Einstein postuló lo que hoy conocemos como teoría de la relatividad, primero de la relatividad especial y luego de la relatividad general. La relatividad especial sólo se aplica a velocidades constantes y esa es la primera forma teórica de viajar en el tiempo: moverse más rápido que la luz.

Brussels By Night

Si nos pudiéramos mover más rápido que la luz, sería una forma de viajar al pasado.

Pero la relatividad general nos puede ofrecer otras dos formas teóricas de viajar en el tiempo. Esta teoría postulada por Einstein, dice, entre otras cosas, que el tiempo y el espacio son parte de la misma cosa y de la misma ecuación. La relatividad general nos permite pensar, primeramente, en agujeros de gusano. Se considera que, de existir, éstos podrían acelerar la materia de tal forma que curve el tiempo y arroje al cuerpo en un tiempo anterior al que partió, según lo vea un observador externo. Sin embargo, esto requeriría la existencia de energía negativa que en un mundo clásico sería imposible. Pero algunos físicos creen que el mundo cuántico ciertos efectos podrían generar energía negativa.

Wormhole

Se cree que los agujeros de gusano podrían ser una forma de viajar en el tiempo.

La otra forma de viajar en el tiempo que permite la relatividad general son ciertas condiciones en el universo donde el espacio-tiempo se curve sobre sí mismo, siendo todavía una solución a las ecuaciones de Einstein, y logrando que un cuerpo pueda desplazarse hacia atrás en el tiempo. Teóricamente son posibles, como una solución que propuso el físico mexicano Miguel Alcubierre, llamada la métrica de Alcubierre, pero requieren condiciones tan especiales que la probabilidad de que ocurran es muy pequeña y de que los detectemos es minúscula. Pero, ¡aguas! La probabilidad no es cero. Puede ser que tengamos suficiente suerte como para detectar una curvatura en el espacio tiempo. ¿Se imaginan ver cosas antes de que sucedan?

CURVATURADELUNIVERSO

¿Podríamos detectar algún evento donde el tiempo se curve sobre sí mismo?

Entonces, el giratiempo de Hermione pudo crear mágicamente un agujero de gusano por el que viajaron Harry y Hermione… o una curvatura en el espacio tiempo que hiciera que fueran a un evento que pasó antes de que partieran.

Pero ¿qué consecuencias tendría que pudiéramos viajar en el tiempo y cambiar hechos que ya sucedieron? En la próxima entrada, que será ya comenzado el nuevo año, les hablaré un poco sobre ello.