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Martes, 9 de Septiembre de 2014

La paradoja del abuelo en el mundo cuántico

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Un equipo de investigadores desarrolló simulaciones cuánticas del modelo de la curva cerrada tipo tiempo, asegurando que la cuántica permite el viaje en el tiempo


Por Glenys Álvarez

Los viajes en el tiempo son posibles. Es lo que asegura la mayoría de las principales teorías físicas, las que no ponen ninguna prohibición al respecto; la Teoría de la Relatividad, por ejemplo, describe la gravedad como la curvatura del espaciotiempo realizada por la energía y la materia. Un campo gravitatorio extremadamente poderoso, como el que produce un agujero negro, podría, en principio, deformar profundamente el tejido mismo del Cosmos, tanto así que el espaciotiempo se curvaría sobre sí mismo. El resultado de este fenómeno crearía una “curva cerrada de tipo tiempo”, o CTC, un bucle que podría ser atravesado para viajar al pasado y ¿matar a tu abuelo?

La revista Scientific American escribe sobre la fiesta que el físico Stephen Hawking organizó en 1992. El científico decoró el lugar con globos, había champaña helada y exquisitos bocadillos. Sin embargo, nadie fue a la fiesta ya que Hawking, envió las invitaciones luego de que había terminado. Precisamente, su fiesta era una “recepción de bienvenida a los futuros viajeros en el tiempo”, y para él, los resultados confirmaban lo que había ya teorizado: es imposible viajar en el tiempo.

Por supuesto, los que no somos muy allegados a las matemáticas, física y otras ciencias duras, tendemos a pensar en ciencia ficción cuando pensamos en viajes en el tiempo o nos metemos en discusiones sobre las probabilidades que resultarían si fuera posible. Sin embargo, el viaje en el tiempo tiene repercusiones importantes en ramas científicas como la criptografía cuántica y la computación; también, por supuesto, nos puede decir mucho más sobre la naturaleza del universo. De hecho, algunos piensan que podría cambiar completamente su actual paradigma.

Retornemos a la Tierra un momento, porque la información que tenemos está basada completamente en las matemáticas.

Regresemos al bucle cósmico que nos trasladaría por el tiempo. Para Hawking y muchos otros físicos, estas cosas son absurdas, de hecho, las han llamado “aborrecibles”, ya que afirman que cualquier objeto macroscópico viajando a través de uno de esos bucles, crearía unas paradojas inevitables que descompondrían la causa y el efecto. En un modelo propuesto por el teórico David Deutsch en 1991, sin embargo, las paradojas creadas por estos bucles podrían ser evitadas. ¿Cómo? Pues a través del uso de la escala cuántica ya que las partículas en este ultradiminuto mundo tienen reglas bien distintas donde la causa y el efecto no llevan el orden que le conocemos en nuestro mundo macro: siguen reglas difusas de probabilidad más que un estricto determinismo.

“Es intrigante como tenemos a la relatividad general prediciendo estas paradojas pero luego que las consideramos en términos de la mecánica cuántica desaparecen", dijo para Scientific American el físico de la Universidad de Queensland, Tim Ralph. “Hace que te preguntes si esto es importante en términos de la formulación de una teoría que unifique la relatividad general con la mecánica cuántica”.

Pues bien, un equipo de científicos liderado por Ralph y Martin Ringbauer, experimentó, por primera vez, con el modelo CTC de David Deutsch creado en 1991. Se centraron en un problema en particular: analizar cómo este modelo resuelve la paradoja del abuelo. Es decir, viajas en el tiempo y matas a tu abuelo, impidiendo así tu propio nacimiento.

Para explicarlo, los investigadores dicen que en vez de imaginar a un ser humano atravesando uno de estos bucles para viajar al pasado y matar al abuelo, imagina mejor que una partícula fundamental regresa al pasado para activar un interruptor en la máquina de generación de partículas que la creó. Si la partícula activa el interruptor, la máquina la envía de nuevo al bucle; si el interruptor no se activa, la máquina no emite nada. Deutsch postulaba que cualquier partícula que entrara por un extremo del CTC debía salir por el otro extremo con idénticas propiedades. En otras palabras, si la partícula fuera una persona, nacería con una mitad de probabilidades de matar a su abuelo, lo que le da al abuelo la mitad de probabilidades de escapar de esta muerte, lo cual es lo suficientemente bueno, en términos probabilísticos, para cerrar el lazo causal y escapar de la paradoja.

Por extraño que pueda ser, nos dicen, esta solución está en consonancia con las leyes conocidas en la mecánica cuántica.

Publicado en Nature Communications

Miercoles, 19 de Marzo de 2014

El súper veloz ‘Bang’ en el Big Bang

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La velocidad de la luz nos afecta más de lo que pensamos pues nos ayuda a entender la diferencia entre causa y efecto, sin embargo, el movimiento del espaciotemporal mismo puede hacer que la velocidad de la luz parezca una tortuga.



Por Glenys Álvarez

Hay muchas cosas extrañas en el universo. A veces hasta está de más decirlo; recuerdo la primera vez que escuché que era probable que las estrellas que veía en el cielo ya estuvieran muertas, de hecho, a veces lees de estrellas que parecen ser más viejas que el Cosmos mismo. Pensar en ese viaje prolongado de la luz me producía vértigo. Luego me enteré que los fotones tienen un límite de velocidad, y no sólo eso, nadie más puede ir más rápido que ellos, es imposible, una de esas reglas que debe detener cualquier asomo de neutrinos llegando primero a la meta, como una vez dijeron los italianos. Sin embargo, eso es relativo, veamos por qué.

Primero nos enfrentamos a que la velocidad de la luz no es relativa. No importa quién la mida o dónde la mida o cómo la mida, si está moviéndose si está estático (¿recuerdan el ejemplo del tren?), será siempre la misma: 300,000 kilómetros por segundo en el vacío, una constante universal. Eso es tan rápido que no basta la palabra. Pero también es constante, ¿no? No puedes medir la velocidad de otro carro si estás en movimiento, de hecho, por eso es que los policías deben permanecer estacionados mientras miden la velocidad de los carros, sino van a tener la velocidad de ellos y del carro mezclada, las leyes de física del mundo macro, nos explicaba Einstein, son relativas a muchas variables como esas. Pero algo que no parece cambiar es la constancia de la velocidad de la luz.

Sin embargo, ahora que el nacimiento del universo anda navegando por todas las noticias del globo, escuchamos un dato que rompe esta ley y la encontramos en la súper veloz inflación del cosmos. Primero, intentemos imaginar la billonésima parte de un segundo. Esa fue la duración del primer explosivo instante inflacionario, y voló, nos dicen, en ese picosegundo el estallido cósmico le echó gasolina al fuego, eso hizo a la explosión en la Gran Explosión mucho más explosiva, valgan las redundancias, cambiamos de pensamiento cuando descubrimos que el universo no sólo se expandía sino que había nacido de un Bang inflacionario y que en vez de una expansión lineal, experimentó un crecimiento exponencial. Y que, en ese picosegundo, la explosión fue más veloz que la luz.

Pero, ¿cómo es eso posible? ¿Una ocasión especial?
La velocidad de la luz nos afecta más de lo que pensamos pues nos ayuda a entender la diferencia entre causa y efecto. Si las cosas se movieran más rápido que la luz nuestras experiencias serían realmente extrañas. Por ejemplo, si vas a atrapar una bola de béisbol que viaja más rápido que la luz, sentirás que llegó a tu guante mucho antes de ver que fuera lanzada. Sería el efecto antes de la causa. Sin embargo, la velocidad de la luz es sólo un límite para objetos, como pelotas de béisbol mientras se mueven a través del espacio.
El movimiento del espaciotemporal mismo, sin embargo, puede hacer que la velocidad de la luz parezca una tortuga.

Lo que ocurre es que el universo se expande y se acelera. Los investigadores indican que el universo se expande más rápido que la velocidad de la luz, y, quizás lo más sorprendente, algunas de las galaxias que podemos ver en estos momentos se están alejando a velocidades más rápidas que la luz, muchas de ellas las dejaremos de ver para siempre. Pero es aquí donde debemos detenernos un poco y explicar la diferencia entre movimiento y expansión. Cuando hablamos de lo primero, nos referimos a un objeto que cambia de posición en el espaciotemporal, cuando hablamos de la expansión del espaciotemporal, obviamente, no podemos referirnos a lo mismo, la velocidad de la luz es una restricción para los objetos que existen en el espaciotemporal, no para el espaciotemporal mismo.

Así que en ese picosegundo de inflación, donde todo el universo era del tamaño de un electrón, la explosión movió materia más rápido que un fotón y lo sigue haciendo hasta entre algunas lejanas galaxias, pues el espacio anda acelerándose (culpan a una aún indeterminable energía oscura). Así que agárrense, que el proceso es veloz y, aparentemente, no hay límite de velocidad.
Miercoles, 4 de Diciembre de 2013

Los fotones no descansan nunca

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Todos hemos oído hablar de los fotones, esas diminutas partículas de las que está compuesta la luz, dicho de otra forma, un rayo de luz no es más que un chorro de los susodichos fotones.

Los fotones se mueven a una velocidad de 300.000 km/s(en el vacío) y siempre lo hacen a esa velocidad. Es posible que en algún sitio se encuentre la afirmación de que los fotones, al moverse a la velocidad de la luz, no pueden estar en reposo. La pregunta que nos puede asaltar a la cabeza es ¿por qué no pueden estar en reposo?


Para acercarnos a la respuesta tenemos que recapacitar sobre la velocidad. La velocidad es una magnitud física y es relativa al sistema de referencia desde el que se está midiendo. Veámoslo con un sencillo ejemplo.

Supongamos que vamos en nuestro ferrarí preferido a unos 120km/h por la autopista. En realidad, cuando decimos que vamos a una velocidad de 120km/h, lo que estamos afirmando es que nos estamos moviendo a dicha velocidad respecto del suelo. Desde un coche a una velocidad en la misma dirección y sentido que nosotros, pero con una velocidad de 60km/h, diríamos que la velocidad de nuestro ferrari es de 60km/h respecto a nosotros. La velocidad, como se puede apreciar, es relativa al sistema de referencia desde el que se está midiendo.

Uno de los postulados de la relatividad es que la velocidad de la luz, y por lo tanto la de los fotones, es absoluta. Todos los experimentos realizados hasta la fecha han corroborado este postulado de la relatividad, por lo que nos vemos obligados a aceptarlo como correcto, al menos, hasta el día en el que nuevos experimentos lo pongan en duda. Lo que quiere esto decir es que no importa desde el sistema de referencia desde el que estemos midiendo la velocidad de la luz, siempre deberemos obtener el mismo valor para dicha velocidad.

Si ya hemos visto que la velocidad es un concepto relativo, al menos, para todo menos la luz, al concepto de reposo le pasa exactamente lo mismo, decir que algo está en reposo, es decir que se está moviendo a una velocidad de 0 km/h respecto a un determinado sistema de referencia. Pero como hemos visto, la velocidad de los fotones tienen una velocidad absoluta, esto es, su velocidad es la misma para todo sistema de referencia, por lo tanto, los fotones no pueden estar en reposo respecto a ningún sistema de referencia porque ello implicaría medir una velocidad de 0km/h para dichos fotones, lo cual sabemos que no puede ser, dicho de otro modo, los fotones no descansan nunca.