Atajos en el universo

Imagen de Interstellar, de Cristopher Nolan

La colisión de dos agujeros de gusano es el punto de partida del artículo de José Manuel Sánchez Ron sobre los "atajos del Universo", que se apoya para su análisis en un trabajo de varios científicos de la Universidad de Lovaina y las Contact, de Carl Sagan, e Interstellar, de Christopher Nolan.

Un grupo de cinco científicos de la Universidad de Lovaina, del que forman parte dos españoles (Pablo Bueno y Pablo Cano), acaba de publicar un artículo en la prestigiosa revista estadounidense Physical Review D, en el que plantea la posibilidad de que la radiación gravitacional detectada por los dos grandes laboratorios dedicados a la interferometría gravitacional, LIGO y VIRGO (del primero ya traté en estas páginas), anunciada el 8 de junio de 2017 y que se interpretó como procedente de la colisión de dos agujeros negros, tenga un origen muy diferente, aunque no menos misterioso: la colisión de dos agujeros de gusano.

No voy a explicar aquí los argumentos que manejan estos científicos, pero su artículo me sirve para referirme a esas entidades cosmológicas, los agujeros de gusano, que hasta ahora no pasan de ser posibilidades teóricas. Quiero hacer hincapié en este punto: no todo lo que es posible desde el punto de vista de la teoría tiene que ser realidad; las ecuaciones de la cosmología relativista, por ejemplo, permiten muchos tipos diferentes de universos, pero -salvo que sea cierta la teoría de "los muchos universos"- solo existe uno, en el que existimos.

Expresado de manera sencilla, los agujeros de gusano son "atajos" en el Universo, una especie de puentes que conectan diferentes lugares de éste. Puede, por ejemplo, que la distancia entre dos puntos del Universo sea, digamos, de 30 años luz (un año luz es la distancia que recorre un rayo de luz en un año), pero si, debido a la curvatura del universo (del espacio-tiempo), existiera un atajo, un puente, entre esos puntos, la distancia siguiendo este nuevo camino sería otra, acaso mucho menor (dos años luz, por ejemplo). Entiendo que a la mayoría de quienes lean estas líneas le pueda parecer esto ciencia ficción, pero desde el punto de vista de su fundamento teórico no es tal. De hecho, la posibilidad de que existan esas entidades cosmológicas surgió poco después de que Einstein completase (noviembre de 1915) la Teoría de la Relatividad General, que describe la interacción gravitacional. En 1916, un físico de Viena, Ludwig Flamm, encontró una solución a las ecuaciones de Einstein en las que aparecían esos "puentes" espacio-temporales. Sin embargo, el trabajo de Flamm apenas recibió atención, y diecinueve años más tarde Einstein, junto a uno de sus colaboradores, Nathan Rosen, publicaba un artículo en el que representaban el espacio físico como formado por dos "hojas" idénticas que entraban en contacto a lo largo de una superficie que llamaban "puente". Ahora bien, en lugar de pensar en atajos espaciales -la idea rayaba, creían, en lo absurdo- interpretaban ese puente como una partícula.

Décadas más tarde, cuando la Teoría de la Relatividad General abandonó el hogar de la matemática en el que se encontraba enclaustrada, y gracias a los avances tecnológicos demostró su utilidad para entender el cosmos y sus contenidos, se exploró la idea de esos atajos, a los que John Wheeler, quien anteriormente ya había acuñado el término "agujero negro", les dio el nombre de "agujeros de gusanos". Uno de los resultados que se obtuvieron entonces fue que, de existir, lo hacen durante un tiempo muy breve; son, como si dijéremos, ventanas que se abren durante un intervalo de tiempo tan pequeño que no se puede mirar por ellas, o, traducido a la posibilidad de viajar por ellos, que no da tiempo a utilizarlos para ir de un punto del Universo a otro, para atajar. En un espléndido libro, que a pesar de tener ya más de veinte años continúa reeditándose, Agujeros negros y tiempo curvo (Crítica), Kip Thorne, uno de los tres galardonados con el Premio Nobel de Física de 2017 por su participación en los hallazgos de LIGO, explicó esta propiedad de los agujeros de gusano, pero al mismo tiempo contó que en 1985 recibió una llamada de su amigo Carl Sagan, que estaba terminando de escribir la novela que posteriormente sería también película, Contacto.

Carl Sagan quería que la heroína de

Sagan, que no sabía mucha Relatividad General, quería que la heroína de su historia, la astrofísica Eleanor Arroway (Jodie Foster en la película), viajase rápidamente de un lugar del Universo a otro penetrando en un agujero negro. Thorne, un distinguido experto en la teoría einsteiniana, sabía que esto no era posible, pero para ayudar a su amigo pensó en sustituir el agujero negro por un agujero de gusano: "Cuando un amigo necesita ayuda", escribió en su libro, "uno está dispuesto a buscarla en cualquier parte". No obstante, estaba todavía el problema de la muy efímera vida de estos. Para resolverlo, para mantener abierto el agujero de gusano, introdujo la idea de que Arroway utilizase "un material exótico" dotado de una serie de características que, más o menos, detallaba. "Quizá", señalaba Thorpe, "el material exótico puede existir". Resultó que otros (Stephen Hawking entre ellos) habían llegado a la misma conclusión y, de hecho, la cuestión de si los agujeros de gusano pueden estar abiertos más tiempo del que se dedujo inicialmente ha dado origen a estudios relacionados con ideas que tienen sentido en la física cuántica, como las fluctuaciones del vacío: considerar el espacio como si fuera, a escala ultramicroscópica, un líquido en ebullición.

Sagan utilizó -¿qué otra posibilidad le quedaba?- la idea de Thorne. También en Interstellar (2014), la película dirigida por Christopher Nolan, aparece un agujero de gusano, uno construido por una civilización ultra avanzada. Y fue Thorne quien, ayudado por Oliver James, un físico educado en Oxford que ha desarrollado poderosas tecnologías para producir efectos especiales (como recrear agujeros negros y de gusano), se ocupó de que el guion fuese lo más plausible posible desde el punto de vista de la ciencia. De hecho, Thorne escribió un libro (no traducido al español), The Science of Interstellar (W. W. Norton) en el que explica las ideas científicas que subyacen en la película. Si usted, amigo lector, ve estas películas, disfrute con ellas pero piense también en la ciencia a la que se refieren. Merece la pena.