La dirección del tiempo
Las ecuaciones de Albert Einstein (Ulm, Alemania 1879-1955), así como todas las leyes fundamentales de la Física –con la notable excepción de la que rige la fuerza nuclear débil–, son reversibles en el tiempo. El segundo principio de la termodinámica, que establece que en un sistema cerrado la entropía nunca decrece, difícilmente merece el título de "ley fundamental", en cuanto puede ser considerado un artefacto de nuestra limitada escala de tiempo y nuestro defectuoso discriminar entre microestados de un sistema lo suficientemente complejo.
Por esto decimos que, en lo que atañe a las leyes físicas elementales, toda distinción entre pasado y futuro es una mera ilusión. Las ecuaciones de Einstein no son la excepción: toda solución a las ecuaciones de campo de la teoría general de la relatividad tiene una versión antitética que corresponde a invertir el signo de la variable temporal. En otras palabras, si un proceso físico es posible en una dirección del tiempo, también lo será en la dirección contraria.
Por ejemplo, si una solución de las ecuaciones de Einstein describe un universo en expansión, entonces también habrá una solución a dichas ecuaciones que describa la reversión temporal de esa situación: un universo que colapsa sobre sí mismo. De suerte, pues, que vivimos en el primero de esos cosmos y no en el segundo. De igual manera, así como las ecuaciones de Einstein admiten la existencia de los agujeros negros –esos intrigantes objetos cósmicos de cuyo interior nada puede escapar– deben ellas admitir también, al menos como posibilidad teórica, los agujeros blancos: objetos de los que todo sale más nada entra.
La historia de los agujeros blancos
Naturaleza del tiempo. Ilustración de un agujero blanco, imagen generada por la inteligencia artificial.
Imagen creada con IA
Astros gravitantes impenetrables
En 1916, el físico austríaco Ludwig Flamm ( 1885-1964), yerno del celebérrimo Ludwig Boltzmann, realizó un análisis detallado de la solución a las ecuaciones de Einstein que, pocos meses antes, el físico alemán Karl Schwarzschild (Fráncfort del Meno, 1873-1916)había descubierto. Flamm advirtió que la solución de Schwarzschild, además de admitir la posibilidad de los llamados agujeros de gusano, admitía la posibilidad de que existan astros gravitantes impenetrables que debían interpretarse como regiones expulsoras de materia.
De igual manera, así como las ecuaciones de Einstein admiten la existencia de los agujeros negros –esos intrigantes objetos cósmicos de cuyo interior nada puede escapar– deben ellas admitir también, al menos como posibilidad teórica, los agujeros blancos: objetos de los que todo sale más nada entra.
Se trataba, pues, de la inversión temporal de la idea de un agujero negro. Los "agujeros blancos" con los que Flamm por primera vez se topaba son, según la teoría, entes en los que nada entra; se trata de objetos estelares inaccesibles de los que sólo se sale. Más precisamente, un agujero blanco sería una solución matemática a las ecuaciones del campo gravitacional que representa una región que expulsa materia y radiación, pero no permite su entrada. Ahora bien, la teoría permitía que tales objetos existieran, pero la pregunta es: ¿existen realmente en el cosmos?
Explosiones cósmicas
En las décadas de 1950 y 1960 la solución de Schwarzschild fue entendida aún mejor; su extensión maximal, la naturaleza de los horizontes, y el carácter ineluctable de las singularidades fueron mejor comprendidos. Synge estudió las geodésicas salientes de un agujero blanco; Finkelstein y luego Kruskal y Szekeres extendieron la solución de Schwarzschild mostrando que el espacio-tiempo completo incluye cuatro regiones: el agujero negro, un universo exterior, un universo simétrico y causalmente separado, y un agujero blanco en el pasado.
A mediados de los años 60, Ígor Novikov (Moscú, 1935) consideró la posibilidad de agujeros blancos más seriamente. Se sugería entonces que algunas explosiones cósmicas podrían deberse a la presencia de esos entes en la galaxia. Más tarde, en la década de 1970, se advirtió que los agujeros blancos difícilmente podrían existir en la naturaleza debido a que éstos sufrirían de inestabilidades que terminarían por hacerlos desaparecer súbitamente. Los agujeros blancos serían objetos gravitantes, pero cerca de los cuales las perturbaciones del campo crecerían de forma exponencialmente grande desestabilizando el espacio-tiempo en torno a ellos. Por otro lado, a diferencia de lo que ocurre con un agujero negro, el cual puede crearse a partir del colapso gravitacional de una estrella moribunda, no se conoce ningún mecanismo físico que pueda dar lugar a un agujero blanco. Todo esto lleva nos lleva a concluir que esos objetos, inversiones temporales de los agujeros negros, aunque matemáticamente posibles, no ocurrirían en nuestro universo –de igual manera a como la inversión temporal del proceso de rotura de un jarrón al caer, aunque matemáticamente posible, no es algo que veremos ocurrir en nuestro universo–. Aun así, en los últimos años hubo quienes consideraron teorías encomendadas a describir el régimen cuántico de la gravedad y especularon con la posibilidad de que, dentro de los agujeros negros, pudiera haber túneles que conectan con otros universos en los cuales brotan de agujeros blancos aquellas partículas que, en nuestro universo, acaban cayendo a la singularidad de agujeros negros. No encuentro razones para atender a esta teoría.
(*) El doctor Gastón Giribet (Buenos Aires, 1973) reside en Estados Unidos. Es doctor en Física y doctor en Filosofía. Profesor de New York University (NYU). Se formó en la Universidad de Buenos Aires (UBA). Recientemente presentó en CABA su último libro, “Kant y las dimensiones del espacio”, y ofreció una disertación sobre “Ciencia, Astrofísica e inteligencia artificial”, junto con Cecilia Garraffo y José Edelstein.
Producción y edición: Miguel Títiro - [email protected]
