LHC « El gat de Schrödinger

Ultimament sembla que el Dr. Hawking esta que se surt. L’altre dia parlant de “marcianos” i avui de viatges en el temps. Segons el propi Hawking tot el que necessites és un forat de cuc, el Gran Col lisionador d’Hadrons o un coet que viatgi molt, molt ràpid. Pero deixem que el doctor ens ho expliqui ell mateix:

“Hola. El meu nom és Stephen Hawking. Soc físic, cosmòleg i una mica somiador. Encara que no em puc moure i he de parlar a través d’un ordinador, en la meva ment sóc lliure. Lliure per explorar l’univers i fer-me grans preguntes, com ara: viatjar en el temps és possible? Podem obrir el portal cap al passat, o troba una drecera per al futur? Es pot en última instància, utilitzar les lleis de la natura per convertir-se en mestres del temps?
Viatjar en el temps va ser considerat heretgia científica. Jo solia evitar parlar-ne per por de ser qualificat d’il.luminat. Però ultimament no sóc tan prudent. De fet, jo sóc més com la gent que va construir Stonehenge. Estic obsessionat pel temps. Si tingués una màquina del temps visitaria Marilyn Monroe en la flor de la vida o viatjaria al dia en que Galileu va encarar el seu telescopi cap al cel. Potser, fins i tot viatjaria a la fi de l’univers per descobrir com acaba la nostra història còsmica.

Per veure com tot això podria ser possible, hem de mirar el temps com ho fan els físics: com una quarta dimensió. No és tan difícil com sembla. Tot estudiant sap que tots els objectes físics, fins i tot jo en la meva cadira, existeixen en tres dimensions. Tot té una amplada i una alçada i una longitud.

Però hi ha una altra classe de longitud, una longitud en el temps. Mentre que un ésser humà pot sobreviure durant uns 80 anys, les pedres de Stonehenge, per exemple, han resistit durant milers d’anys. I el sistema solar tindrà una durada de milers de milions d’anys. Tot té una longitud en el temps, així com l’espai. Viatjar en el temps vol dir viatjar a través d’aquesta quarta dimensió.

Per veure el que això significa, imaginem que estem fent un viatge en cotxe. Conduint en una línia recta vostè es mou en una dimensió. Quan gira a la dreta o a l’esquerra i afegeix la segona dimensió. Quan puja o baixa un camí de muntanya i plena de corbes que se suma l’altura, de manera que viatja en les tres dimensions. Però, com a la Terra podem viatjar en el temps? Com trobar un camí a través de la quarta dimensió?

Anem a gaudir d’una mica de la ciència ficció per un moment. Viatjar en el temps a les pel.lícules representa sovint l’us d’una vasta màquina, àvida d’energia. La màquina crea un camí a través de la quarta dimensió, un túnel a través del temps. Un viatger en el temps, un valent, potser un individu temerari, preparat per a qui sap què, entra en el túnel del temps i emergeix qui sap quan. El concepte pot ser exagerat, i la realitat pot ser molt diferent d’això, però la idea en si no és tan agoserada.

Els físics han estat pensant sobre túnels en el temps també, però des d’un angle diferent. Ens preguntem si els portals al passat o al futur son possibles dins de les lleis de la natura. Com a resultat, creiem que si són possibles. És més, fins i tot el hi hem donat un nom: forats de cuc. La veritat és que els forats de cuc estan al nostre voltant, només que són massa petits per veurels. Els forats de cuc són diminuts. Es troben en racons i esquerdes en l’espai i el temps. Pot resultar un concepte difícil, però queda’t amb mi.

Un forat de cuc és un teòric “túnel” o un accés directe, predit per la teoria de Einstein de la relativitat, que uneix dos llocs en l’espai-temps – visualitzat anteriorment com el contorn d’un mapa en 3-D, on l’energia negativa atrau espai i el temps a la boca de un túnel, que sorgeixen en un altre univers. De moment només son hipotèsis, ja que òbviament ningú ha vist un, però s’han utilitzat en pel lícules com conductes per viatjar en el temps – en la sèrie Stargate (1994), per exemple, on s’utilitzen com a transport entre els universos, i en Time Bandits (1981), on la seva emplaçaments es mostren en un mapa celeste.

Res és pla o sòlid. Si es mira amb prou atenció i suficeintment aprop sempre trobaràs en els objectes forats i arrugues. És un principi físic bàsic, i que fins i tot s’aplica a temps. Fins i tot una cosa tan suau com una bola de billar té diminutes esquerdes, arrugues i buits. Ara és fàcil demostrar que això és cert en els primers tres dimensions. Però confia en mi, també és cert de la quarta dimensió. Hi ha esquerdes petites, les arrugues i els buits en el temps. A sota a les escales més petites, fins i tot menors que les molècules més petites que els àtoms, s’arriba a un lloc anomenat l’escuma quàntica. Aquí és on hi ha els forats de cuc. Petits túnels o accessos directes a través de l’espai i el temps de forma constant, desapareixen i reapareixen dins d’aquest món quàntic. I realment uneixen dos llocs separats en el temps.

Desafortunadament, aquests túnels del temps de la vida real són només d’uns mil milions de bilions de bilionèsimes de centímetre de diàmetre. Massa petits per a un ésser humà per passar a través, però aquí és on el concepte de màquines del temps forat de cuc és líder. Alguns científics pensen que pot ser possible la captura d’un forat de cuc i engrandir trilions de vegades perquè sigui prou gran per a un ésser humà o fins i tot una nau espacial per poder viatjar.

Tenint en compte la potència suficient i una tecnologia avançada, potser seria possible crear un forat de cuc gegant a l’espai. No estic dient que es pot fer, però si es pogués, seria un dispositiu veritablement notable. Un dels extrems podria ser aquí a prop de la Terra, i l’altre lluny, molt lluny, a prop d’algun planeta llunyà.

En teoria, un túnel del temps o forat de cuc podria fer encara més que ens portar-nos a altres planetes. Si ambdós extrems es trobessin en el mateix lloc, però separats pel temps en lloc de la distància, una nau podia volar i sortir encara prop de la Terra, però en el passat distant. Potser els dinosaures serien testimonis del aterratge d’una nau procedent del futur.
Ara m’adono que pensar en quatre dimensions no és fàcil, i que els forats de cuc són un concepte difícil de digerir.Per això he pensat en un senzill experiment que podria revelar si els viatges en el temps amb humans a través d’un forat de cuc serien possible ara, o fins i tot en un futur. M’agraden els experiments senzills, i el xampany per celebrar-ho.

Així que he combinat dues de les meves coses preferides per veure si els viatges en el temps des del futur cap al passat son possibles.

Imaginem que estic organitzant una festa, una recepció de benvinguda per als futurs viatgers en el temps. Però hi ha un gir. No permetre que ningú sapiga res de la festa fins que aquesta hagi succeït. He elaborat una invitació donant les coordenades exactes en el temps i l’espai. He elaborat les invitacions amb un material molt resistent, d’una manera o altra, estaran voltant durant milers d’anys. Potser un dia a alguna persona en el futur es troba amb l’invitació i fent ús d’una màquina del temps de forat de cuc apareix a la meva festa, demostrant que els viatges, algun dia seran possibles.

Mentrestant, els meus convidats viatgers del temps hauria d’arribar en qualsevol moment. Cinc, quatre, tres, dos, un… ningú ha arribat. Quina vergonya. Tenia l’esperança que almenys una futura Miss Univers aparagues per la porta. Així que per què no funciona l’experiment? Una de les raons podria ser a causa d’un problema ben conegut en els viatges en el temps al passat, el problema del que anomenem paradoxes.

Les paradoxes són divertides de pensar-hi. La més famósa generalment és una anomenada la paradoxa de l’avi. Tinc una nova versió, més senzilla, que jo anomeno la paradoxa de científic boig.

No m’agrada la manera com els científics en les pel lícules se solen descriure com bojos, però en aquest cas, és cert. Aquest capítol està dedicat a crear una paradoxa, encara que li costi la vida. Imagini, d’alguna manera, que aquest científic boig ha construït un forat de cuc, un túnel del temps que s’estén a un minut en el passat.

Hawking en una escena de Star Trek amb convidats al sopar del passat i el futur: (d’esquerra s dreta) Albert Einstein, Data ( personatge de Star Trek) i Isaac Newton.

A través del forat de cuc, el científic es pot veure a si mateix com era fa un minut. Però, i si el nostre científic utilitza el forat de cuc per disparar al seu “jo” de fa un minut? Ara és mort. Llavors, qui fa el tret? És una paradoxa. Simplement no té sentit. És el tipus de situació que dóna malsons als cosmòlegs.

Aquest tipus de màquina del temps violaria una norma fonamental que regeix l’univers sencer – les causes passen abans que els efectes, i mai a l’inrevés -. Si aquesta norma no es complis no hi hauria res per aturar el fet que l’univers fos un caos. Així que crec que alguna cosa sempre passarà per tal d’evitar les paradoxes. D’alguna manera, hi ha d’haver una raó per la qual el nostre científic mai es pogues trobar en una situació en què pogues disparar a si mateix. I en aquest cas, ho sento dir, el mateix forat de cuc és el problema.

Al final, crec que un forat de cuc com aquest no podria existir. I la raó és la retroalimentació. Si alguna vegada has anat a un concert de rock, és probable que reconeixis aquest soroll grinyolant. És la retroalimentació. Què el causa és simple. El so entra al micròfon. Es transmet pels cables, es fa més fort per l’amplificador i surt pels altaveus. Però si molt del so dels altaveu torna a passar pel micro, el so dóna voltes i voltes en un circuit cada vegada més fort. Si ningú ho atura, la retroalimentació pot destruir el sistema de so.

El mateix passarà amb un forat de cuc, només hen de cambiar el so per radiació. Tan aviat com el forat de cuc s’expandeis, la radiació natural entraria en ell, i acabaria tot en un bucle. La resposta arribarà a ser tan forta que destrueiria el forat de cuc. Així que, encara que,els forats de cuc existeixen, i potser algun dia serà possible inflar-los i ferl-los prou grans per fer-hi passar una nau, no duraran prou com per ser d’utilitzats com una màquina del temps. Aquesta és la veritable raó per la qual ningú podria tornar a temps per la meva festa.

Qualsevol tipus viatge en el temps al passat a través de forats de cuc o qualsevol altre mètode és probablement impossible, en cas contrari es produiria paradoxes. Així que per desgràcia, sembla que els viatges temporals al passat no seran mai possibles. Una decepció per als caçadors de dinosaures i un alleujament per als historiadors.

Però la història no ha acabat encara. Això no vol dir que tots els viatges en el temps siguin impossibles. Jo sí crec en viatges temporals, però cap al futur. El temps flueix com un riu i sembla com si cada un de nosaltres fos portat sense treva al llarg del temps per la corrent. Però el temps és com un riu d’una altra manera. Flueix a diferents velocitats en diferents llocs i aquesta és la clau per viatjar al futur. Aquesta idea va ser proposada per primera vegada per Albert Einstein fa més de 100 anys. Es va adonar que hi ha d’haver llocs on el temps s’alenteix, i altres on el temps s’accelera. Tenia tota la raó. I la prova està just a sobre dels nostres caps. A l’espai.

La resposta és el Sistema de Posicionament Global, o GPS. Una xarxa de satèl lits en òrbita al voltant de la Terra. Els satèl.lits fan que la navegació per satèl.lit sigui possible. Però també revelen que el temps corre més ràpid en l’espai del que s’estableixen a la Terra. Dins de cada nau hi ha un rellotge molt precís. Però tot i ser molt precís, els rellotges guanyen al voltant d’un terç d’una bilionèsima part d’un segon cada dia. El sistema ha de corregir la deriva, en cas contrari podria alterar tot el sistema, fent que tots els dispositius GPS a la Terra es desplaçessin sis quilòmetres al dia. Vostè pot imaginar el caos que això provocaria.

El problema no rau en els rellotges. Corren més ràpid perquè el temps passa més ràpid a l’espai que a la terra. I la raó d’aquest extraordinària efecte és la massa de la Terra. Einstein es va adonar que la matèria atrapa el temps i el fa trancorre més lentament, com la part lenta d’un riu. Com més pesat sigui l’objecte, més lentament transcorre el temps. I aquesta realitat sorprenent és el que obre la porta a la possibilitat de viatjar cap al futur.

Just al centre de la Via Làctia, 26.000 anys llum de nosaltres, es troba l’objecte més pesat a la galàxia. És un forat negre supermassiu que conté la massa de quatre milions de sols aixafats en un sol punt per la seva pròpia gravetat. Com més s’apropi al forat negre, més forta serà la gravetat. Si s’acosta massa ni tan sols la llum pot escapar. Un forat negre com aquest té un dramàtic efecte en el temps, el ralenteix més que qualsevol altra cosa en la galàxia. Això fa que sigui una màquina del temps natural.

M’agrada imaginar com una nau espacial podria ser capaç de prendre avantatge d’aquest fenomen, orbitant al voltant . Si una agència espacial estes controlant la missió des de la Terra observarien que cada òrbita completa duraria 16 minuts. Però per a la gent valenta d’abord, a prop d’aquest objecte massiu, el temps seria més lent. I aquí l’efecte seria molt més extrem que l’atracció gravitacional de la Terra. El temps per la tripulació es desacceleraria a la meitat. Per cada òrbita de 16 minuts, els astronàutes nomès n’experimentarien 8.

Dins del Gran Col lisionador d’Hadrons

I anant orbitant, els astronàutes experimenten només la meitat del temps que les persones lluny del forat negre. La nau i la seva tripulació estarien viatjant a través del temps. Imagini que la orbita al forat negre fos de cinc dels seus anys. Deu anys passarien a la terra. En arribar a casa, tots a la Terra hauria envellit cinc anys més que ells.

Així que un forat negre supermassiu és una màquina del temps. Però, per descomptat, no és del tot pràctic. Té avantatges sobre els forats de cuc, ja que no provoca paradoxes. A més de que no es destruirà a si mateix en un flaix de retroalimentació. Però és molt perillós. És molt lluny fisicament i ni tan sols ens porta molt lluny en el futur. Afortunadament hi ha una altra manera de viatjar en el temps. I això representa la nostra última i millor esperança de construir una màquina del temps real.

Només has de viatjar molt, molt ràpid. Molt més ràpid fins i tot que la velocitat necessària per evitar ser arrossegat cap a un forat negre. Això és degut a un altre fenomen estrany del univers. Hi ha un límit de velocitat còsmica, la velocitat de la llum. Res no pot superar aquesta velocitat. És un dels millors principis establerts en la ciència. T’ho creguis o no, viatjant a gairebé la velocitat de la llum et transporta al futur.

Per explicar per què, anem a somiar amb un sistema de transport de ciència ficció. Imagini una pista que dona voltes a la Terra, una pista per a un tren ultraràpid. Anem a utilitzar aquest tren imaginari per acostar-nos el més possible a la velocitat de la llum i veure com es converteix en una màquina del temps. A bord hi ha passatgers amb un bitllet d’anada cap al futur. El tren comença a accelerar, més ràpid i més ràpid, donant voltes i més voltes a la Terra.

Acostar-se a la velocitat de la llum significa donar voltes a la terra molt i molt ràpid, exactament set vegades per segon. Però no importa quanta ptencia tingui el tren, que mai arribara a la velocitat de la llum, ja que les lleis de la física ho prohibeixen. En el seu lloc, podem dir que s’acosta molt a la velocitat màxima. I ara una cosa extraordinària passa… el temps comença a fluir lentament a bord en relació amb la resta del món, igual que prop del forat negre, però més encara. Tot en el tren està en moviment lent.

Això passa per protegir el límit de velocitat, i no és difícil veure per què. Imagineu-vos un nen corrent endavant dins el tren. La seva velocitat se suma a la velocitat del tren. Així, no podia trencar el límit de velocitat, simplement per accident? La resposta és no. Les lleis de la naturalesa eviten aqueta possiblitat alentint el temps dins el tren. Ara no pot córrer prou ràpid per trencar el límit. El temps sempre es desaccelerarà només el suficient per protegir el límit de velocitat. I a partir d’aquest fet ve la possibilitat de viatjar durant molts anys en el futur.

Imaginem que el tren surt de l’estació d’1 de gener del 2050, i dona voltes a la Terra una i altra vegada durant 100 anys, fins que, finalment arribar a destinació el 1 de gener de 2150. Els passatgers només hauran experimentat una setmana de temps, perquè el temps s’ha alentit molt a l’interior del tren. Quan surtin es trobaran un món molt diferent . En una setmana han viatjat 100 anys al futur. Per descomptat, la construcció d’un tren que pogues arribar a aquesta velocitat és gairebé impossible. No obstant això, hem construït una cosa molt semblant al tren, el LHC, l’accelerador de partícules més gran del món al CERN a Ginebra, Suïssa.

Al subsol profund, es un túnel circular de 16 milles de llarg, trobem un flux de milers de milions de petites partícules. Quan s’encen LHC les partícules acceleren de 0 a 60.000 quilòmetres per hora en una fracció de segon. Augmentant la potència, les partícules van cada vegada més ràpid, fins que arriben brunzint al voltant del túnel unes 11.000 vegades per segon, que és gairebé la velocitat de la llum. Però igual que el tren, no acaben d’arribar a aquesta velocitat màxima. Només poden arribar al 99,99 per cent del límit. Quan això passa, les partícules també comencen a viatjar en el temps. Sabem això gràcies a algunes partícules que son de molt curta durada, les anomenades mesons pi. En general, es desintegren després de només 25.000 milionèsimes de segon. Però quan són accelerats a velocitats properes a la llum que duren 30 vegades més.

És així de simple. Si volem viatjar cap al futur, només hem d’anar ràpid. Realment ràpid. I crec que l’única manera en serem capaços de fer-ho és anant a l’espai. El vehicle més ràpid tripulat de la història va ser l’Apolo 10. Es va arribar a 25.000 quilòmetres per hora. No obstant això, per viatjar en el temps hem d’anar a més de 2.000 vegades aquesta velocitat. I per fer això necessitarem una nau molt gran, una màquina realment enorme. La nau hauria de ser prou gran com per portar una gran quantitat de combustible, prou com per accelerar fins gairebé la velocitat de la llum. I per arribar just per sota del límit de velocitat còsmica es necessitarien sis anys complets a plena potència.

L’acceleració inicial seria suau perquè la nau seria molt gran i pesada. Però a poc a poc s’agafaria velocitat i aviat estaríem cobrint distàncies enormes. En una setmana, hauriem arribat als planetes exteriors. Després de dos anys hauria arribat a la meitat de la velocitat de la llum i estariem fora del nostre sistema solar. Dos anys més tard estaria viatjant al 90 per cent de la velocitat de la llum. Al voltant de 30 bilions de quilòmetres de la Terra, i quatre anys després del seu llançament, la nau començaria a viatjar en el temps. Per cada hora de temps a la nau, dues passarien a la Terra. Una situació similar a la nau espacial que òrbita al voltant del forat negre massiu.

Després de dos anys d’empenta completa la nau arribaria a la seva velocitat màxima, el 99 per cent de la velocitat de la llum. A aquesta velocitat, un sol dia a bord seria com un any de temps de la Terra. La nostra nau estaria realment volar cap al futur.

La disminució del temps té un altre benefici. Això vol dir que podria, en teoria, recórrer distàncies extraordinàries dins d’una sola vida. Un viatge a la vora de la galàxia es faria amb només 80 anys. Però la veritable meravella del nostre viatge és que revelaria com de estrany és l’univers. És un univers on el temps corre a velocitats diferents en diferents llocs. On forats de cuc diminuts existeixen al nostre voltant. I on, en última instància, podem utilitzar la nostra comprensió de la física per a convertir-nos en veritables viatgers a través de la quarta dimensió.”

Article extret d’una entrevista publicada al diari Daily Mail.