Introducción

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Dependiendo de lo que crea, el universo comenzó con una explosión o su existencia fue provocada por una cierta gran fuerza, o quizás ambas o ni una ni otra. Pero tenía un principio. Cómo puedo estar tan seguro? Bien, hay dos muy convincentes argumentos que dejan poco lugar a duda que el universo (por lo menos el que conocemos) debe haber tenido un principio. El primer argumento es una aplicación simple de la segunda ley de la termodinámica, que indica que la entropía debe aumentar siempre. Técnicamente esto significa que los posibles estados de energía que un sistema ocupa siempre aumenta. Pero una explicación más simple es que la cantidad total de desorden aumenta. Si el universo es eterno y no tenía ningún principio entonces ha tenido ciertamente bastante tiempo ("siempre" parece ser suficientemente largo) para haber alcanzado un estado de desorden completo. Sin embargo, éste no es el caso. El universo pareciera tener mucho orden. Las estrellas tienen estructuras, y estas se conglomeran en estructuras más grandes que llamamos galaxias. Las galaxias se agrupan en estructuras más inmensas e incluso existen supercúmulos de galaxias observadas en el universo. Los seres humanos son además sistemas muy ordenados; en un universo eterno no podríamos vivir para hacer estas preguntas. Todavía no está convencido? Entonces considere otro argumento simple. En un universo eterno y estático cada línea de vista terminaría en la superficie de una estrella. Cada fotón de la luz emitido en el universo encontraría su camino por todas partes en el universo, concluído el palmo de por siempre. Esto haría el cielo de la noche tan brillante como la superficie del sol. Éste no es otra vez claramente el caso. Así, el universo tenía un principio. Pero el tiempo también tiene un principio? En la visión cosmológica actual del universo, el tiempo y el espacio están conectados en un continuo, el continuo del espacio-tiempo. Se observa que el espacio-tiempo de nuestro universo se está expandiendo. Este efecto fue visto por primera vez por el astrónomo Edwin Hubble en los años 20. No importa en que dirección uno mire, siempre verá galaxias distantes moviéndose apartándose de nosotros y apartándose entre ellas. La teoría actual del principio del universo se conoce como "Big Bang" o Gran Explosión. Si todas las galaxias se están apartando unas de otras de manera uniforme entonces en un cierto punto en el pasado, todas deben haber estado en el mismo lugar. Las densidades y las energías del momento de la creación eran tan grandes que ninguna teoría actual de la física puede describir lo que debe haber sido el universo como ese punto singular, llamado singularidad por razones obvias. Una explosión comenzó el universo en movimiento hace 20 mil millones años. En ese momento de la creación el continuo espacio-tiempo comenzó, que consiste en las dimensiones espaciales y una dimensión temporal. Parecería así que el tiempo también tenía un principio.

Pero qué es el tiempo? Cada uno habla de él, cada uno puede sentir su paso, y hay también quienes hablan de viajar a través de él. Por supuesto todos viajamos en el tiempo en lapsos de 60 segundos por minuto y 60 minutos por hora y 24 horas por día y 365 días por año. Pero el viaje en el tiempo del que les hablo es el que ha sido solamente un reino de la ciencia ficción por más de 100 años, pero en los últimos 10 años se ha convertido en una posibilidad teórica. Es decir, viajar al pasado para ver los acontecimientos pasados o saltar al futuro distante para ver el progreso de la humanidad. Quién no ha pensado en volver al pasado para volver a vivir un momento dulce o saltar a continuación para aprender lo que pudo ser el resultado de una decisión importante? Hasta hace poco tiempo eso era solamente posible en la imaginación. Ahora parece que la física moderna nos daría más sorpresas. Espero conducirlos a una discusión de la naturaleza del tiempo y el espacio y después mostrar la física implicada en crear una máquina del tiempo. Discutiremos también las consecuencias algo indignantes que el correr del tiempo sostiene para la naturaleza del universo. Al final, quizás nos perdamos en un giro de paradojas, de ecuaciones, y de universos paralelos, pero el viaje debe ser divertido.