En el mundo de la física, por cada pregunta que respondemos, miles de nuevas aparecen. El universo está lleno de misterios asombrosos que, cuanto más nos sumergimos en ellos, más nos damos cuenta de que estamos rodeados de auténticas paradojas que rompen con todo lo que creíamos saber. Y en este contexto, cuando en 1967 el físico estadounidense Gerald Feinberg introdujo un nuevo concepto, una nueva supuesta partícula subatómica, la física se mezcló con la más pura ciencia ficción. Estábamos abriendo la puerta a unas entidades que nos obligaban a replantearnos la naturaleza del cosmos. Los taquiones.
Y vamos a hacer una cosa. Yo primero te digo que es un tachión, pero ya te aviso que no se va a entender nada. Luego ya te prometo que sí. Los tachiones son hipotéticas partículas subatómicas capaces de moverse a velocidades superlumínicas al disponer de una masa imaginaria y una masa cuadrada negativa que rompen con el principio de causalidad, que retrocederían en la cuarta dimensión temporal y que no pueden detectarse ya que al ser más rápidas que la luz, ésta no las puede alcanzar nunca. ¿Qué?
Te he avisado, pero iremos poco a poco. Al menos tiene que haber una cosa que te ha parecido muy extraña. Lo de la velocidad superlumínica. Los tachiones son hipotéticas. Y dejo claro esto porque su existencia no está ni mucho menos confirmada.
Partículas subatómicas capaces de moverse más deprisa que la luz. Bueno, realmente incapaces de ir más despacio que la luz. Pero no nos adelantemos. Los tachiones serían unas partículas subatómicas que se mueven siempre a más de 300.000 km por segundo, siendo así más rápidas que la propia luz. Eh, Un momento, ¿Einstein no nos dijo, a través de la teoría de la relatividad general, que era imposible que algo fuera más rápido que la luz?
Bueno, más... más o menos. Bueno, no, en verdad no dijo eso. Lo que nos dijo es que es imposible que un cuerpo supere la frontera de la velocidad de la luz porque para atravesar dicha barrera necesitaría una energía infinita.
Pero... ¿Y si hubiera unas partículas que nunca tuvieron que atravesar esta frontera? Prepárate, porque hoy vamos a hablar de los secretos de los tachiones. Unas partículas subatómicas, hipotéticas, ¿eh? Pero no lo volveré a decir más.
Que rompen con todos nuestros esquemas y que a nivel teórico estarían obligadas a viajar siempre hacia el pasado. Repito, a nivel físico, su existencia no está comprobada. Es más, muchos físicos creen que es imposible que exista.
Pero a nivel matemático, se abre un mundo de magia... Donde los tachiones son los reyes de la corona. En el año 2012, investigadores del CERN creyeron descubrir unas partículas más rápidas que la luz. Parecía que habíamos encontrado estos tachiones, pero al final todo fue un error. ¿Qué se le va a hacer?
Es más, aunque existieran, nunca podríamos detectarlas. Todo lo que vemos es gracias a la luz alcanzando un cuerpo y saliendo rebotada. Pero si estos tachiones son más veloces que la luz, entonces la luz nunca los puede atrapar.
Ya empieza a ser de locos esto, ¿verdad? Pues espérate. En principio, que la luz es lo más rápido del universo era una de las pocas certezas que teníamos en nuestra vida. Lo único constante en el universo es que la luz en el vacío se mueve a 300.000 km por segundo y que nada puede ir más deprisa. Así que estos taquiones están rompiendo, básicamente, con todas las leyes de la física que creíamos conocer.
Bueno, más que romperlas, están jugando con ellas. ¿Pero con qué juegan exactamente los taquiones? Pues ni más ni menos que con la fórmula más famosa de la historia de la física.
E es igual a mc². Einstein nos dijo que la energía de un cuerpo es igual a la masa de este cuerpo en reposo multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. ¡Bravísimo!
Y de esta elegante fórmula se desprende lo que hemos dicho al principio de que nada puede ir más deprisa que la luz. Porque cuando hablamos de materia en movimiento, la fórmula de Einstein tiene que expandirse de la siguiente forma. ¡Qué fea, ¿verdad?
De repente. Bueno, espera que las matemáticas hagan magia. Esta ecuación demuestra que la energía aumenta con la velocidad, y que a medida que esta velocidad del cuerpo se aproxima hacia la velocidad de la luz... La energía tiende hacia el infinito.
Así es como sabemos que nada puede ir más deprisa que la luz. Porque necesitaríamos una energía infinita para superar la frontera de la velocidad de la luz. ¿No me crees?
Vale, vale, vale, vale. Lo respeto. La velocidad de la luz son 300.000 km por segundo, ¿verdad? Vale.
Pues probemos qué pasa con la energía si queremos que el cuerpo se mueva a esta velocidad. Sustituimos la velocidad por 300.000 km por segundo. ¿Y 300.000 al cuadrado entre 300.000 al cuadrado? Bueno, un número entre sí mismo es uno, de toda la vida.
¿Y 1 menos 1? ¡Muy bien! Pero no serás tú el próximo premio Nobel de las matemáticas, ¿no?
¿Y la raíz cuadrada de 0? Pues solo hay un número que multiplicado por el mismo de 0. Exacto, el 0. Y da igual lo que dé arriba en el numerador. Un número dividido entre 0 da infinito.
¿Lo ves? Energía igual a infinito. Por eso no se puede alcanzar la velocidad de la luz.
Porque necesitaríamos una energía infinita para hacerlo. Y no puede haber energía infinita. La energía en el universo es finita. Pero va.
Juguemos un poco con las matemáticas, porque es precisamente jugando con ellas que nos topamos con los tachiones. Y ya hemos dicho que los tachiones serían unas partículas que se mueven más deprisa que la luz. Veamos si a nivel matemático esto es posible. Entonces, lo que queremos es que en la ecuación la velocidad del cuerpo sea más grande que la velocidad de la luz.
¿Y podemos hacer algo para conseguirlo? Sí, jugar con las matemáticas. A nivel matemático, lo único con lo que podemos jugar es...
La masa del cuerpo. Y para que su velocidad sea superior a la de la luz, lo único que podemos hacer es que su masa al cuadrado sea menor que cero. Y esto ya sí que es muy raro, pero estamos jugando.
En condiciones normales, básicamente siempre menos con estas cosas raras de los tachiones, la masa al cuadrado de un cuerpo siempre es positiva. Quiero decir, pongamos que pesas, o más bien dicho, que tienes una masa de 70 kilos. Pues el cuadrado de tu masa, 70 por 70, es, evidentemente, positivo.
Una masa positiva multiplicada por una masa positiva da un número más grande que cero. Sí, sí, pero abramos la mente. Supongamos que un cuerpo puede tener una masa al cuadrado menor que cero. ¿Y qué implica que el cuadrado de la masa de un cuerpo sea negativo? En primer lugar, una incongruencia matemática.
Cuando multiplicas un número por sí mismo, es imposible obtener un número negativo. Positivo por positivo, positivo. Negativo por negativo, positivo.
¿Hemos llegado a un callejón sin salida? No. Las matemáticas tienen una solución para esto.
Abramos más la mente. Para que la masa al cuadrado sea negativa, su masa no puede ser un número real. Real entendido como los números con los que estamos familiarizados.
Tiene que ser lo que se conoce como número imaginario. Este número es representado en matemáticas como i, donde la i denota la raíz cuadrada de menos 1. Y esto nos permite hacer la raíz cuadrada de un número negativo, i. Por lo tanto, que sea posible que el cuadrado de un número sea negativo.
Los números imaginarios son el producto entre un número real y la unidad imaginaria, i. Es decir, el resultado de la multiplicación entre un número normal y la raíz cuadrada de menos 1. Y aquí es cuando. En el mundo matemático empieza a florar la magia de los tachiones.
Si presuponemos la existencia de una partícula de masa imaginaria para entendernos de masa menor que cero, para entendernos, eh, se abre la puerta no sólo a que dicha partícula supere la velocidad de la luz, sino que sea incapaz de ir más despacio que ella. En el momento en el que dejamos de jugar con cuerpos con masas cuadradas positivas, que es toda la materia del universo, y pasamos a jugar con cuerpos con masas cuadradas negativas, que no sabemos si pueden existir en el universo, pero serían estos tachiones, las ecuaciones de la relatividad se invierten. Todo está al revés. Y nuestra ecuación del principio se convierte en esto. Esta sí que te acepto que es muy fea.
Pero ahora, lo que sucede es que la velocidad de la luz deja de ser una velocidad máxima y pasa a ser una velocidad mínima. Es decir, ahora la energía infinita no es lo que se necesitaría para cruzar la frontera de la velocidad de la luz, sino lo que se necesitaría para ir más despacio que la luz. Es decir, para cruzar la frontera, pero no hacia arriba, sino hacia abajo.
Hemos invertido las leyes, ¿recuerdas? Estos hipotéticos tachiones, que como hemos visto, nacen de la posibilidad matemática de que existan cuerpos con masa imaginaria, cuyo cuadrado es menor que cero, nunca pueden ir más despacio que la luz. Y además, se comportan de una forma muy extraña. Como si ya no fuera suficientemente extraña. Que a lo mejor, ya has deducido.
En el caso de los tachiones, y a diferencia de lo que sucede con toda la materia del universo, a medida que disminuye su energía, aumenta su velocidad. Y a medida que aumenta su energía... Disminuye la velocidad.
Soy pesado, sí, pero recuerda que hemos invertido las leyes. En el mundo normal, cuanta más energía apliques al golpear una pelota, más deprisa se moverá la pelota, ¿no? Pues si tuvieras una pelota de taquiones, que nunca la tendrás, lo siento mucho, cuanta más energía aplicaras al golpearla, más lenta se movería.
No, ya, ya, no tiene ningún sentido. Pero, ¿qué esperabas? Hemos invertido las leyes. Los taquiones, pues, estarían condenados a moverse siempre a más de 300.000 km por segundo.
Solo una energía infinita permitiría que un tachión se moviera más despacio que la luz. Y como ya hemos dicho, alcanzar una energía infinita es simplemente imposible. Teóricamente serían similares a los fotones, pero tampoco mucho.
Los fotones no tienen masa, vale, pero es que los tachiones tendrían una masa negativa. Una masa negativa. Menor que cero, ¿eh?
Increíble. Aún así, no se espera que existan. Y no solo porque al ir más deprisa que los fotones la luz nunca podría alcanzarlos.
Los veríamos... cuando ya han pasado, sino porque su existencia depende de la mecánica clásica. Y esto es un problema, porque si hablamos de partículas subatómicas, no podemos aplicar las reglas del juego de la relatividad general, sino las de la mecánica cuántica.
Y a nivel cuántico, la existencia de los taquiones no tiene sentido a nivel matemático. ¿Los descubriremos algún día? ¿Quién sabe?
Pero todo parece indicar que no. Ojalá me calle en la boca. Pero sean reales o no, lo que está claro es que estos hipotéticos taquiones son muy, pero que muy...
extraños. Y si no te ha parecido suficientemente extraño que sean cuerpos de masa imaginaria condenados a viajar para siempre más deprisa que la luz y que cuanta más energía tienen, más despacio se mueven, tranquilo, traigo más cosas para ti. Y una de estas cosas es que los tachiones atentan directamente contra uno de los principios más fundamentales de la física relativista, el principio de causalidad.
Y este principio es tan sencillo de entender como que ningún efecto puede ser anterior a su causa. Si yo muero, efecto. Porque me disparas es porque primero has apretado el gatillo de la pistola. Causa.
No lo hagas, por favor. Facilísimo, ¿no? Pues los taquiones se cargan este principio de causalidad. ¿Recuerdas que las leyes se invierten?
¿Cómo no lo vas a recordar si lo he dicho 5 millones de veces? Pues bien, al viajar más deprisa que la luz, el efecto sería observado antes que la causa. Si decidieras matarme con una pistola de balas de taquiones, la gente vería primero que yo muero. Efecto.
Y luego que tú aprietas el gatillo. Causa. En el mundo normal, primero hay una causa y luego un efecto.
En el mundo taquiónico, primero habría un efecto y luego una causa. ¿Sentido? Ninguno. Pero mola para una película. Y una última cosa muy extraña para terminar por todo lo alto.
Los taquiones podrían viajar al pasado. Bueno, más que poder, estarían obligados a hacerlo. En otras palabras, los taquiones estarían condenados a huir constantemente. del futuro.
Los viajes al futuro técnicamente son posibles de acuerdo a la relatividad general porque cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, más lento avanza tu reloj respecto a los otros. Y te dejo por aquí un vídeo donde lo explico... perfectísimamente. La física relativista nos dice que si consiguiéramos atravesar la frontera de la velocidad de la luz y viajaramos a más de 300.000 kilómetros por segundo, dejaríamos de avanzar hacia el futuro y empezaríamos a retroceder en el tiempo.
Pero claro, nada puede ir más deprisa que la luz. Nada, excepto nuestros amigos tachiones. Al desplazarse siempre a velocidades superlumínicas, técnicamente no podrían avanzar en el tiempo, sino que estarían condenados a retroceder en él. Todo en el universo viaja más o menos deprisa hacia el futuro.
pero estos tachones estarían viajando perpetuamente hacia el pasado. Y así, como quien no quiere la cosa, están viajando constantemente al pasado y violando el principio de causalidad. Pero, ¿cómo puede algo que todavía no ha sucedido tener lugar en el pasado y afectar tanto al presente como al futuro? Pues muy buena pregunta, pero no sé a ti, pero a mí ya no me da el cerebro para más.
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