VIAJES A
TRAVÉS DEL TIEMPO
Este artículo analiza la posibilidad
teórica y técnica de viajes en el tiempo, y la posibilidad de que existan paradojas asociadas
a dicho viaje a través del tiempo (por ejemplo evitar el nacimiento de nuestros
propios antepasados). De acuerdo a algunos argumentos, el viaje en el tiempo en
la experiencia cotidiana se experimenta a 1 segundo por segundo hacia el futuro.
Los viajes a través del tiempo en la
física
De acuerdo con la descripción
convencional de la teoría de la relatividad las partículas
materiales al moverse a través del espacio-tiempo se
mueven hacia adelante en el tiempo (hacia el futuro) y hacia un lado u otro del
espacio. El hecho de que la energía total y la masa sean positivas está
relacionado con el hecho de que las partículas se muevan hacia el futuro.
Un aspecto comprobado de la teoría de
la relatividad es que viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz ocasiona una dilatación del tiempo, por la cual el tiempo de
un individuo que viaja a esa velocidad corre más lentamente. Desde la
perspectiva del viajero, el tiempo "externo" parece fluir más rápidamente, causando que el
viajero llegue a un lugar más adelante en el futuro. Sin embargo, este fenómeno
en sí mismo, no es lo que suele denominarse como viaje a través del tiempo.
El concepto de viaje en el tiempo ha
sido frecuentemente utilizado para examinar las consecuencias de teorías
físicas como la relatividad especial, la relatividad general y la teoría cuántica de campos, aunque no
existe evidencia experimental del viaje en el tiempo y existen razones teóricas
importantes para considerar posible la existencia de cierto tipo de viaje a
través del tiempo. En cualquier caso, las teorías actuales de la física no
permiten ninguna posibilidad de viajar en el tiempo
.
La posibilidad de los viajes en el
tiempo
La teoría especial de la relatividad de Albert Einstein (y
por extensión la teoría general) permite explícitamente un tipo
de dilatación temporal que ordinariamente se podría denominar “viaje en el tiempo”.
La teoría sostiene que relativamente a un observador estacionario, el tiempo
parece fluir más lentamente para los cuerpos que se desplazan rápidamente: por
ejemplo, un reloj que se desplaza parecerá correr más lento; al incrementar su
velocidad y acercarse a la velocidad de la luz parecerá haberse
detenido completamente. Sin embargo, este efecto sólo hace posible el “viaje en el tiempo” hacia adelante en el futuro,
nunca hacia atrás. Este tipo de viaje no es típico de la ciencia ficción, y no
se tiene ninguna duda acerca de su existencia; sin embargo, de aquí en adelante
“viaje en el tiempo”, propiamente dicho, se referirá al recorrido con algún
grado de libertad hacia el pasado o el futuro.
Muchos científicos consideran que el
viaje a través del tiempo propiamente dicho es imposible. Esta opinión se ve
reforzada por un argumento basado en la navaja de Occam.
Cualquier teoría que permita el viaje en el tiempo requiere que algunas
situaciones relacionadas con la causalidad (o, en su caso, retrocausalidad)
sean resueltas. ¿Qué pasaría si alguien trata de viajar en el tiempo y mata a
su propio abuelo? (Ver la “paradoja del abuelo”).
Además, en la ausencia de cualquier
evidencia experimental de la posibilidad del viaje en el tiempo, es
teóricamente más simple suponer que no puede ocurrir. De hecho, el físico Stephen Hawking ha
sugerido que la ausencia de turistas del futuro constituye un fuerte argumento
en contra de la existencia del viaje en el tiempo (véase Conjetura de protección de la
cronología). Eso sería una variante de la paradoja de Fermi (“si
no hay visitantes extraterrestres es porque los extraterrestres no
existen”), en la que se hablaría de “viajeros del tiempo” en lugar de
“visitantes extraterrestres”. Dadas estas circunstancias, otros sugieren —a los
que sostienen la posición de Hawking— que en el caso de que en un futuro el ser
humano pudiese viajar al pasado,
éste no podría regresar a un espacio temporal anterior al
momento de la puesta a punto de la hipotética máquina del tiempo que lo
permitiese.
También se ha sugerido que al viajar al
pasado se estaría “creando” un universo paralelo y
no se viajaría al propio pasado sino a una copia de éste, pero con una
diferencia: la existencia de un turista temporal. De este modo se tendría dos
espacios temporales simultáneos: uno donde aparece un turista del tiempo y otro
donde no aparece. Ésta sería una hipótesis para discutir la paradoja de
“Si mañana planeo un viaje a hoy para decirme ‘hola’, ¿por qué hoy no tengo un
doble a mi lado diciéndome ‘hola’?” Sin embargo, asumiendo que el viaje
temporal no es posible, también resulta interesante para los físicos la pregunta de por qué y qué
leyes físicas lo impiden.
La posibilidad de las paradojas
temporales
El principio de autoconsistencia de
Novikov y cálculos recientes de Kip Thorne indican
que simples masas pasando en el tiempo a través de agujeros de gusano no
podrían generar paradojas, ya que no existen condiciones iniciales que induzcan
una paradoja una
vez que es introducido el viaje en el tiempo. Si sus resultados pueden ser
generalizados sugerirían, curiosamente, que ninguna de las paradojas formuladas
en las historias de viaje temporal puedan ser realmente formuladas en un nivel
físico: es decir, que cualquier situación que se provoque en una historia de
viaje temporal puede permitir muchas soluciones coherentes. Las circunstancias
podrían sin embargo, tornarse casi increíblemente extrañas.
Los universos paralelos son una posibilidad
teórica que evitaría la mayor parte de las paradojas relacionadas con viajes a
través del tiempo. La interpretación de mundos múltiples de H. Everett sugiere
que todos los eventos cuánticos posibles pueden ocurrir simultáneamente en
historias exclusivas. Estas historias alternas o
paralelas, formarían un árbol ramificado que simbolizaría todos los posibles
resultados de cualquier interacción.
Debido a que todas las posibilidades
existen, cualquier paradoja puede ser explicada al ocurrir los eventos
paradójicos en un universo diferente. Este concepto es frecuentemente utilizado
en la ciencia ficción. Sin embargo, en la actualidad,
los físicos creen que dicha interacción o interferencia entre estas historias
alternativas no es posible (véase la conjetura de protección cronológica de
Stephen Hawking).
Paradoja de la inexistencia de viajeros
del tiempo
Si tenemos en cuenta que cada vez
sabemos más de física cuántica y que la tecnología
progresa a través del tiempo, se puede postular que deberíamos ser visitados
por viajeros del tiempo, hecho no observado, y que puede ser considerado una
paradoja. Para explicar esto, se ha postulado que esto puede indicar que la
humanidad se extinguirá antes de descubrir la tecnología de viajar en el
tiempo, lo que también se aplicaría a presuntos mundos en universos paralelos,
porque ellos tampoco habrían desarrollado la tecnología para viajar entre
universos.
Otra paradoja dice que aún siendo
posible crear una máquina del tiempo dentro de cien años,
esta no podría volver más atrás del momento en el que se construyó dicha
máquina porque se tardaría más de cien años en crear una relación de tiempo de
cien años. Dicho esto, se podría construir una máquina durante ciento diez años
para regresar atrás en el tiempo cien años, pero no cuatrocientos. La única
posibilidad sería, por ejemplo, que otra civilización hubiese construido una
máquina mucho antes de nuestra existencia para así poder volver hasta el punto
en el que se construyó, es decir, antes de haberse creado la tierra.1
Otras explicaciones menos
convencionales y con características pseudocientíficas,
son aquellas que postulan la existencia de viajeros temporales ocultos. Tales
viajeros rehusarían manifestarse públicamente y actuarían como auténticos
"turistas" temporales u observadores, sin, aparentemente, mayor
injerencia en los asuntos de la humanidad actual, pero esta hipótesis sería,
por supuesto, completamente indemostrable. Se ha alegado, también, que ciertos
individuos podrían ser viajeros temporales más o menos ocultos, mencionándose
entre ellos a notables inventores o literatos; no obstante ninguna de las
pruebas aducidas resulta convincente. Del mismo modo supuestos
"visitantes" de otras épocas han probado ser, en todos los casos,
fraudes o productos de informes inexactos. Ciertos autores mencionan como
evidencia del viaje temporal los vestigios de civilizaciones con una tecnología
muy similar a la nuestra, como por ejemplo el Mecanismo de Antiquitera que data de entre
los años 82 y 65 a.C o las Baterías de Bagdad, procedentes de la misma
época. En todos estos casos la existencia de tales dispositivos tecnológicos
puede ser explicada mucho mejor enmarcándolos en su contexto histórico.
Los equivalentes de viaje temporal y
viaje a la velocidad de la luz
Se puede señalar que si alguien es
capaz de mover información de un punto a otro más rápido que la velocidad de
la luz, de acuerdo a la relatividad especial, equivale a que un observador percibe
una transferencia de información hacia el pasado. Por otra parte, no se han
propuesto mecanismos físicos que sugieran que esa posibilidad es técnicamente
viable de acuerdo con la relatividad especial.
La teoría general de la relatividad por
su parte ofrece algunas posibilidades teóricas adicionales. Esta teoría
formulada por Einstein generaliza la teoría especial de
la relatividad que hemos considerado hasta ahora. Esta teoría además de su
mayor generalidad es capaz de describir adecuadamente la gravedad desde
un punto de vista relativista. La interpretación de la gravedad que hace esta
teoría es que la materia “curva” el espacio y el
tiempo que se encuentra a su alrededor. Estas propiedades de la curvatura abren
nuevas posibilidades para el viaje a través del tiempo:
·
Teóricamente
existen soluciones de las ecuaciones que incluyen líneas temporales que se
curvan alrededor de un círculo y se reconecten con su propio pasado. La
primera y más famosa de estas soluciones, conocida como universo de Gödel, fue hallada por Kurt Gödel,
aunque dicha solución atribuye al universo ciertas características físicas que
no parecen corresponderse con las de nuestro universo. La teoría de la
relatividad general en sí misma no prohíbe la curva temporal cerrada o curva cerrada de tipo tiempo(traducción
literal del inglés closed timelike curve), que puede llegar a aparecer
en las soluciones de las ecuaciones. Sin embargo, la mayoría de los físicos
cree que es necesario explicar correctamente las condiciones si se pretende una
descripción completa y realista, es decir, las condiciones adicionales, las
cuales, de no cumplirse, eliminarían la posibilidad de las curvas temporales
cerradas debido a sus implicaciones paradójicas, por ejemplo aquellas que se
relacionan con la hipotética retrocausalidad(la
posibilidad que tendría el viajero al pasado de influir en el mismo, con los
consiguientes resultados en el presente, según vemos contempla la paradoja del abuelo).
·
Existe
además la posibilidad de que diferentes regiones del espacio inicialmente
separadas entren en contacto mediante la formación de un "puente"
o "agujero de gusano". En general estas requerirían pasar por estados
topológicamente no equivalentes que involucren "rasgado" del
espacio-tiempo, posibilidad recientemente considerada en la teoría de cuerdas y explicado
divulgativamente por Brian Greene en El universo elegante.
Viajes hacia el futuro
En realidad todas las partículas viajan
continuamente hacia el futuro, ya que el tiempo fluye siempre en la misma
dirección, y el paso del tiempo es sólo el movimiento hacia el futuro, en los
términos en que los describe la teoría de la relatividad. Sin embargo, el flujo
de avance hacia el futuro puede ser algo lento para la duración de la vida
humana. Para conocer lo que sucederá mañana, tan solo se tiene que esperar un
día sin necesidad de hacer un desplazamiento en el tiempo, pero
conocer el futuro lejano y, por ejemplo; conocer a nuestros tataranietos o
contemplar la civilización dentro de mil años, es diferente. El efecto
relativista de la dilatación del tiempo ofrece, al menos teóricamente; la
posibilidad de viajar al futuro evitando envejecer.
En la paradoja de los gemelos, los dos hermanos se
encontraban en el futuro pero habían recorrido caminos diferentes, y uno de
ellos, el que se había acelerado hasta viajar a gran velocidad en una nave
espacial, había reducido su envejecimiento. Aunque el tiempo propio medido
por un observador en movimiento
respecto a otro será menor y la magnitud del efecto viene dada por la
velocidad (v) del observador en movimiento y la velocidad de
la luz (c):
Sin embargo, desde el punto de vista
del propio observador en movimiento, él mismo está en reposo y él no percibe
que esté envejeciendo más lentamente. De hecho, para este observador en
movimiento sería el observador en reposo quien estaría envejeciendo más
rápidamente. Sólo en situaciones en que aparecen sistemas de referencia no
inerciales en que los dos observadores se encuentren puede darse una situación
en que ambos observadores coincidan en que uno de ellos dos ha envejecido más
lentamente.
Si consideramos un observador que se
aleja en una nave con una velocidad que sea un 90% de la luz, el tiempo
transcurrido en la Tierra, ignorando el efecto de Dilatación gravitacional del tiempo para
simplificar, sería unas 2,30 veces más lento según un observador en la Tierra.
Es decir, que incluso yendo a esta altísima velocidad sólo ganaríamos un
modesto factor dos en nuestro viaje al futuro. Para hacer viajes interesantes al futuro
necesitamos que la nave vaya a velocidades realmente considerables.
Para viajar a futuros más lejanos
‘sólo’ sería necesario hacer que la velocidad fuera aún más cercana a la de la
luz. Nuestra nave viajando a gran velocidad en un camino con origen y regreso a
la Tierra es una máquina del tiempo para viajar al futuro que, en la medida en
que se tenga la capacidad de incrementar su velocidad, puede transportar a un
viajero sin envejecerlo a cualquier tiempo posterior.
Es evidente que la construcción de una
nave, de este tipo de máquina del tiempo, actualmente está fuera de
las posibilidades técnicas de nuestra civilización. Sin embargo, hay ejemplos
que demuestran que la idea es
correcta. En la Tierra recibimos partículas que vienen del centro de nuestra
galaxia a distancias que la luz tarda miles de años en recorrer. Es decir,
fueron producidas hace miles de años terrestres. Sin embargo, estas partículas
no pueden resistir un viaje ni siquiera de un minuto ya que se desintegran en
cuestión de segundos después de haber sido creadas. ¿Cómo explicar esta
paradoja? Haciendo uso de la dilatación temporal: las partículas han sido
aceleradas a velocidades tan cercanas a la de la luz, que sólo habían
envejecido segundos mientras que en la Tierra transcurrían miles de años.
Una máquina del tiempo de este tipo es
unidireccional, es decir; sólo permite viajar al futuro. Esto, sin duda, limita
mucho el encanto del viaje. No sería posible, por ejemplo, viajar al futuro
para echar un vistazo a los resultados de un juego de azar y volver atrás. La
posibilidad de viajar al pasado, que es la que hace realmente interesante una
máquina del tiempo, es muy dudosa y puede afectar a principios muy generales.
Sin perder de vista estas restricciones, en otro apartado se trata cómo se
podría transformar una máquina del tiempo unidireccional basada en la paradoja
de los gemelos en una máquina del tiempo de dos direcciones usando un ‘agujero
de gusano’.
Métodos propuestos para su realización
Utilización de los agujeros de gusano
Representación
2D de un agujero de gusano.
Una máquina de viaje temporal propuesta
que utilice un agujero de gusano funcionaría (hipotéticamente) de la siguiente manera:
se crea de alguna manera un agujero de gusano. Un extremo del túnel es
acelerado a una velocidad cercana a la de la luz, quizás con una nave espacial
avanzada, y entonces se regresa de vuelta al punto de origen. Debido a la
dilatación temporal (debida a la velocidad), el extremo acelerado del túnel ha
envejecido menos que el extremo estacionario (desde el punto de vista de un
observador externo).
Sin embargo, el tiempo se ve diferente
a través del túnel que fuera de él: dos relojes sincronizados puestos en cada
extremo del túnel se mantendrán siempre sincronizados (desde el punto de vista
de un observador dentro del túnel), sin importar la diferencia de velocidad.
Esto significa que un observador que
entrara al extremo acelerado, saldría por el extremo estacionario cuando el
extremo estacionario tenía la misma edad que el extremo acelerado en el momento
antes de entrar. Por ejemplo, si antes de entrar al agujero de gusano el
observador notó que el reloj en el extremo acelerado mostraba 2006 mientras que
el reloj en el extremo estacionario ya decía 2007, entonces el observador
podría salir por el extremo estacionario cuando el reloj estacionario todavía
decía 2006.
Una limitación significativa de tal
máquina es que sólo es posible viajar hacia el pasado en el punto inicial
cuando fue creada la máquina; en esencia, se considera más como un pasaje a
través del tiempo que un dispositivo que se mueve a través del tiempo: no
permite que la propia tecnología en sí misma viaje a través del tiempo.
Esto puede permitir una explicación
alternativa a la paradoja de Hawking: algún
día se podrá construir una de estas máquinas al pasado, pero todavía no han
sido construidas, por lo que los turistas temporales nunca podrán llegar a
nuestro presente.
Crear un agujero de gusano de un tamaño
apropiado para una nave macroscópica, mantenerlo estable y mover uno de sus
extremos con la nave requeriría un nivel significativo de energía en un orden
mucho mayor que la cantidad de energía que un sol como el nuestro
puede generar en todo su periodo de vida. La creación de un agujero de gusano
también requeriría la existencia de una sustancia llamada “materia exótica”,
que —aún cuando no es imposible— no se sabe si existe en formas útiles para la
generación de un agujero de gusano (Ver por ejemplo el efecto Casimir).
Por lo tanto es inverosímil que tal
dispositivo sea construido, incluso con tecnología altamente avanzada. Por otra
parte, agujeros de gusano microscópicos aún pueden ser útiles para enviar
información de regreso al pasado a través del tiempo.
En 1993, Matt Visser argumentó que los
dos extremos de un túnel de gusano con tal diferencia temporal inducida no
podrían ser reunidos sin generar un campo cuántico y unos efectos
gravitacionales que provocarían que el túnel colapsara o que los dos extremos
se repelieran. [1]
Debido a esto, los dos extremos no
podrían acercarse lo suficiente porque tendría lugar una violación de la causalidad. Sin embargo, en un paper de 1997, Visser
conjeturó que la compleja configuración de un “anillo Roman” (así nombrado en
honor a Tom Roman) de un número N de agujeros de
gusano alineados en un polígono simétrico podría actuar como una máquina del
tiempo, aunque concluye que esto no sería tanto un defecto en la teoría clásica
de la gravedad cuántica, sino más bien la prueba de que es posible violar la
causalidad. [2]
Utilización de cilindros rotatorios gigantescos
Otra teoría, desarrollada por el
físico Frank J. Tipler, implica un cilindro rotatorio.
Si un cilindro es lo suficientemente largo y denso, y gira lo suficientemente
rápido en relación a su eje longitudinal, entonces una nave que volara
alrededor del cilindro en una trayectoria espiral podría viajar atrás en el
tiempo (o hacia adelante, dependiendo del sentido del movimiento de la nave).
Sin embargo, la longitud, la densidad y la velocidad requerida son tan grandes
que la materia ordinaria no es suficientemente fuerte para construirla.
Utilización vórtices de luz coherente (láser)
Ronald Mallett ha
planteado crear vórtices láser envolventes
e incluyentes de los objetos a cronotransportar, su idea se basa en la Teoría
General de la Relatividad, más exactamente en el postulado por el cual la
energía (en este caso la luz) no solo es curvada por la gravedad sino que puede
tener efectos másicos que curvan al tejido espacio-temporal, haciendo arrastres de marco y curvas cerradas de tipo tiempo.
Utilización de una cuerda cósmica
Se puede construir un dispositivo
similar a partir de una cuerda cósmica, que es un tipo de materia
exótica especial, cuya existencia es postulada hipotéticamente en diversas
teorías físicas especulativas. Las energías involucradas para interactuar con
ellas serían probablemente prohibitivamente altas y seguramente constituirían
una posibilidad tecnológicamente inviable.
El dispositivo mediante cuerdas
cósmicas propuesto por Richard Gott se
basa en la solución de las ecuaciones de la relatividad general para ese tipo
de materia exóticas. De acuerdo con el esquema de Gott serían necesarias dos
cuerdas cósmicas moviéndose en direcciones opuestas. Al seguir una trayectoria
cerrada que rodee las cuerdas se logra el viaje en el tiempo. Una
característica notable de esta solución es que el viaje en el tiempo es sólo
posible para los observadores dentro de una cierta región del espacio-tiempo.
Una vez las cuerdas se han alejado lo suficiente el mecanismo ya no puede ser
usado para realizar un viaje en el tiempo.
Utilización de un núcleo atómico pesado
El físico y escritor de ciencia
ficción, Robert L. Forward sugirió que una
aplicación ingenua de la relatividad general a la mecánica cuántica permitiría construir una
máquina del tiempo. Un núcleo atómico pesado situado dentro de un
fuerte campo magnético podría alargarse hasta
formar un cilindro, cuya densidad y rotación serían suficientes para viajar en
el tiempo. Los rayos gamma proyectados podrían permitir enviar
información (aunque no materia) de regreso al pasado. Sin embargo, él precisó
que hasta que no tengamos una sola teoría que combine la relatividad y la mecánica
cuántica, no tendremos idea si tales especulaciones son absurdas
.
Utilización del entrelazamiento cuántico
Los fenómenos de la mecánica cuántica tales como el teletransporte cuántico,
la paradoja EPR (nombrada
por las iniciales de Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen),
o entre lazamiento cuántico puede parecer
que genera un mecanismo que permite la comunicación FTL (faster than light: más
rápida que la luz) o viaje temporal. De hecho algunas interpretaciones de la mecánica
cuántica (tales como la interpretación de Bohm)
presumen que las partículas intercambian información de manera instantánea para
poder mantener la correlación entre ellas. Einstein se refería a este efecto
como la “espeluznante [spooky] acción a distancia”.
Curiosamente, las reglas de la mecánica
cuántica parecen impedir la transmisión de información útil por estos medios, y
por lo tanto parece que no “permitiera” el viaje en el tiempo o la comunicación
FTL. Este hecho es exagerado y mal interpretado por cierto tipo de libros y revistas
de pretendida divulgación científica acerca de los experimentos de
teleportación. En la actualidad, la manera en que trabaja la mecánica cuántica
para mantener la causalidad es un área muy activa de investigación científica.
Referencias científicas
·
Davies,
Paul, Cómo construir una máquina del tiempo, ISBN 0-14-200186-4.
·
Davies, Paul, About
Time (‘Acerca del tiempo’) ISBN 0-684-81822-1.
·
Gott, J.
Richard, Time Travel in Einstein's Universe: The Physical Possibilities of
Travel Through Time (‘El viaje en el tiempo en el universo de Einstein:
las posibilidades físicas del viaje a través del tiempo’), ISBN 0-618-25735-7.
·
Nahin, Paul
J., Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science
Fiction (‘Máquinas del tiempo: el viaje en el tiempo en la física, la
metafísica y la ciencia ficción’), ISBN 0-387-98571-9.
·
Pickover,
Clifford A., Time: A Traveler's Guide (‘Tiempo: guía para el
viajero’), ISBN 0-19-513096-0
·
Tipler,
Frank J., Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality
Violation (`Los cilindros rotativos y la posibilidad de una violación
global de la causalidad’), Physical Review (D 9, 2203), 1974.
·
Violat Bordonau,
F. Problemas y paradojas del Viaje Temporal, 2007, Ed. Asesores
Astronómicos Cacereños.
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