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El Viaje en el tiempo ¿son posibles?

2 mayo, 2019
El Viaje en el tiempo

El Viaje en el tiempo ¿son posibles? Ya podemos movernos hacia el futuro. Una visita al pasado, por otro lado, es un asunto mucho más complicado.

En 1895, el inglés H. G. Wells publicó su primera novela ” The Time Machine “. Unos años más tarde, no solo terminó el reinado de seis décadas de la reina británica Victoria. Sino también la física newtoniana de dos siglos de antigüedad. Cuando Albert Einstein introdujo su teoría de la relatividad especialen 1905.  Anuló la idea tradicional de espacio y tiempo. Algo que antes solo existía en la imaginación de escritores de ciencia ficción como Wells ahora era posible: viajar hacia el futuro. Según la concepción de Newton, el tiempo era el mismo en todas partes. Nunca fue más rápido o más lento. Para Einstein, sin embargo, el tiempo era relativo.

El viaje en el tiempo no solo es posible, sino que incluso ha ocurrido. Aunque no como Wells había imaginado. El registro anterior tiene el astronauta Sergei Konstantinowitsch Krikaljow . Durante su carrera. El cosmonauta ruso pasó 803 días en el espacio. Como demostró Einstein, el tiempo pasa más rápido para los objetos en reposo que para los que están en movimiento. En la estación espacial, Mir Krikaljow corrió alrededor de la tierra a 27,000 kilómetros por hora. Con todo, el cosmonauta ha envejecido menos que sus semejantes, y eso es la 48ª parte de un segundo. En otras palabras, Krikaljow ha viajado un 48 ° de segundo hacia el futuro.

Si un astronauta abandonara la Tierra en 99.955.

Mayores velocidades y distancias hacen que el efecto sea más obvio. Si un astronauta abandonara la Tierra en 99.955 por ciento de la velocidad de la luz para protagonizar a Beteigeuze a 520 años luz y regresara con la misma rapidez, solo necesitaría diez años para este viaje: el astronauta, casi tan rápido como la luz, cruzaría la pista. ocurriendo la contracción de longitud relativista mucho más corta antes. Pero más de 1000 años habrían pasado en la Tierra.

Según el viaje en el tiempo, teóricamente es posible saltar fracciones de un segundo y conseguir el viaje en el tiempo, o incluso siglos en el futuro, a pesar de los obstáculos técnicos prácticos. El viaje en el tiempo al pasado, sin embargo, es mucho más difícil. En la teoría especial de la relatividad de Einstein, era incluso imposible hasta que el físico presentara su teoría general de la relatividad después de otra década. Ella levantó esta prohibición, al menos en papel. Sin embargo, la forma en que uno podría viajar hacia atrás en el tiempo es un problema no resuelto, ya que la relatividad general tiene muchas soluciones diferentes. Cada uno corresponde a universos con características diferentes, y solo unos pocos permiten ese tipo de viaje.

¿Cuánto deberíamos recurrir a los conceptos básicos de la física para que viajar en el tiempo sea posible?

Si alguna de estas soluciones realmente describe nuestro propio cosmos es una pregunta abierta que también plantea rompecabezas más fundamentales. ¿Cuánto deberíamos recurrir a los conceptos básicos de la física para que viajar en el tiempo sea posible? ¿Y quizás el espacio de alguna otra manera impida tales excursiones, incluso si se permiten de acuerdo con las ecuaciones de Einstein? Los físicos teóricos de ninguna manera tratan con preguntas tan altamente especulativas porque realmente creen en los viajes al pasado, tal como los conocemos de la ciencia ficción. Más bien, esta reflexión conduce a una comprensión asombrosa de la naturaleza del universo en el que vivimos, y tal vez incluso cómo se produjo.

Límite de velocidad universal

Con su teoría especial de la relatividad, Einstein hizo el tiempo deformable. Llegó a sus conclusiones revolucionarias al analizar dos ideas muy básicas: cada ley de la física debe ser siempre la misma para todos los observadores del universo, independientemente de su estado de movimiento. La segunda consideración fue que la velocidad de la luz también debe ser una cantidad inalterable, donde sea y como sea que se determine. Porque si las mismas leyes de la física se aplican a todos, entonces todos deben llegar al mismo resultado al medir la velocidad de la luz.

Sin embargo, para este límite de velocidad universal, Einstein tuvo que lanzar dos suposiciones profundamente arraigadas en la experiencia diaria por la borda. Ahora, a diferentes observadores se les permitió obtener resultados diferentes, tanto en términos de medición de longitudes como de intervalos de tiempo. Un reloj que pasa es más lento que el que está en reposo. De manera similar, la longitud de una regla que pasa es más pequeña que la de una regla idéntica que se mantiene inmóvil. Pero para un observador que se mueve con uno de los objetos, el reloj está funcionando normalmente, y la regla también tiene su longitud habitual.

En condiciones normales

En condiciones normales, los efectos distorsionadores de espacio y tiempo de la teoría especial de la relatividad son insignificantes. Pero cuando algo se mueve a una velocidad de luz considerable, ya no se pasan por alto. Esto se ha hecho evidente en muchos experimentos. Por ejemplo, la vida útil de una partícula inestable, el muón , es significativamente mayor cuando se mueve cerca de la velocidad de la luz.

Volver al pasado

Espaciadores y muones pueden viajar al futuro. ¿Se puede invertir la dirección? El famoso matemático y lógico austriaco Kurt Gödel fue el primero en utilizar la teoría general de la relatividad para diseñar un universo en el que los viajes al pasado sean posibles. Presentó el modelo teórico a su amigo íntimo Einstein como regalo en su 70 cumpleaños. Tiene dos propiedades especiales: por un lado, gira, lo que evita el colapso debido a la gravedad de la materia. Einstein quería tal estabilidad de cada modelo cosmológico. Por otro lado, permite viajar al pasado, lo que a su vez causó al receptor una gran incomodidad. En el Cosmos de Godel, un astronauta puede volar en línea recta y regresar a su lugar de origen, pero en un momento anterior. Tales vías llaman a los físicos “curvas temporales cerradas”.

Dicha curva vuelve a su inicio de cuatro dimensiones con un retraso de tiempo. En el universo giratorio de Gödel, esta órbita rodea todo el universo, al igual que el ecuador rodea el globo terráqueo. Desde entonces, los físicos han desarrollado toda una serie de curvas cerradas en forma de tiempo que permiten viajar al pasado, al menos en teoría. Un vuelo real a lo largo de tal ruta sería completamente espectacular. El astronauta vería pasar el universo con estrellas y planetas como de costumbre, y para él, el tiempo pasaría como de costumbre. Por ejemplo, a diferencia de algunas películas, las manecillas del reloj no giraban a bordo. Y, sin embargo, llegaría a su propio pasado.

¿Cómo puedes cambiar el pasado si ya ha sucedido?

La posible existencia de tales curvas conduce a escenarios paradójicos. ¿Cómo puedes cambiar el pasado si ya ha sucedido? Los seguidores de la causalidad deberían calmar que los astrónomos no han encontrado indicios de un universo en rotación. El mismo Godel aparentemente ha rastreado sin éxito los catálogos de galaxias en busca de signos que respaldaran su teoría. Aunque no desarrolló un modelo realista del universo, sí mostró que las curvas temporales cerradas están perfectamente en línea con las ecuaciones de la relatividad general. Las fórmulas no prohíben viajar al pasado. Recientemente, los entusiastas de los viajes en el tiempo también están explorando posibilidades que pueden hacer frente a las curvaturas locales del espacio-tiempo. Según la relatividad general, los planetas, las estrellas,Spacetime . Esto a su vez afecta el movimiento de estos objetos. En casos extremos, el espacio-tiempo podría doblarse tanto que crea un camino desde el presente al pasado.

Los teóricos han propuesto algunos mecanismos exóticos para poner esos caminos en el tiempo. En un artículo publicado en 1991, el astrofísico estadounidense J. Richard Gott, de la Universidad de Princeton, mostró cómo las cuerdas cósmicas, estructuras infinitamente largas, más delgadas que un átomo que podría haberse originado en el universo joven, posibilitan curvas temporales cerradas en sus intersecciones. Y Kip Thorne, del Instituto de Tecnología de California, comenzó en 1983 con el estudio de los llamados agujeros de gusano, que podrían ser una especie de túnel entre diferentes regiones del espacio-tiempo y así permitir viajar al pasado. “La combinación de dos regiones diferentes del espacio en la teoría general de la relatividad combina dos regiones diferentes del tiempo”, explica Sean Caroll.

Agujeros de gusano imposibles

La entrada de un agujero de gusanosería esférica – una entrada tridimensional en un túnel de cuatro dimensiones. Al igual que con todas las curvas temporales cerradas, el viaje a través de un agujero de gusano sería espectacular, por lo Caroll. “No Tales visiones de ciencia ficción se disuelve y no se le volvió a montar en otro momento. ¿Es posible en ninguna teoría aceptada.” Aunque los físicos pueden formular ecuaciones que describen los agujeros de gusano y otras curvas temporales cerradas, pero todos los modelos tienen dificultades serias. Para crear incluso un agujero de gusano, necesita energía negativa. Sin ellos, la entrada de cuatro dimensiones esférica y el túnel se implosionar inmediatamente. Tal estructura sería prácticamente no estables o incluso fundamentalmente imposible, dice Caroll ”

Pero incluso si un agujero de gusano pudiera mantenerse abierto, las siguientes dificultades vendrían. Las partículas que se mueven a través de este pasarán una y otra vez por este camino. Al hacerlo, su energía crecería más allá de todos los límites. Y como la energía y la masa deforman el espacio-tiempo, el agujero de gusano se colapsa en un agujero negro en este escenario . “Aunque no estamos 100 por ciento seguros de que eso suceda”, admite Caroll, “parece razonable suponer que el universo está impidiendo la construcción de una máquina del tiempo convirtiéndola en un agujero negro”.

En contraste con los agujeros negros

En contraste con los agujeros negros, que son una consecuencia natural de la teoría general de la relatividad, los agujeros de gusano y las curvas temporales cerradas son construcciones artificiales diseñadas para explorar los límites de la teoría. Incluso si los agujeros de gusano no son físicamente plausibles, es importante que no contradigan la teoría general de la relatividad. “Es extraño que estemos tan cerca de excluir la posibilidad de viajar en el tiempo y, sin embargo, no podemos realmente hacerlo, me parece molesto”, dice Caroll, exasperado de que una teoría tan elegante como la de Einstein sea tan obvia. Increíble permitido. Pero pensar en ello también lleva a los físicos a una mejor comprensión de nuestras leyes de la naturaleza. Quizás nuestro universo no haya podido existir.

La teoría general de la relatividad

La teoría general de la relatividad describe el universo en sus escalas más grandes. Por el contrario, la mecánica cuántica es un tipo de manual para órdenes atómicas de magnitud y ofrece un campo de juego para fenómenos particularmente sorprendentes con curvas cerradas en forma de tiempo. Los fenómenos pueden incluso afectar el origen del cosmos. En longitudes muy pequeñas de aproximadamente 10 -30Centímetros, investigadores como John Friedman de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee esperan que la topología del espacio-tiempo esté literalmente en ebullición. Y tales fluctuaciones aleatorias también podrían conducir a curvas cerradas de tiempo, si nada fundamental lo impide. ¿Pueden tales fluctuaciones ser magnificadas para construir una máquina del tiempo? “No hay pruebas formales de que las curvas macroscópicas, cerradas, parecidas al tiempo sean completamente imposibles”, responde Friedman. “Pero la mayoría de los investigadores que han abordado estos problemas generales probablemente apostarían en contra”.

Un cosmos que se crea

Generar un bucle en el espacio-tiempo, ya sea a nivel cuántico o a escala cósmica, sin duda requiere condiciones físicas extremas. Y el lugar y el momento más probable en que tales circunstancias extremas podrían haber prevalecido es el nacimiento del universo.

En un artículo publicado en 1998, Gott y Li-Xin Li, un astrofísico que ahora trabaja en la Universidad de Beijing, argumentaron que las curvas temporales cerradas no solo son posibles sino necesarias para explicar el nacimiento del cosmos. “Investigamos la pregunta de si un bucle de tiempo al principio del universo podría permitir que el espacio se cree a sí mismo”, explica Dios.

El universo de Dios y Li contiene, así como el modelo estándar de cosmología., un período de inflación: un campo de energía omnipresente impulsa la rápida expansión inicial del cosmos. Muchos cosmólogos piensan que el proceso produce innumerables universos diferentes además del nuestro. “Es difícil detener la inflación una vez que comienza”, explica Dios. “Más bien, obtenemos una estructura que se ramifica eternamente, una de estas ramas es nuestro universo, pero tenemos que preguntarnos cómo se crea el tronco del árbol, y sospechamos que una de las ramas podría formar un lazo y convertirse en el tronco”. Una simple representación bidimensional de este cosmos de Dios y Li que se inicia por sí mismo es similar al número 6, con el bucle espacio-tiempo en la parte inferior y nuestro universo en la parte superior. La inflación permitió al universo, argumentan los dos investigadores.

El Viaje en el tiempo ¿son posibles?

Es difícil imaginar este modelo complejo, pero Dios ve una ventaja definitiva en eliminar la necesidad de crear el universo de la nada. Por otro lado, Alexander Vilenkin de la Universidad de Tufts, Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge y James Hartle de la Universidad de California en Santa Bárbara. Por ejemplo, han diseñado modelos en los que el universo emerge de la nada. De acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica. El espacio aparentemente vacío está lleno de partículas virtuales que surgen espontáneamente y luego se destruyen a sí mismas. Hawking y sus colegas creen que el universo podría haber surgido de la misma manera a partir de una fluctuación cuántica.

Sobre el viaje en el timpo actualmente no tenemos forma de verificar si alguna de estas teorías es correcta. El famoso físico Richard Feynman comparó el universo con un juego de ajedrez jugado por dioses. Los científicos lo observan y tratan de entender las reglas. Por ejemplo, puedes ver agricultores moviendo solo un campo a la vez. Si los investigadores nunca ven la apertura de un juego, no saben que las figuras pueden mover dos espacios. Y si son testigos de cómo un campesino se convierte en reina, también considerarán que se trata de una violación de las reglas. Aunque tal movimiento es posible. Solo nadie lo ha visto antes.

El estudio del viaje en el tiempo

El estudio del viaje en el tiempo se encuentra en una situación similar. Examinamos los límites de las leyes físicas observando circunstancias extraordinarias. Los viajes al pasado no están prohibidos, solo no ocurren en el universo familiar. La transformación de un campesino en una reina podría ser parte de las reglas de la teoría de la relatividad y, por lo tanto, ser importante para la pregunta de cómo se creó el universo.

El Viaje en el tiempo ¿son posibles?

Tales ideas sobre el viaje en el tiempo especulativas parecen ser más filosóficas que físicas. Pero en este momento, todo lo que tenemos que describir de nuestro universo es la mecánica cuántica y la relatividad general. Dos teorías poderosas que contradicen la experiencia cotidiana. Los científicos no tienen una idea clara de lo que sucede cuando intentan reunir la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. No siempre proporciona resultados concluyentes. Pieza por pieza, para mezclar las matemáticas de ambos mundos. Pero los teóricos difícilmente pueden hacer otra cosa. Porque no saben de qué otra manera darle sentido.

¿Una teoría futura eliminará la posibilidad de viajes al pasado de una vez por todas?

¿Una teoría futura eliminará la posibilidad de viajes al pasado de una vez por todas? ¿O probará una vez más que el universo es aún más extraño de lo que podemos imaginar? La física ha hecho enormes progresos desde la redefinición del tiempo y el espacio de Einstein. El viaje en el tiempo, para la ficción pura de Wells, es ahora una realidad probada, al menos en una dirección. ¿Es realmente imposible imaginar una simetría cósmica que nos permita navegar en todas las direcciones, tanto en el espacio como en el tiempo?

Dios respondió a esta pregunta con una anécdota. Einstein una vez habló con un colega. De repente sacó un cuaderno. “¿Qué es eso?” Preguntó Einstein. “Un cuaderno”, contestó el otro “. en el que escribo inmediatamente cada pensamiento importante “. Einstein entonces:” Nunca necesité uno. Solo he tenido tres buenas ideas en mi vida. “¿Y la moraleja de la historia?” Creo que “, concluyó Dios,” estamos esperando una nueva buena idea “.

¿Que piensas, es posible el viaje en el tiempo? ¿Lo será en un futuro?