La receta de Hawking para el viaje en el tiempo

“Si alguien hiciera una solicitud para una beca de investigación para trabajar en un viaje en el tiempo, se retiraría de inmediato”, escribe el físico Stephen Hawking en su libro póstumo Respuestas breves a las grandes preguntas. Él estaba en lo correcto. Pero también tenía razón en que preguntar si el viaje en el tiempo es posible es una “pregunta muy seria” que aún puede abordarse científicamente.

Argumentando que nuestro entendimiento actual no puede descartarlo, Hawking, parece, fue cautelosamente optimista. ¿A dónde nos lleva esto? No podemos construir una máquina del tiempo hoy, pero ¿podríamos hacerlo en el futuro?
Empecemos con nuestra experiencia cotidiana. Damos por sentado la posibilidad de llamar a nuestros amigos y familiares dondequiera que estén en el mundo para averiguar lo que están haciendo en este momento. Pero esto es algo que nunca podemos saber realmente. Las señales que llevan sus voces e imágenes viajan de manera incomprensiblemente rápida, pero aún así toma un tiempo finito para que esas señales nos alcancen.
Nuestra incapacidad para acceder al “ahora” de alguien que está lejos está en el corazón de las teorías de Albert Einstein sobre el espacio y el tiempo.
Velocidad de la luz

Einstein nos dijo que el espacio y el tiempo son parte de una cosa, el espacio-tiempo, y que deberíamos estar tan dispuestos a pensar en las distancias en el tiempo como lo estamos en el espacio. Por extraño que parezca, respondemos felizmente “alrededor de dos horas y media”, cuando alguien pregunta qué tan lejos está Birmingham de Londres. Lo que queremos decir es que el viaje dura tanto tiempo a una velocidad promedio de 50 millas por hora.

Matemáticamente, nuestra afirmación equivale a decir que Birmingham está a unas 125 millas de Londres. Como los físicos Brian Cox y Jeff Forshaw escriben en su libro ¿Por qué E = mc² ?, el tiempo y la distancia “se pueden intercambiar usando algo que tiene la moneda de una velocidad”. El salto intelectual de Einstein fue suponer que la tasa de cambio de un tiempo a una distancia en el espacio-tiempo es universal, y es la velocidad de la luz.
La velocidad de la luz es la más rápida que puede viajar cualquier señal, poniendo un límite fundamental a qué tan pronto podemos saber lo que está sucediendo en otras partes del universo. Esto nos da “causalidad”, la ley de que los efectos siempre deben venir después de sus causas. Es un giro teórico en el lado de los protagonistas del viaje en el tiempo. Para mí viajar atrás en el tiempo y poner en marcha eventos que impidan mi nacimiento es poner el efecto (yo) antes que la causa (mi nacimiento).

Ahora, si la velocidad de la luz es universal, debemos medirla para que sea la misma: 299,792,458 metros por segundo en vacío, sin importar cuán rápido nos movamos. Einstein se dio cuenta de que la consecuencia de que la velocidad de la luz es absoluta es que el espacio y el tiempo en sí no pueden ser. Y resulta que los relojes en movimiento deben funcionar más lentamente que los estacionarios.

Cuanto más rápido se mueva, más lento será el tictac de su reloj en relación con los que está pasando. La palabra “relativo” es clave: el tiempo parece pasarle normalmente. Sin embargo, para todos los que estén quietos, estarán en cámara lenta. Si se moviera a la velocidad de la luz, aparecería congelado en el tiempo; por lo que a usted respecta, todos los demás estarían avanzando rápidamente.
Entonces, ¿qué pasaría si viajáramos más rápido que la luz, el tiempo correría hacia atrás como nos ha enseñado la ciencia ficción?
Desafortunadamente, se necesita una energía infinita para acelerar a un ser humano a la velocidad de la luz, y mucho menos más allá de ella. Pero incluso si pudiéramos, el tiempo no se ejecutaría simplemente hacia atrás. En su lugar, ya no tendría sentido hablar de avance y retroceso en absoluto. La ley de causalidad sería violada y el concepto de causa y efecto perdería su significado.
Agujeros de gusano

Einstein también nos dijo que la fuerza de la gravedad es una consecuencia de la forma en que la masa deforma el espacio y el tiempo. Cuanta más masa nos apretamos en una región del espacio, más espacio-tiempo se deforma y los relojes cercanos más lentos tictac. Si nos comprimimos en suficiente masa, el espacio-tiempo se vuelve tan distorsionado que incluso la luz no puede escapar de su fuerza gravitacional y se forma un agujero negro. Y si tuviera que acercarse al borde del agujero negro (su horizonte de eventos), su reloj funcionará infinitamente lento en relación con los que están lejos de él.

Entonces, ¿podríamos distorsionar el espacio-tiempo de la manera correcta para cerrarlo y viajar en el tiempo?
La respuesta es tal vez, y la deformación que necesitamos es un agujero de gusano atravesable. Pero también necesitamos producir regiones de densidad de energía negativa para estabilizarla, y la física clásica del siglo XIX lo impide. La teoría moderna de la mecánica cuántica, sin embargo, podría no serlo.
Según la mecánica cuántica, el espacio vacío no está vacío. En su lugar, está lleno de pares de partículas que aparecen y desaparecen de la existencia. Si podemos hacer una región donde se permiten menos pares para entrar y salir que en cualquier otro lugar, entonces esta región tendrá una densidad de energía negativa.
Sin embargo, encontrar una teoría consistente que combine la mecánica cuántica con la teoría de la gravedad de Einstein sigue siendo uno de los mayores desafíos en la física teórica. Un candidato, la teoría de cuerdas (más precisamente la teoría M) puede ofrecer otra posibilidad.
La teoría M requiere que el espacio-tiempo tenga 11 dimensiones: la del tiempo y tres de espacio en el que nos movemos y siete más, cohabitando invisiblemente pequeños.

¿Podríamos usar estas dimensiones espaciales extra para atajar el espacio y el tiempo? Hawking, al menos, tenía esperanzas. Salvar la historia ¿Así que el viaje en el tiempo es realmente una posibilidad? Nuestro entendimiento actual no puede descartarlo, pero la respuesta es probablemente no. Las teorías de Einstein no describen la estructura del espacio-tiempo en escalas increíblemente pequeñas. Y mientras que las leyes de la naturaleza a menudo pueden estar totalmente en desacuerdo con nuestra experiencia cotidiana, siempre son coherentes, lo que deja poco espacio para las paradojas que abundan cuando nos metemos con la causa y el efecto en la toma de la ciencia ficción sobre el viaje en el tiempo. A pesar de eso, juguetón y optimista, Hawking reconoció que las leyes de la física no descubiertas que un día reemplazarán a Einstein pueden conspirar para evitar que grandes objetos como tú y yo saltemos de manera casual (no causalmente) hacia atrás y adelante a través del tiempo. Llamamos a este legado su “conjetura de protección de la cronología”. Ya sea que el futuro tenga o no máquinas de tiempo almacenadas, podemos consolarnos sabiendo que cuando subimos una montaña o aceleramos en nuestros autos, cambiamos la forma en que el tiempo corre. este “finja ser un día viajero del tiempo” (8 de diciembre), recuerde que usted ya lo es, pero no de la manera que podría esperar.

 

Traducción sin fines de lucro con propósitos didácticos y de divulgación científica

Autor: Peter Milington
Traducido: Jean Bernstein

Autor entrada: Jean Bernstein

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