Movimientos en el tiempo y en el espacio
Algunas teorías predican en el hecho de que nos movemos hacia adelante en el tiempo, y hacia adelante y hacia atrás en el espacio. Debido a que el espacio y el tiempo están de alguna manera ligados, viajar hacia adelante o hacia atrás en el tiempo teóricamente no sería un imposible.
Según un aspecto ya demostrado de la teoría de la relatividad, viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz pueden ocasionar la dilatación del tiempo, lo que provoca que el tiempo del individuo que viaja a esa velocidad corra 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.
En física, 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 mecánica cuántica. No existe evidencia experimental del viaje en el tiempo, y no se han entendido perfectamente las teorías actuales de la física que permiten cualquier clase de viaje en el tiempo. Aunque existen teorías sobre la posibilidad de brincar lapsos de tiempo a partir de un punto a otro.
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 denominaría como 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 cada vez 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 permite el "viaje en el tiempo" hacia adelante en el futuro, nunca hacia atrás. No es típico de la ciencia ficción, y se tienen pocas dudas alrededor de su existencia; sin embargo, de aquí en adelante "viaje en el tiempo" se referirá al recorrido con algún grado de libertad hacia el pasado o el futuro.
En la comunidad científica muchos creen que el viaje a través del tiempo es imposible. Esta creencia es en gran parte debido a la teoría de la navaja de Occam (Occam's Razor). Cualquier teoría que permita el viaje en el tiempo requiere que algunas situaciones de causalidad sean resueltas. ¿Qué pasaría si alguien trata de viajar en el tiempo y mata a su propio abuelo?
Además en la ausencia de cualquier evidencia experimental de que el viaje en el tiempo existe, es teóricamente más simple asumir que no puede ocurrir. De hecho, 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. Eso sería una variante de la paradoja de Fermi (si no hay visitantes extraterrestres es porque los extraterrestres no existen), pero en lugar de visitantes extraterrestres se hablaría de viajeros del tiempo. Dadas estas circunstancias, otros sugieren a los que sostienen la posición de Stephen 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 dicha máquina del tiempo. También sugieren que al viajar al pasado estuviésemos <
Los equivalentes de viaje temporal y viaje a la velocidad de la luz
Antes que nada, 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, se podrá observar la transferencia de información viajando al pasado.
La teoría general de la relatividad de Einstein amplía la teoría especial para cubrir la gravedad. Se hace esto postulando que la materia "curva" al espacio que se encuentra a su alrededor. Pero bajo la relatividad, las propiedades del espacio son permutables con las propiedades del tiempo, dependiendo la perspectiva del observador, de modo que una trayectoria curvada a través del espacio puede ser una trayectoria curvada a través del tiempo.
En una medida moderada, esto permite que trayectorias lineales de diferentes longitudes puedan conectarse los mismos puntos en el espacio; en una medida extrema, teóricamente, podrá permitir que líneas temporales se curven alrededor de un círculo y se reconecten con su propio pasado.
La relatividad general describe al universo como un sistema complejo de "ecuaciones del campo", y existen soluciones para estas ecuaciones que permiten las llamadas "curvas temporales cerradas", y por lo tanto el viaje a través del tiempo hacia el pasado.
La primera y más famosa fue propuesta por Kurt Gödel, pero todos los ejemplos actuales requieren que el universo tenga ciertas características físicas que no parece poseer. Se desconoce si la relatividad general prohíbe curvas temporales cerradas para todas las condiciones realistas. La mayoría de los físicos creen que así es, en gran parte porque si se asume un cierto principio en contra del viaje temporal se previenen el acontecimiento de situaciones paradójicas.
El uso de los agujeros 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, el extremo dilatado del túnel ha experimentado un pasaje menos subjetivo que el extremo estacionario. Un objeto que pasa a través del extremo estacionario saldría en el otro extremo en el pasado relativo al tiempo cuando entró.
Una limitante 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, y 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, así que los turistas temporales no pueden llegar a este punto temporal.
Crear un agujero de gusano de un tamaño apropiado para una nave macroscópica, mantenerlo estable y mover uno de sus extremos 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 su periodo de vida. La creación de un agujero de gusano también requeriría la existencia de una sustancia llamada antimateria (o "materia negativa"), que, aun 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 las dos bocas de un túnel de gusano con tal diferencia temporal inducida no podrían ser reunidas sin inducir el campo cuántico y los efectos gravitacionales que provocarían el colapso del túnel o en otro caso el rechazo de los dos extremos.
Debido a esto, las dos bocas no podrían acercarse lo suficiente porque tendría lugar una violación de la causalidad. Sin embargo, en un diario de 1997, Visser realizó la hipótesis de que una configuración de un "anillo Roman" complejo (así nombrado por Tom Roman) de un número N de agujeros de gusano alineados en un polígono simétrico pueden actuar como una máquina del tiempo, aunque concluye que es probable que esto es más probable y no es un defecto en la teoría clásica de la gravedad cuántica, sino que más bien prueba que es posible la violación de la causalidad. [2]
Utilización de cilindros rotatorios masivos
Otra teoría, desarrollada por Frank Tipler, implica un cilindro rotatorio. Si un cilindro es largo y denso, y gira tan rápido en relación a su eje mayor, entonces una nave que vuele alrededor del cilindro en una trayectoria espiral puede viajar atrás en el tiempo (o hacia adelante, dependiendo de la dirección de la espiral). Sin embargo, la densidad y la velocidad requerida es tan grande que la materia ordinaria no es suficientemente fuerte para construirla. Un dispositivo similar puede ser construido de una espiral cósmica, pero no se sabe de la existencia de alguna, y no parece que sea posible crear una.
El físico Robert Forward notó que una ingenua aplicación de la relatividad general en la mecánica cuántica sugiere otra manera de construir una máquina del tiempo. Un núcleo atómico pesado dentro de un fuerte campo magnético podría alargase en forma de cilindro, cuya densidad y rotación podrían ser suficientes para construir una máquina del tiempo. Los rayos gamma proyectados podrían permitir enviar información (y 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
Uso del envolvimiento cuántico
Los fenómenos de la mecánica cuántica tales como el teletransporte cuántico, la paradoja EPR (nombrada por las iniciales de A. Einstein, B. Podolsky y N. Rosen), o envolvimiento cuántico puede parecer que genera un mecanismo que permite comunicación FTL (faster than light: más rápida que la luz) o viaje temporal, y de hecho algunas interpretaciones de la mecánica cuántica tales como la interpretación de Bohm presumen que alguna información está siendo intercambiada entre partículas instantáneamente con la intención de mantener correlaciones entre partículas. Einstein se refería a este efecto como una "temible acción a distancia".
Sin embargo, las reglas de la mecánica cuántica curiosamente parecen evitar que alguien ajeno al uso de estos métodos transmita realmente información útil, y por lo tanto no aparece permitir el viaje en el tiempo o la comunicación FTL. Esta interpretación errónea parece ser extendida en los reportajes sobre teletransporte cuántico de la prensa popular.
Al asumir que el viaje temporal o la comunicación superluminal son imposibles, se pueden derivar resultados interesantes tales como el teorema de la no clonación, y como las reglas de la mecánica cuántica funcionan con el fin de preservar la causalidad como un área activa de investigación.
La posibilidad de las paradojas
El principio de auto-consistencia de Novikov y cálculos recientes de Kip S. Thorne indican que simples masas pasando en el tiempo a través de agujeros de gusano no podrían generar paradojas - 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 actualmente formuladas en un nivel físico: es decir, que cualquier situación que se provoque en una historia de viaje temporal puede permitir muchas soluciones consistentes. Las circunstancias podrían sin embargo, tornarse casi increíblemente extrañas.
Universos paralelos pueden proveer una vía que permita evitar paradojas. La interpretación de mundos múltiples de 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 (ver la Conjetura de Proyección Cronológica).
El viaje en el tiempo y el principio antrópico
Se ha sugerido por físicos como Max Tegmark que la ausencia del viaje en el tiempo y la existencia de causalidad pueden darse debido al principio antrópico. El argumento es que un universo que permite viajes en el tiempo y ciclos cerrados de tiempo es uno en la que la inteligencia no evolucionaría debido a que sería imposible para una entidad determinar (clasificar) los eventos en un pasado o en un futuro, hacer predicciones, o comprender el mundo a su alrededor.
Observando que esto no impondría ninguna restricción ante agentes supernaturales (e.g. Dios) los cuales no son confinados por los límites del espacio-tiempo.
Distancia en los viajes a través del tiempo
De acuerdo con la relatividad especial, las leyes físicas pueden ser invariables durante las transformaciones Lorentz. Estas mezclas de dimensiones espaciales como tiempo, pueden ser comparadas a una relación de distancia por la velocidad de la luz.
Así que la segunda es comparable a una unidad de distancia igual a 299.792,458 km. Inversamente, la distancia de 1 metro es comparable a cerca de 3,34 nanosegundos. También se puede comparar un "año" a un "año luz" (ya que el cuadrado de una distancia señala lo opuesto al cuadrado de una época, el tiempo y el espacio no son realmente idénticos).
Ahora, si se supone que las mismas distancias en espacio y tiempo presentan el mismo nivel de dificultad técnica, entonces moverse en el tiempo tan sólo por un segundo, adelante o atrás, sería como volar a la luna. Moverse algunos años sería como desplazarse a alguna de las estrellas cercanas. Y si se quisiera visitar la época de los dinosaurios, quizás sería como viajar a una galaxia lejana. Sobre la base de este argumento, algunas personas piensan que el viaje a través del tiempo requeriría un nivel muy avanzado de tecnología (a menos que se utilizara algo similar a la teleportación).
Alternativamente, observadores remotos sugieren que todo el espacio-tiempo está conectado, quizás a través de las características cuánticas del condensado Bose-Einstein, y que se puede tener acceso a cualquier punto instantáneamente a través de una conciencia dirigida.
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