Viaje en el tiempo
Viaje hipotético al pasado o al futuro

La primera página de La máquina del tiempo publicada por Heinemann

El viaje en el tiempo es la actividad hipotética de viajar al pasado o al futuro . El viaje en el tiempo es un concepto ampliamente reconocido en la filosofía y la ficción , particularmente en la ciencia ficción . En la ficción , el viaje en el tiempo se logra típicamente mediante el uso de un dispositivo hipotético conocido como máquina del tiempo . La idea de una máquina del tiempo fue popularizada por la novela de HG Wells de 1895 La máquina del tiempo . [1]

No se sabe con certeza si viajar en el tiempo al pasado sería físicamente posible. Si fuera posible, tal viaje podría dar lugar a cuestiones de causalidad . El viaje en el tiempo hacia adelante, fuera del sentido habitual de la percepción del tiempo , es un fenómeno ampliamente observado y bien comprendido en el marco de la relatividad especial y la relatividad general . Sin embargo, hacer que un cuerpo avance o se retrase más de unos pocos milisegundos en comparación con otro cuerpo no es factible con la tecnología actual. En cuanto al viaje en el tiempo hacia atrás, es posible encontrar soluciones en la relatividad general que lo permitan, como un agujero negro en rotación . Viajar a un punto arbitrario en el espacio-tiempo tiene un apoyo muy limitado en la física teórica , y generalmente se conecta solo con la mecánica cuántica o los agujeros de gusano .

Historia del concepto

Viaje mítico en el tiempo

Estatua de Rip Van Winkle en Irvington, Nueva York

Algunos mitos antiguos representan a un personaje que avanza en el tiempo. En la mitología hindú, el Vishnu Purana menciona la historia del rey Raivata Kakudmi , que viaja al cielo para encontrarse con el creador Brahma y se sorprende al enterarse cuando regresa a la Tierra de que han pasado muchas eras. [2] [3] El canon budista pali menciona la relatividad del tiempo. El Payasi Sutta habla de uno de los principales discípulos de Buda , Kumara Kassapa , quien explica al escéptico Payasi que el tiempo en los Cielos transcurre de manera diferente que en la Tierra. [4] El cuento japonés de " Urashima Tarō ", [5] descrito por primera vez en el Manyoshu , habla de un joven pescador llamado Urashima-no-ko (浦嶋子) que visita un palacio submarino. Después de tres días, regresa a su casa en su pueblo y se encuentra 300 años en el futuro, donde ha sido olvidado, su casa está en ruinas y su familia ha muerto. [6]

Religiones abrahámicas

Una historia del judaísmo se refiere a Honi HaMe'agel , un sabio hacedor de milagros del siglo I a.C., que fue un personaje histórico pero al que se le asociaron varios mitos. Un día, mientras viajaba, Honi vio a un hombre que estaba plantando un algarrobo y le preguntó sobre él. El hombre le explicó que el árbol tardaría 70 años en dar fruto y que no lo estaba plantando para sí mismo sino para las generaciones venideras. Más tarde ese día, Honi se sentó a descansar pero se quedó dormido durante 70 años; cuando despertó, vio a un hombre que recogía fruta de un algarrobo completamente maduro. Cuando le preguntó si lo había plantado él, el hombre respondió que no, sino que su abuelo lo había plantado para él. [7] [8]

En la tradición cristiana, existe una historia similar y muy conocida de "Los siete durmientes de Éfeso ", que relata a un grupo de cristianos primitivos que se escondieron en una cueva alrededor del año 250 d. C., para escapar de la persecución de los cristianos durante el reinado del emperador romano Decio . Cayeron en un sueño milagroso y despertaron unos 200 años después durante el reinado de Teodosio II , para descubrir que la ciudad y todo el Imperio se habían convertido al cristianismo. [9] [10] Esta historia cristiana es contada por el Islam y aparece en una famosa sura del Corán , Sura Al-Kahf . [11] La versión recuerda a un grupo de jóvenes monoteístas que escaparon de la persecución dentro de una cueva y emergieron cientos de años después. Esta narración describe la protección divina y la suspensión del tiempo. [12] [13] [14]

Otra historia similar en la tradición islámica es la de Uzair (generalmente identificado con el bíblico Esdras ), cuyo dolor por la destrucción de Jerusalén por los babilonios fue tan grande que Dios tomó su alma y lo devolvió a la vida después de que Jerusalén fuera reconstruida. Cabalgó en su burro revivido y entró en su lugar natal. Pero la gente no lo reconoció, ni tampoco su familia, excepto la criada, que ahora era una anciana ciega. Oró a Dios para que curara su ceguera y ella pudiera volver a ver. Se encuentra con su hijo, quien lo reconoció por un lunar entre sus hombros y era mayor que él. [15] (ver Uzair#Tradición y literatura islámicas ). [16]

Pasando a la ciencia ficción

Los temas de viajes en el tiempo en la ciencia ficción y los medios de comunicación se pueden agrupar en tres categorías: línea de tiempo inmutable; línea de tiempo mutable; e historias alternativas, como en la interpretación de muchos mundos interactuantes . [17] [18] [19] El término no científico línea de tiempo se utiliza a menudo para referirse a todos los eventos físicos en la historia, de modo que cuando se cambian los eventos, se describe al viajero en el tiempo como creador de una nueva línea de tiempo. [20]

Las primeras historias de ciencia ficción presentan personajes que duermen durante años y despiertan en una sociedad cambiada, o son transportados al pasado a través de medios sobrenaturales. Entre ellos, L'An 2440, rêve s'il en fût jamais ( El año 2440: un sueño si alguna vez hubo uno , 1770) de Louis-Sébastien Mercier , Rip Van Winkle (1819) de Washington Irving , Looking Backward (Mirando hacia atrás , 1888) de Edward Bellamy y When the Sleeper Awakes (Cuando el durmiente despierta, 1899) de HG Wells. El sueño prolongado, al igual que la posterior y más conocida máquina del tiempo, se utiliza como un medio de viaje en el tiempo en estas historias. [21]

La fecha del primer trabajo sobre viajes en el tiempo hacia atrás es incierta. La novela china Suplemento al viaje al Oeste ( c.  1640 ) de Dong Yue presenta espejos mágicos y portales de jade que conectan varios puntos en el tiempo. El protagonista Sun Wukong viaja en el tiempo al "Mundo de los Antiguos" ( dinastía Qin ) para recuperar una campana mágica y luego viaja hacia adelante al "Mundo del Futuro" ( dinastía Song ) para encontrar a un emperador que ha sido exiliado en el tiempo. Sin embargo, el viaje en el tiempo se lleva a cabo dentro de un mundo de sueños ilusorio creado por el villano para distraerlo y atraparlo. [22] Las Memorias del siglo XX de Samuel Madden (1733) son una serie de cartas de embajadores británicos en 1997 y 1998 a diplomáticos en el pasado, transmitiendo las condiciones políticas y religiosas del futuro. [23] : 95–96  Debido a que el narrador recibe estas cartas de su ángel guardián , Paul Alkon sugiere en su libro Origins of Futuristic Fiction que "el primer viajero en el tiempo en la literatura inglesa es un ángel guardián". [23] : 85  Madden no explica cómo el ángel obtiene estos documentos, pero Alkon afirma que Madden "merece reconocimiento como el primero en jugar con la rica idea del viaje en el tiempo en forma de un artefacto enviado hacia atrás desde el futuro para ser descubierto en el presente". [23] : 95–96  En la antología de ciencia ficción Far Boundaries (1951), el editor August Derleth afirma que un cuento temprano sobre viajes en el tiempo es An Anachronism; or, Missing One's Coach , escrito para la Dublin Literary Magazine [24] por un autor anónimo en la edición de junio de 1838. [25] : 3  Mientras el narrador espera bajo un árbol un carruaje que lo saque de Newcastle upon Tyne , se transporta en el tiempo mil años atrás. Se encuentra con Beda el Venerable en un monasterio y le explica los acontecimientos de los siglos venideros. Sin embargo, la historia nunca deja claro si estos eventos son reales o un sueño. [25] : 11–38  Otro trabajo temprano sobre viajes en el tiempo es The Forebears of Kalimeros: Alexander, son of Philip of Macedon de Alexander Veltman publicado en 1836. [26]

El señor y la señora Fezziwig bailan en una visión mostrada a Scrooge por el fantasma de las Navidades pasadas .

En Un cuento de Navidad (1843) , de Charles Dickens, se muestran descripciones tempranas de viajes místicos en el tiempo en ambas direcciones, ya que el protagonista, Ebenezer Scrooge, es transportado a Navidades pasadas y futuras. Otras historias emplean el mismo modelo, donde un personaje se va a dormir naturalmente y, al despertar, se encuentra en un tiempo diferente. [27] Un ejemplo más claro de viaje en el tiempo hacia atrás se encuentra en el popular libro de 1861 Paris avant les hommes ( París antes de los hombres ) del botánico y geólogo francés Pierre Boitard , publicado póstumamente. En esta historia, el protagonista es transportado al pasado prehistórico por la magia de un "demonio cojo" (un juego de palabras francés con el nombre de Boitard), donde se encuentra con un plesiosaurio y un antepasado simiesco y puede interactuar con criaturas antiguas. [28] La obra "Hands Off" (1881) [29] de Edward Everett Hale cuenta la historia de un ser sin nombre, posiblemente el alma de una persona que ha muerto recientemente, que interfiere con la historia del antiguo Egipto al impedir la esclavitud de José . Esta puede haber sido la primera historia en presentar una historia alternativa creada como resultado de un viaje en el tiempo. [30] : 54 

Las primeras máquinas del tiempo

Una de las primeras historias que presenta viajes en el tiempo por medio de una máquina es " El reloj que retrocedió " de Edward Page Mitchell , [31] que apareció en el New York Sun en 1881. Sin embargo, el mecanismo raya en la fantasía. Un reloj inusual, cuando se le da cuerda, funciona hacia atrás y transporta a las personas cercanas al pasado. El autor no explica el origen o las propiedades del reloj. [30] : 55  El Anacronópete (1887) de Enrique Gaspar y Rimbau puede haber sido la primera historia en presentar una nave diseñada para viajar a través del tiempo. [32] [33] Andrew Sawyer ha comentado que la historia "parece ser la primera descripción literaria de una máquina del tiempo observada hasta ahora", agregando que "la historia de Edward Page Mitchell El reloj que retrocedió (1881) generalmente se describe como la primera historia de una máquina del tiempo, pero no estoy seguro de que un reloj cuente". [34] La máquina del tiempo de HG Wells (1895) popularizó el concepto de viajar en el tiempo por medios mecánicos. [35]

Viajes en el tiempo en física

Algunas teorías, en particular la relatividad especial y general , sugieren que geometrías adecuadas del espacio-tiempo o tipos específicos de movimiento en el espacio podrían permitir viajes en el tiempo hacia el pasado y el futuro si estas geometrías o movimientos fueran posibles. [36] : 499  En artículos técnicos, los físicos discuten la posibilidad de curvas temporales cerradas , que son líneas del mundo que forman bucles cerrados en el espacio-tiempo, permitiendo que los objetos regresen a su propio pasado. Se sabe que existen soluciones a las ecuaciones de la relatividad general que describen espacio-tiempos que contienen curvas temporales cerradas, como el espacio-tiempo de Gödel , pero la plausibilidad física de estas soluciones es incierta.

Muchos en la comunidad científica creen que es muy poco probable que se pueda viajar en el tiempo hacia atrás. Cualquier teoría que permitiera viajar en el tiempo introduciría potenciales problemas de causalidad . [37] El ejemplo clásico de un problema que implica causalidad es la " paradoja del abuelo ", que postula que se viaja al pasado y se interviene en la concepción de los antepasados ​​(provocando la muerte de un antepasado antes de la concepción, algo que se cita con frecuencia). Algunos físicos, como Novikov y Deutsch, sugirieron que este tipo de paradojas temporales se pueden evitar mediante el principio de autoconsistencia de Novikov o una variación de la interpretación de los múltiples mundos con mundos en interacción. [38]

Relatividad general

El viaje en el tiempo al pasado es teóricamente posible en ciertas geometrías del espacio-tiempo de la relatividad general que permiten viajar más rápido que la velocidad de la luz , como las cuerdas cósmicas , los agujeros de gusano atravesables y los impulsores de Alcubierre . [39] [40] : 33–130  La teoría de la relatividad general sugiere una base científica para la posibilidad de viajar en el tiempo hacia atrás en ciertos escenarios inusuales, aunque los argumentos de la gravedad semiclásica sugieren que cuando los efectos cuánticos se incorporan a la relatividad general, estas lagunas pueden cerrarse. [41] Estos argumentos semiclásicos llevaron a Stephen Hawking a formular la conjetura de protección de la cronología , sugiriendo que las leyes fundamentales de la naturaleza impiden el viaje en el tiempo, [42] pero los físicos no pueden llegar a un juicio definitivo sobre el tema sin una teoría de la gravedad cuántica que una la mecánica cuántica y la relatividad general en una teoría completamente unificada. [43] [44] : 150 

Diferentes geometrías del espacio-tiempo

La teoría de la relatividad general describe el universo bajo un sistema de ecuaciones de campo que determinan la métrica , o función de distancia, del espacio-tiempo. Existen soluciones exactas para estas ecuaciones que incluyen curvas cerradas de tipo temporal , que son líneas del mundo que se intersecan a sí mismas; algún punto en el futuro causal de la línea del mundo también está en su pasado causal, una situación que puede describirse como un viaje en el tiempo. Tal solución fue propuesta por primera vez por Kurt Gödel , una solución conocida como la métrica de Gödel , pero su solución (y la de otros) requiere que el universo tenga características físicas que no parece tener, [36] : 499  como la rotación y la falta de expansión de Hubble . Todavía se está investigando si la relatividad general prohíbe las curvas cerradas de tipo temporal para todas las condiciones realistas. [45]

Agujeros de gusano

Los agujeros de gusano son un espacio-tiempo deformado hipotético permitido por las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general. [46] : 100  Una máquina de viaje en el tiempo propuesta que utiliza un agujero de gusano atravesable funcionaría hipotéticamente de la siguiente manera: un extremo del agujero de gusano se acelera a una fracción significativa de la velocidad de la luz, tal vez con algún sistema de propulsión avanzado , y luego se lleva de vuelta al punto de origen. Alternativamente, otra forma es tomar una entrada del agujero de gusano y moverla dentro del campo gravitacional de un objeto que tiene mayor gravedad que la otra entrada, y luego devolverla a una posición cerca de la otra entrada. Para ambos métodos, la dilatación del tiempo hace que el extremo del agujero de gusano que se ha movido haya envejecido menos, o se vuelva "más joven", que el extremo estacionario visto por un observador externo; Sin embargo, el tiempo se conecta de manera diferente a través del agujero de gusano que fuera de él, de modo que los relojes sincronizados en cada extremo del agujero de gusano siempre permanecerán sincronizados como lo ve un observador que pasa a través del agujero de gusano, sin importar cómo se muevan los dos extremos. [36] : 502  Esto significa que un observador que ingrese al extremo "más joven" saldría del extremo "más viejo" en un momento en el que tenía la misma edad que el extremo "más joven", retrocediendo efectivamente en el tiempo como lo ve un observador desde el exterior. Una limitación significativa de una máquina del tiempo de este tipo es que solo es posible retroceder en el tiempo hasta la creación inicial de la máquina; [36] : 503  en esencia, es más un camino a través del tiempo que un dispositivo que se mueve a través del tiempo, y no permitiría que la tecnología en sí se moviera hacia atrás en el tiempo.

Según las teorías actuales sobre la naturaleza de los agujeros de gusano, la construcción de un agujero de gusano transitable requeriría la existencia de una sustancia con energía negativa , a menudo denominada " materia exótica ". Más técnicamente, el espacio-tiempo del agujero de gusano requiere una distribución de energía que viole varias condiciones de energía , como la condición de energía nula junto con las condiciones de energía débil, fuerte y dominante. Sin embargo, se sabe que los efectos cuánticos pueden conducir a pequeñas violaciones mensurables de la condición de energía nula, [46] : 101  y muchos físicos creen que la energía negativa requerida puede ser posible en realidad debido al efecto Casimir en la física cuántica. [47] Aunque los primeros cálculos sugirieron que se requeriría una cantidad muy grande de energía negativa, los cálculos posteriores mostraron que la cantidad de energía negativa puede hacerse arbitrariamente pequeña. [48]

En 1993, Matt Visser argumentó que las dos bocas de un agujero de gusano con una diferencia de reloj inducida de este tipo no podrían unirse sin inducir efectos gravitacionales y de campo cuántico que harían que el agujero de gusano colapsara o que las dos bocas se repelieran entre sí. [49] Debido a esto, las dos bocas no podrían acercarse lo suficiente para que se produjera una violación de causalidad . Sin embargo, en un artículo de 1997, Visser planteó la hipótesis de que una configuración compleja de " anillo romano " (llamado así por Tom Roman) de un número N de agujeros de gusano dispuestos en un polígono simétrico aún podría actuar como una máquina del tiempo, aunque concluye que es más probable que esto sea un fallo en la teoría clásica de la gravedad cuántica en lugar de una prueba de que la violación de causalidad sea posible. [50]

Otros enfoques basados ​​en la relatividad general

Otro enfoque implica un cilindro giratorio denso generalmente denominado cilindro de Tipler , una solución de RG descubierta por Willem Jacob van Stockum [51] en 1936 y Kornel Lanczos [52] en 1924, pero no reconocida como capaz de permitir curvas temporales cerradas [53] : 21  hasta un análisis de Frank Tipler [54] en 1974. Si un cilindro es infinitamente largo y gira lo suficientemente rápido sobre su eje largo, entonces una nave espacial que vuele alrededor del cilindro en una trayectoria espiral podría viajar hacia atrás en el tiempo (o hacia adelante, dependiendo de la dirección de su espiral). Sin embargo, la densidad y la velocidad requeridas son tan grandes que la materia ordinaria no es lo suficientemente fuerte para construirla. El físico Ronald Mallett está intentando recrear las condiciones de un agujero negro giratorio con láseres de anillo, para doblar el espacio-tiempo y permitir el viaje en el tiempo. [55]

Stephen Hawking ha presentado una objeción más fundamental a los esquemas de viaje en el tiempo basados ​​en cilindros rotatorios o cuerdas cósmicas, quien demostró un teorema que muestra que según la relatividad general es imposible construir una máquina del tiempo de un tipo especial (una "máquina del tiempo con el horizonte de Cauchy generado de forma compacta") en una región donde se satisface la condición de energía débil , lo que significa que la región no contiene materia con densidad de energía negativa ( materia exótica ). Soluciones como la de Tipler suponen cilindros de longitud infinita, que son más fáciles de analizar matemáticamente, y aunque Tipler sugirió que un cilindro finito podría producir curvas temporales cerradas si la velocidad de rotación fuera lo suficientemente rápida, [53] : 169  no lo demostró. Pero Hawking señala que debido a su teorema, "¡no se puede hacer con densidad de energía positiva en todas partes! Puedo demostrar que para construir una máquina del tiempo finita, se necesita energía negativa". [44] : 96  Este resultado proviene del artículo de Hawking de 1992 sobre la conjetura de protección de la cronología , que Hawking afirma como "Las leyes de la física no permiten la aparición de curvas temporales cerradas". [42]

Física cuántica

Teorema de no comunicación

Cuando una señal se envía desde un lugar y se recibe en otro, siempre que la señal se mueva a la velocidad de la luz o más lenta, las matemáticas de simultaneidad en la teoría de la relatividad muestran que todos los marcos de referencia coinciden en que el evento de transmisión ocurrió antes del evento de recepción. Cuando la señal viaja más rápido que la luz, se recibe antes de ser enviada, en todos los marcos de referencia. [56] Podría decirse que la señal se movió hacia atrás en el tiempo. Este escenario hipotético a veces se conoce como antiteléfono taquiónico . [57]

Fenómenos mecánico-cuánticos como la teletransportación cuántica , la paradoja EPR o el entrelazamiento cuántico podrían parecer crear un mecanismo que permite la comunicación más rápida que la luz (FTL) o el viaje en el tiempo, y de hecho algunas interpretaciones de la mecánica cuántica como la interpretación de Bohm presuponen que cierta información se intercambia entre partículas instantáneamente para mantener correlaciones entre partículas. [58] Einstein se refirió a este efecto como " acción fantasmal a distancia ".

Sin embargo, el hecho de que la causalidad se preserve en la mecánica cuántica es un resultado riguroso en las teorías cuánticas de campos modernas , y por lo tanto las teorías modernas no permiten el viaje en el tiempo o la comunicación FTL . En cualquier caso específico en el que se ha afirmado la FTL, un análisis más detallado ha demostrado que para obtener una señal, también se debe utilizar alguna forma de comunicación clásica. [59] El teorema de no comunicación también proporciona una prueba general de que el entrelazamiento cuántico no se puede utilizar para transmitir información más rápido que las señales clásicas.

Interpretación de múltiples mundos interactuando

Una variación de la interpretación de los múltiples mundos (MWI) de Hugh Everett de la mecánica cuántica proporciona una solución a la paradoja del abuelo que implica que el viajero en el tiempo llega a un universo diferente al de donde vino; se ha argumentado que, dado que el viajero llega a la historia de un universo diferente y no a su propia historia, esto no es un viaje en el tiempo "genuino". [60] La interpretación aceptada de los múltiples mundos sugiere que todos los eventos cuánticos posibles pueden ocurrir en historias mutuamente excluyentes. [61] Sin embargo, algunas variaciones permiten que diferentes universos interactúen. Este concepto se usa con más frecuencia en la ciencia ficción, pero algunos físicos como David Deutsch han sugerido que un viajero en el tiempo debería terminar en una historia diferente a la de la que comenzó. [62] [63] Por otro lado, Stephen Hawking ha argumentado que incluso si la MWI es correcta, deberíamos esperar que cada viajero en el tiempo experimente una única historia autoconsistente, de modo que los viajeros en el tiempo permanezcan dentro de su propio mundo en lugar de viajar a uno diferente. [64] El físico Allen Everett argumentó que el enfoque de Deutsch "implica modificar principios fundamentales de la mecánica cuántica; sin duda va más allá de simplemente adoptar la MWI". Everett también sostiene que incluso si el enfoque de Deutsch es correcto, implicaría que cualquier objeto macroscópico compuesto de múltiples partículas se dividiría al viajar en el tiempo a través de un agujero de gusano, y que diferentes partículas emergerían en mundos diferentes. [38]

Resultados experimentales

Algunos experimentos realizados dan la impresión de una causalidad invertida , pero no logran demostrarla si se examina más de cerca.

El experimento del borrador cuántico de elección retardada realizado por Marlan Scully implica pares de fotones entrelazados que se dividen en "fotones de señal" y "fotones inactivos", con los fotones de señal emergiendo de una de dos ubicaciones y su posición medida más tarde como en el experimento de doble rendija . Dependiendo de cómo se mida el fotón inactivo, el experimentador puede aprender de cuál de las dos ubicaciones emergió el fotón de señal o "borrar" esa información. Aunque los fotones de señal se pueden medir antes de que se haya hecho la elección sobre los fotones inactivos, la elección parece determinar retroactivamente si se observa o no un patrón de interferencia cuando uno correlaciona las mediciones de los fotones inactivos con los fotones de señal correspondientes. Sin embargo, dado que la interferencia se puede observar solo después de que se midan los fotones inactivos y se correlacionen con los fotones de señal, no hay forma de que los experimentadores digan qué elección se hará de antemano solo mirando los fotones de señal, solo reuniendo información clásica de todo el sistema; por lo tanto, se preserva la causalidad. [65]

El experimento de Lijun Wang también podría mostrar una violación de la causalidad, ya que hizo posible enviar paquetes de ondas a través de un bulbo de gas de cesio de tal manera que el paquete pareciera salir del bulbo 62 nanosegundos antes de su entrada, pero un paquete de ondas no es un único objeto bien definido sino más bien una suma de múltiples ondas de diferentes frecuencias (véase el análisis de Fourier ), y el paquete puede parecer moverse más rápido que la luz o incluso hacia atrás en el tiempo incluso si ninguna de las ondas puras en la suma lo hace. Este efecto no se puede utilizar para enviar ninguna materia, energía o información más rápido que la luz, [66] por lo que se entiende que este experimento tampoco viola la causalidad.

Los físicos Günter Nimtz y Alfons Stahlhofen, de la Universidad de Coblenza , afirman haber violado la teoría de la relatividad de Einstein al transmitir fotones más rápido que la velocidad de la luz. Dicen que han realizado un experimento en el que los fotones de microondas viajaron "instantáneamente" entre un par de prismas que se habían movido hasta 3 pies (0,91 m) de distancia, utilizando un fenómeno conocido como efecto túnel cuántico . Nimtz dijo a la revista New Scientist : "Por el momento, esta es la única violación de la relatividad especial que conozco". Sin embargo, otros físicos dicen que este fenómeno no permite que la información se transmita más rápido que la luz. Aephraim M. Steinberg , un experto en óptica cuántica de la Universidad de Toronto , Canadá, utiliza la analogía de un tren que viaja de Chicago a Nueva York, pero que deja vagones de tren en cada estación a lo largo del camino, de modo que el centro del tren se mueve hacia adelante en cada parada; De esta manera, la velocidad del centro del tren supera la velocidad de cualquiera de los vagones individuales. [67]

Shengwang Du afirma en una revista revisada por pares haber observado precursores de fotones individuales , diciendo que no viajan más rápido que c en el vacío. Su experimento implicó luz lenta , así como pasar luz a través del vacío. Generó dos fotones individuales , pasando uno a través de átomos de rubidio que habían sido enfriados con un láser (de esta manera ralentizando la luz) y pasando otro a través del vacío. En ambas ocasiones, aparentemente, los precursores precedieron a los cuerpos principales de los fotones, y el precursor viajó a c en el vacío. Según Du, esto implica que no hay posibilidad de que la luz viaje más rápido que c y, por lo tanto, no hay posibilidad de violar la causalidad. [68]

Ausencia de viajeros del tiempo del futuro

Muchos han argumentado que la ausencia de viajeros en el tiempo del futuro demuestra que dicha tecnología nunca se desarrollará, lo que sugiere que es imposible. Esto es análogo a la paradoja de Fermi relacionada con la ausencia de evidencia de vida extraterrestre. Como la ausencia de visitantes extraterrestres no prueba categóricamente que no existan, la ausencia de viajeros en el tiempo no prueba que el viaje en el tiempo sea físicamente imposible; podría ser que el viaje en el tiempo sea físicamente posible pero nunca se desarrolle o se use con cautela. Carl Sagan sugirió una vez la posibilidad de que los viajeros en el tiempo pudieran estar aquí pero estén disfrazando su existencia o no sean reconocidos como viajeros en el tiempo. [43] Algunas versiones de la relatividad general sugieren que el viaje en el tiempo solo podría ser posible en una región del espacio-tiempo que esté deformada de cierta manera, [ aclaración necesaria ] y, por lo tanto, los viajeros en el tiempo no podrían viajar de regreso a regiones anteriores en el espacio-tiempo, antes de que esta región existiera. Stephen Hawking afirmó que esto explicaría por qué el mundo aún no ha sido invadido por "turistas del futuro". [64]

Anuncio colocado en una edición de 1980 de Artforum , promocionando el evento Krononauts

Se han llevado a cabo varios experimentos para intentar atraer a los humanos del futuro, que podrían inventar la tecnología de viajes en el tiempo, para que regresen y la demuestren a la gente del tiempo actual. Eventos como el Día del Destino de Perth, la Convención de Viajeros en el Tiempo del MIT y la Recepción de Stephen Hawking para Viajeros en el Tiempo publicitaron profusamente "anuncios" permanentes de una hora y lugar de encuentro para los futuros viajeros en el tiempo. [69] [70] En 1982, un grupo en Baltimore , Maryland , que se identificó como los Krononauts, organizó un evento de este tipo para dar la bienvenida a los visitantes del futuro. [71] [72]

Estos experimentos sólo tenían la posibilidad de generar un resultado positivo que demostrara la existencia de viajes en el tiempo, pero hasta ahora han fracasado: no se sabe que ningún viajero en el tiempo haya asistido a ninguno de los dos eventos. Algunas versiones de la interpretación de los múltiples mundos pueden utilizarse para sugerir que los humanos del futuro han viajado en el tiempo, pero que han viajado de nuevo al tiempo y lugar de encuentro en un universo paralelo . [73]

Dilatación del tiempo

Dilatación transversal del tiempo. Los puntos azules representan un pulso de luz. Cada par de puntos con luz "rebotando" entre ellos es un reloj. Para cada grupo de relojes, el otro grupo parece funcionar más lentamente, porque el pulso de luz del reloj en movimiento tiene que recorrer una distancia mayor que el pulso de luz del reloj estacionario. Esto es así, a pesar de que los relojes son idénticos y su movimiento relativo es perfectamente recíproco.

Hay una gran cantidad de evidencia observable de dilatación del tiempo en la relatividad especial [74] y dilatación del tiempo gravitacional en la relatividad general, [75] [76] [77] por ejemplo en la famosa y fácil de replicar observación de la desintegración de muones atmosféricos . [78] [79] [80] La teoría de la relatividad establece que la velocidad de la luz es invariante para todos los observadores en cualquier marco de referencia ; es decir, siempre es la misma. La dilatación del tiempo es una consecuencia directa de la invariancia de la velocidad de la luz. [80] La dilatación del tiempo puede considerarse en un sentido limitado como "viaje en el tiempo hacia el futuro": una persona puede usar la dilatación del tiempo de modo que una pequeña cantidad de tiempo propio pase para ella, mientras que una gran cantidad de tiempo propio pasa en otro lugar. Esto puede lograrse viajando a velocidades relativistas o mediante los efectos de la gravedad . [81]

En el caso de dos relojes idénticos que se mueven uno respecto del otro sin acelerar, cada reloj mide al otro como si estuviera marcando más lento. Esto es posible debido a la relatividad de la simultaneidad . Sin embargo, la simetría se rompe si un reloj se acelera, lo que permite que transcurra menos tiempo propio para un reloj que para el otro. La paradoja de los gemelos describe esto: un gemelo permanece en la Tierra, mientras que el otro experimenta una aceleración a velocidad relativista a medida que viajan al espacio, dan la vuelta y viajan de regreso a la Tierra; el gemelo que viaja envejece menos que el gemelo que se quedó en la Tierra, debido a la dilatación del tiempo experimentada durante su aceleración. La relatividad general trata los efectos de la aceleración y los efectos de la gravedad como equivalentes , y muestra que la dilatación del tiempo también ocurre en pozos de gravedad , con un reloj más profundo en el pozo marcando más lentamente; este efecto se tiene en cuenta al calibrar los relojes de los satélites del Sistema de Posicionamiento Global , y podría conducir a diferencias significativas en las tasas de envejecimiento de los observadores a diferentes distancias de un gran pozo de gravedad como un agujero negro . [40] : 33–130 

Una máquina del tiempo que utilice este principio podría ser, por ejemplo, una carcasa esférica con un diámetro de cinco metros y la masa de Júpiter . Una persona en su centro viajará hacia adelante en el tiempo a una velocidad cuatro veces más lenta que la de los observadores distantes. No se espera que en un futuro cercano la humanidad pueda comprimir la masa de un gran planeta en una estructura tan pequeña. [40] : 76–140  Con las tecnologías actuales, solo es posible hacer que un viajero humano envejezca menos que sus compañeros en la Tierra por unos pocos milisegundos después de unos pocos cientos de días de viaje espacial. [82]

Filosofía

Los filósofos han discutido la filosofía del espacio y el tiempo al menos desde la época de la antigua Grecia ; por ejemplo, Parménides presentó la idea de que el tiempo es una ilusión. Siglos después, Isaac Newton apoyó la idea del tiempo absoluto , mientras que su contemporáneo Gottfried Wilhelm Leibniz sostuvo que el tiempo es solo una relación entre eventos y no puede expresarse de forma independiente. Este último enfoque finalmente dio lugar al espacio-tiempo de la relatividad . [83]

Presentismo vs. Eternalismo

Muchos filósofos han argumentado que la relatividad implica el eternalismo , la idea de que el pasado y el futuro existen en un sentido real, no solo como cambios que ocurrieron o ocurrirán en el presente. [84] El filósofo de la ciencia Dean Rickles no está de acuerdo con algunas calificaciones, pero señala que "el consenso entre los filósofos parece ser que la relatividad especial y general son incompatibles con el presentismo". [85] Algunos filósofos ven el tiempo como una dimensión igual a las dimensiones espaciales, que los eventos futuros "ya están allí" en el mismo sentido en que existen diferentes lugares, y que no hay un flujo objetivo del tiempo; sin embargo, esta visión es discutida. [86]

El presentismo es una escuela filosófica que sostiene que el futuro y el pasado existen sólo como cambios que ocurrieron o ocurrirán en el presente, y que no tienen existencia real propia. Desde este punto de vista, el viaje en el tiempo es imposible porque no hay futuro ni pasado al que viajar. [84] Keller y Nelson han argumentado que incluso si los objetos pasados ​​y futuros no existen, todavía puede haber verdades definitivas sobre los eventos pasados ​​y futuros, y por lo tanto es posible que una verdad futura sobre un viajero en el tiempo que decide viajar de regreso a la fecha actual podría explicar la aparición real del viajero en el tiempo en el presente; [87] estos puntos de vista son cuestionados por algunos autores. [88]

La paradoja del abuelo

Una objeción común a la idea de viajar en el tiempo se plantea en la paradoja del abuelo o el argumento del autoinfanticidio. [89] Si uno fuera capaz de volver atrás en el tiempo, se producirían inconsistencias y contradicciones si el viajero en el tiempo cambiara algo; hay una contradicción si el pasado se vuelve diferente de lo que es . [ 90] [91] La paradoja se describe comúnmente con una persona que viaja al pasado y mata a su propio abuelo, impide la existencia de su padre o madre y, por lo tanto, su propia existencia. [43] Los filósofos se preguntan si estas paradojas prueban que el viaje en el tiempo es imposible. Algunos filósofos responden a estas paradojas argumentando que podría ser el caso de que el viaje en el tiempo hacia atrás fuera posible, pero que sería imposible cambiar realmente el pasado de alguna manera, [92] una idea similar al principio de autoconsistencia de Novikov propuesto en física.

Paradoja ontológica

Composibilidad

Según la teoría filosófica de la composibilidad , lo que puede ocurrir, por ejemplo en el contexto de un viaje en el tiempo, debe sopesarse en el contexto de todo lo relacionado con la situación. Si el pasado es de una determinada manera, no es posible que sea de otra manera. Lo que puede ocurrir cuando un viajero en el tiempo visita el pasado se limita a lo que realmente ocurrió, con el fin de evitar contradicciones lógicas. [93]

Principio de autoconsistencia

El principio de autoconsistencia de Novikov , llamado así por Igor Dmitrievich Novikov , establece que cualquier acción realizada por un viajero en el tiempo o por un objeto que viaja en el tiempo fue parte de la historia todo el tiempo, y por lo tanto es imposible para el viajero en el tiempo "cambiar" la historia de ninguna manera. Sin embargo, las acciones del viajero en el tiempo pueden ser la causa de eventos en su propio pasado, lo que conduce a la posibilidad de causalidad circular , a veces llamada paradoja de predestinación, [94] paradoja ontológica, [95] o paradoja de bootstrap. [95] [96] El término paradoja de bootstrap fue popularizado por la historia de Robert A. Heinlein " By His Bootstraps ". [97] El principio de autoconsistencia de Novikov propone que las leyes locales de la física en una región del espacio-tiempo que contiene viajeros en el tiempo no pueden ser diferentes de las leyes locales de la física en cualquier otra región del espacio-tiempo. [98]

El filósofo Kelley L. Ross sostiene en "Time Travel Paradoxes" [99] que en un escenario que involucra un objeto físico cuya línea de mundo o historia forma un bucle cerrado en el tiempo puede haber una violación de la segunda ley de la termodinámica . Ross usa la película Somewhere in Time como un ejemplo de tal paradoja ontológica, donde se le da un reloj a una persona, y 60 años después el mismo reloj es traído al pasado y entregado al mismo personaje. Ross afirma que la entropía del reloj aumentará, y el reloj llevado al pasado se desgastará más con cada repetición de su historia. Los físicos modernos entienden que la segunda ley de la termodinámica es una ley estadística , por lo que la entropía decreciente y la entropía no creciente no son imposibles, solo improbables. Además, la entropía aumenta estadísticamente en sistemas que están aislados, por lo que los sistemas no aislados, como un objeto, que interactúan con el mundo exterior, pueden desgastarse menos y disminuir su entropía, y es posible que un objeto cuya línea de mundo forme un bucle cerrado esté siempre en la misma condición en el mismo punto de su historia. [40] : 23 

En 2005, Daniel Greenberger y Karl Svozil propusieron que la teoría cuántica proporciona un modelo para el viaje en el tiempo en el que el pasado debe ser autoconsistente. [100] [101]

Véase también

Lectura adicional

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  • Agujeros negros, agujeros de gusano y viajes en el tiempo: conferencia de la Royal Society
  • Cómo funcionará el viaje en el tiempo en HowStuffWorks
  • Viajes en el tiempo y física moderna en la Enciclopedia de Filosofía de Stanford
  • Viajes en el tiempo en la Enciclopedia de Filosofía en Internet
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