Viajar en el Tiempo

El viaje en el tiempo es un concepto de movimiento hacia delante o hacia atrás de un punto a otro en el tiempo, de la misma manera como se hace en el espacio. Además, algunas interpretaciones del viaje en el tiempo sugieren la posibilidad de viajar entre realidades o universos paralelos.

Este artículo analiza la posibilidad teórica y técnica de viajar en el tiempo, y la posibilidad de que existan paradojas asociadas a este movimiento en el tiempo (por ejemplo, evitar el nacimiento de los propios antepasados).

Los viajes a través del tiempo en la física

Movimiento en el tiempo y en el espacio

Según la descripción convencional de la teoría de la relatividad, las partículas materiales, al moverse a través del espacio-tiempo se mueven 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 demostrado y comprobado de la teoría de la relatividad es que viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz provoca una dilatación del tiempo, de modo que el tiempo de un individuo que viaja a esa velocidad transcurre más lentamente. Desde la perspectiva del viajero, el tiempo “externo” parece pasar 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 ser llamado viaje en el tiempo.

El concepto de viaje en el tiempo ha sido a menudo 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 que existen razones teóricas importantes para considerar posible la existencia de cierto tipo de viaje en el tiempo. En cualquier caso, las teorías actuales de la física no permiten ningún tipo de viaje en el tiempo.

La posibilidad de viajar 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 llamar “viaje en el tiempo”. La teoría sostiene que, en relación a un observador estático, el tiempo parece pasar más lentamente por los cuerpos que se desplazan rápidamente; por ejemplo, un reloj que se mueve parecerá funcionar más lentamente; al aumentar su velocidad y acercarse a la velocidad de la luz, parecerá haberse detenido completamente. Sin embargo, este efecto permite únicamente “viajar en el tiempo” hacia adelante hacia el futuro, nunca hacia atrás. Este tipo de viaje no es típico de la ciencia ficción, y se tienen pocas dudas de su existencia. Sin embargo, en adelante, el término “viaje en el tiempo” propiamente dicho se referirá al recorrido con cierto 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 viajar en el tiempo requiere que ciertas situaciones relacionadas con la causalidad (o, en ciertos casos, la retrocausalitat) sean resueltas. ¿Qué pasaría si alguien probara de viajar en el tiempo y matar a su propio abuelo?

Además, en ausencia de cualquier evidencia experimental de la posibilidad de viajar en el tiempo, es teóricamente más simple suponer que no puede existir. 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). Esto sería una variante de la paradoja de Fermi (“Si no hay visitantes extraterrestres es porque los extraterrestres no existen”), pero con “viajeros del tiempo” en lugar de “visitantes extraterrestres”. Teniendo esto en cuenta, otros sugieren – en oposición a la teoría de Stephen Hawking – que, en caso de que en el futuro los humanos pudieran viajar atrás en el tiempo, no podrían volver a un espacio temporal anterior a la puesta en marcha de la máquina del tiempo.

También se ha sugerido que, al volver al pasado, se crearía un universo paralelo, no viajaría a un pasado determinado sino a una copia del mismo, pero con una diferencia: un turista espacial. Así pues, existirían dos espacios temporales simultáneos: uno en el que aparece un turista temporal y otro en el que no aparece. Esta sería una hipótesis para responder a la paradoja de “Si mañana pienso viajar hacia hoy para decirme ‘hola’, ¿por qué hoy no tengo un doble mío junto diciéndome ‘hola’?” Sin embargo, asumiendo que el viaje temporal es posible, también resulta interesante para los físicos la pregunta de qué leyes de la física impiden el viaje en el tiempo, y por qué.

La posibilidad de paradojas temporales

El principio de autoconsistencia 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, pues no existen condiciones iniciales que causen una paradoja una vez se introduce 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 formularse realmente en un nivel físico; es decir, que cualquier situación que tenga lugar en una historia de viaje temporal puede permitir numerosas soluciones coherentes. Sin embargo, las circunstancias podrían convertirse increíblemente extrañas.

Los universos paralelos son una posibilidad teórica que evitaría gran parte de las paradojas relacionadas con el viaje en el tiempo. La interpretación de mundos múltiples de Everett sugiere que todos los evento cuánticos posibles pueden tener lugar simultáneamente en historias exclusivas. Estas historias alternativas o paralelas formarían un árbol ramificado que simbolizaría todos los resultados posibles de una interacción.

Debido a que existen todas las posibilidades, cualquier paradoja puede ser explicada, pues los eventos paradójicos tienen lugar en universos diferentes. Este concepto es utilizado a menudo en ciencia ficción. Sin embargo, los físicos creen actualmente que no es posible la interacción o interferencia entre estas historias alternativas (véase conjetura de protección cronológica de Stephen Hawking).

Paradoja de la inexistencia de viajeros en el tiempo
Si se tiene en cuenta que cada vez se tienen más conocimientos de física cuántica y que la tecnología progresa a lo largo del tiempo, se puede postular que se habría tenido que recibir la visita de viajeros del tiempo, lo que no está demostrado, y que puede ser considerado una paradoja. Para explicar esto, se ha postuló que esto puede significar que la humanidad se extinguirá antes de descubrir la tecnología que permita viajar en el tiempo. Esto también se puede aplicar a supuestos mundos en universos paralelos, pues ellos no habrían desarrollado todavía la tecnología para viajar entre universos.

Otras explicaciones menos convencionales, y con características pseudocientíficas, son que también podríamos postular que ya existen los viajes en el tiempo, debido a la creencia en supuestos viajeros (llamados, quizá equivocadamente, extraterrestres) que podrían existir o que existirán. Del mismo modo, hay vestigios de civilizaciones con una tecnología supuestamente muy similar a la actual, como por ejemplo el mecanismo de Anticitera, que data de entre el año 82 y 65 aC; se podría postular que se basan en una tecnología de su futuro relativo.

Los equivalentes del viaje en el tiempo y el viaje a la velocidad de la luz

Cabe señalar que si alguien es capaz de mover información de un punto a otro a una velocidad superior a la de la luz, según la relatividad especial, esto equivale a que un observador perciba una transferencia de información hacia el pasado. Por otra parte, aún no se han propuesto mecanismos físicos que sugieran que esta posibilidad es técnicamente viable en el marco de 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 considerada hasta ahora. Esta teoría, además de ser más general, 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 en el tiempo

En teoría, existen soluciones de las ecuaciones que incluyen líneas temporales que se curven alrededor de un círculo y se reconecten con su propio pasado. La primera y más célebre de estas soluciones, conocida como universo de Gödel, fue descubierta por Kurt Gödel, aunque esta solución atribuye al universo ciertas características físicas que no parecen corresponderse con las del nuestro. La teoría de la relatividad general en sí misma no prohíbe la curva temporal cerrada o la 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, si no se cumplieran, eliminarían la posibilidad de las curvas temporales cerradas debido a las sus implicaciones paradójicas, por ejemplo, aquellas que se relacionan con la hipotética retrocausalitat (la posibilidad de que tendría un viajero al pasado de influir, con los correspondientes resultados en el presente, como lo contempla la paradoja del abuelo).
También existe la posibilidad de que regiones diferentes del espacio originalmente separadas entren en contacto por medio de la formación de un “puente” o “agujero de gusano”. En general, esto requeriría pasar por estados topológicamente no equivalentes que impliquen una “desgarrada” del espacio-tiempo, una posibilidad recientemente valorada en la teoría de cuerdas y explicada divulgativamente por Brian Greene en El Universo Elegante.

Viajes hacia el futuro

Viajar hacia el futuro no tiene, en realidad, nada de particular. El tiempo fluye siempre en la misma dirección y sólo hay que esperar a que llegue el futuro. Sin embargo, este viaje puede ser demasiado largo para una vida humana. Si se quiere saber lo que pasará mañana, hay que tener un poco de paciencia, pero la cuestión se complica si se quiere conocer sus descendientes lejanos, y parece fuera de toda posibilidad poder contemplar la civilización dentro de mil años. El efecto relativista de la dilatación del tiempo ofrece, al menos en teoría, la posibilidad de viajar al futuro evitando envejecer.

En la paradoja de los gemelos, dos hermanos se encuentran en el futuro habiendo recorrido caminos diferentes, y uno de ellos, el que había acelerado hasta viajar a alta 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):

\ Delta \ bar {t} = \ gamma \ \ Delta t = \ frac {\ Delta t_0} {\ sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2)) \,
Sin embargo, desde el punto de vista del propio observador en movimiento, él mismo está en reposo y no percibe que está envejeciendo más lentamente. De hecho, para este observador en movimiento, él sería el observador en reposo que envejece más rápidamente. Sólo en situaciones en las que aparezcan sistemas de referencia no inerciales en que ambos observadores se encuentren puede darse una situación en la que ambos coinciden en cuál de los dos ha envejecido más lentamente.

Imaginando un observador que se aleja en una nave con una velocidad del 90% de la de la luz, el tiempo transcurrido en la Tierra, ignorando el efecto de dilatación gravitacional del tiempo para simplificar, sería unas 2,3 veces más lento en relación a un observador en la Tierra. Es decir, que incluso yendo a esta altísima velocidad sólo se ganaría un modesto factor dos en el viaje al futuro. Para hacer viajes interesantes al futuro, sería necesario que la nave viajara a velocidades realmente considerables.

Para viajar a un futuro más lejano, “sólo” habría que hacer que la velocidad fuera aún más cercana a la de la luz. Una nave viajando a alta velocidad con origen y destino en la Tierra es una máquina del tiempo para viajar al futuro que, en la medida en que se pueda incrementar la velocidad, puede permitir que una persona viaje sin envejecer a cualquier tiempo posterior a la actual.

Es evidente que la construcción de una nave así, de una máquina del tiempo, está fuera de las posibilidades técnicas de la civilización actual. Sin embargo, hay ejemplos que demuestran que la idea es correcta. En la Tierra se reciben partículas que vienen del centro de la galaxia a distancias que la luz tarda miles de años por recorrer. Es decir, fueron producidas hace miles de años terrestres. Sin embargo, estas partículas no pueden resistir ni siquiera un viaje de un minuto, pues se desintegran en cuestión de segundos después de ser creadas. Esta paradoja se explica con el concepto de la dilatación temporal: las partículas han sido aceleradas a velocidades tan cercanas a la de la luz que sólo deberían envejecido unos segundos mientras que en la Tierra transcurrían miles de años.

Esta máquina del tiempo sería unidireccional, permitiendo únicamente viajes hacia el futuro. Esto, sin duda, limita mucho el interés del viaje. No sería posible, por ejemplo viajar al futuro para dar un vistazo a los resultados de un juego de azar y luego volver. La posibilidad de viajar al pasado, que es lo que hace realmente interesante una máquina del tiempo, es muy dudosa y puede afectar principios muy generales. Sin perder de vista estas restricciones, en otro apartado se tratará el tema de cómo transformar esta máquina del tiempo unidireccional basada en la paradoja de los gemelos en una máquina del tiempo bidireccional utilizando un “agujero de gusano”.

Métodos propuestos para viajar en el tiempo

Utilización de agujeros de gusano
Analogía bidimensional de un agujero de gusano.
Analogía bidimensional de un agujero de gusano.
Una propuesta de máquina del tiempo 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 vuelve al punto de origen. Debido a la dilatación temporal (causada por 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 situados 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 en el extremo acelerado saldría por el extremo estacionario cuando éste tuviera la misma edad que el extremo acelerado en el momento antes de entrar. Por ejemplo, si antes de entrar en el agujero de gusano, el observador vio que el reloj del extremo acelerado mostraba “2006” mientras que el extremo estacionario mostraba “2007”, entonces el observador podría salir del extremo estacionario cuando aún mostraba “2006”.

Una limitación significativa de una máquina así es que sólo es posible viajar atrás en el tiempo en el punto inicial en que fue creada la máquina; esencialmente, se considera más bien un paso en el tiempo que un dispositivo que se mueve a través del tiempo, ya que no permite que la tecnología 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 del tiempo, pero aún no han sido construidas, por lo que los turistas en el tiempo nunca podrán llegar a nuestro presente.

Crear un agujero de gusano del tamaño adecuado para una nave macroscópica, mantenerlo estable y mover uno de los extremos con la nave requeriría un nivel significativo de energía, de un orden muy superior a la cantidad de energía que puede generar una estrella como el Sol a lo largo de toda su vida. La creación de un agujero de gusano también requeriría la existencia de una sustancia llamada “materia exótica” que – aunque no es imposible que exista – no se sabe si existe en formas útiles para la generación de un agujero de gusano (véase, por ejemplo, efecto Casimir).

Por tanto, es inverosímil que se construya un dispositivo así, incluso con una tecnología altamente avanzada. Por otra parte, agujeros de gusano microscópicos aún pueden ser útiles para enviar información de vuelta al pasado a través del tiempo.

En 1993, Matt Visser argumentó que los dos extremos de un agujero de gusano con una diferencia temporal inducida no podrían ser reunidos sin generar un campo cuántico y unos efectos gravitatorios que provocarían o bien que el túnel se colapsara o que los dos extremos se repelieran.

Debido a esto, los dos extremos no podrían acercarse lo suficiente para que esto causaría una violación de la causalidad. Sin embargo, en un trabajo de 1997, Visser sugirió que la compleja configuración de un “anillo Roman” (llamado así 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, como una prueba de que es posible violar la causalidad.

Utilización de cilindros rotatorios gigantescos
Otra teoría, desarrollada por el físico Frank J. Tipler, implica un cilindro rotatorio. Si un cilindro es bastante largo y denso, y gira bastante rápidamente 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 antes, dependiendo del sentido del movimiento de la nave). Sin embargo, la longitud, la densidad y la velocidad requeridas son tan grandes que la materia ordinaria no es suficientemente fuerte como para construir una tal estructura.

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 la existencia es postulada hipotéticamente en diversas teorías físicas especulativas. Las energías requeridas para interaccionar con ellas serían probablemente excesivamente altas y seguramente representarían una posibilidad tecnológicamente no viable.

El dispositivo mediante cuerdas cósmicas propuesto por Gott se basa en la solución de las ecuaciones de la relatividad general para este tipo de materia exótica. Según el esquema de Gott, serían necesarias dos cuerdas cósmicas moviéndose en direcciones opuestas. Al seguir una trayectoria cerrada alrededor de las cuerdas se consigue viajar en el tiempo. Una característica notable de esta teoría es que el viaje en el tiempo sólo sería posible para los observadores dentro de una determinada región del espacio-tiempo. Una vez las cuerdas han alejado suficientemente, el mecanismo ya no puede utilizarse 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 en 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, la densidad y la rotación serían suficientes como para viajar en el tiempo. Los rayos gamma proyectados podrían permitir enviar información (pero no materia) de vuelta al pasado. Sin embargo, Forward precisó que hasta que no se tenga una única teoría que combine la relatividad y la mecánica cuántica, no se podrá saber si esta posibilidad es viable.

Utilización del entrelazamiento cuántico
Los fenómenos de la mecánica cuántica como el teletransporte cuántico, la paradoja EPR (llamada con las iniciales de Einstein, Podolsky y Rosen), o el entrelazamiento cuántico pueden parecer generar un mecanismo que permite la comunicación FTL (faster than light: más rápida qua la luz) y el viaje en el tiempo. De hecho, algunas interpretaciones de la mecánica cuántica (como la interpretación de Bohm) asumen que las partículas intercambian información de manera instantánea para poder mantener una correlación entre ellas. Einstein se refería al efecto como “fantasmagórica acción a distancia”.

Curiosamente, las reglas de la mecánica cuántica parecen impedir la transmisión de información útil con estos medios, y por tanto parece que no permitirían viajar 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 sobre los experimentos de teletransporte. Actualmente, la manera en que funciona la mecánica cuántica para mantener la causalidad es un área muy activa de investigación científica.

Utilización de líneas temporales cerradas
Algunas soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein describen espacios-tiempo que contienen líneas temporales cerradas, lo que permite en teoría que ciertos observadores que viajen sobre ellas hacia el “futuro” vuelvan al mismo punto del que partieron después de un cierto tiempo cíclico . De hecho, en estas soluciones no existe una manera consistente de distinguir entre pasado y futuro, porque no son temporalmente orientables.

Una de estas soluciones es el universo de Gödel, que describe un tipo de universo que no se parece al nuestro. De hecho, algunos físicos dudan que el universo de Gödel y otras soluciones que contienen curvas temporales cerradas sean descripciones físicamente adecuadas de algún tipo de universo, aunque satisfagan las ecuaciones de campo de Einstein. Cabe destacar que este método de viaje en el tiempo sólo es posible en universos que tengan una estructura determinada, pero en general no sería posible modificar estas condiciones para viajar a cualquier punto del pasado ni modificar las trayectorias posibles que llevan a algunos puntos del “pasado “.

Otro teórico de estas teorías especiales es el estadounidense John Richard Gott, que postula un universo inflacionario que generaría brotes de nuevos universos; una de estas ramas podría curvarse hacia atrás, convirtiéndose en su propio origen.

Utilización del viaje convencional en el tiempo
El satélite KEO, que servirá como cápsula del tiempo, será enviado en 2009 o 2010 en el espacio en una órbita que volverá a cruzarse con la Tierra dentro de 50.000 años.

La filosofía y los viajes en el tiempo

La visión presentista

El presentismo sostiene que no existen ni el futuro ni el pasado, que la materia del universo existe únicamente en el presente, y que el tiempo es simplemente un concepto que los seres humanos utilizan para describir lo que pasa a su alrededor. Así pues, no habría ningún lugar donde pudiera ir un viajero del tiempo, lo que, según esta idea, suprime la posibilidad del viaje en el tiempo.

Sin embargo, la teoría de la relatividad en la simultaneidad (dentro del marco de la física moderna) pone en duda el presentismo y favorece la versión conocida como tetridimensionalisme o quadridimensionalisme (relacionado con el eternalisme y con la idea del bloque de tiempo), en la que los acontecimientos pasados, presentes y futuros coexisten en un mismo espacio-tiempo.

La visión del principio antrópico
Físicos como Max Tegmark han sugerido que la ausencia del viaje en el tiempo y la existencia de la causalidad pueden deberse al principio antrópico. El argumento que propone es que un universo que permitiera viajes en el tiempo y ciclos cerrados de tiempo sería un universo en el que la inteligencia no podría evolucionar, debido al hecho de 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. Hay que remarcar que esto no impondría ninguna restricción ante la creencia en agentes supernaturales (como Dios), que no quedarían restringidos por los límites del espacio-tiempo.

La religión y el viaje en el tiempo

Profecías: información del futuro
En la teología judeocristiana, por ejemplo, se supone que el Dios Jehová existe sin ser limitado por el espacio o el tiempo. Según esta doctrina, Jehová es omnisciente y omnipresente. Algunas citas de la Biblia, como la de Jesús “Antes de que Abraham naciera, yo soy” (Juan, 08:58) o San Pedro “Jesús fue elegido antes de la creación del mundo” (1 Pedro 1:20), siempre asumiendo que la creación del mundo comenzó en t = 0, implica que Jehová no se rige por la misma línea temporal que la de los humanos, o bien que establece los principios rectores. Esto tiene el apoyo de la afirmación “Yo, el Señor, no cambio” (Malaquías 3: 6), ya que un cambio requeriría un desplazamiento de un lugar a otro y ser contenido por una serie temporal continua.

Dos interpretaciones temporales de estas declaraciones son que Jehová: 1) existiría fuera del continuo espacio-tiempo; o que 2) Jehová existiría simultáneamente en cualquier lugar del espacio-tiempo. En cualquier caso, Jehová podría transferir sin restricciones información de cualquier punto del espacio del tiempo a otro.

 

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