física Teorías para viajar en el tiempo

Crononáutica elemental

Trasladarse físicamente al pasado o futuro es una posibilidad aún remota que ha sido explorada seriamente por la comunidad científica. Estas son algunas de las últimas propuestas. Por Gerardo Sifuentes

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odos los días viajamos hacia el futuro, aunque no podemos anticiparlo. El pasado queda atrás irremediablemente y no hay manera de volver a él, al menos no de manera física. Sin embargo, conocemos personas que viven estancadas en el ayer y otras que hacen planes para el mañana. Así, la noción que tenemos del tiempo ha sido abordada desde varias perspectivas, desde la filosofía hasta la psicología. Pero también nuestro cuerpo envejece en obediencia a un reloj biológico, y no son pocas las personas que se esfuerzan

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inútilmente en retrasar este milenario ciclo natural. Las civilizaciones antiguas tuvieron muy claro los periodos estacionales, y con base en ellos planearon sus cosechas y fiestas. En el mismo modo los planetas y las estrellas cumplen con una línea predeterminada que los hace predecibles hasta cierto punto; para el filósofo griego Platón, las órbitas de los planetas eran “la imagen en movimiento de la eternidad”. Sin duda, el fenómeno del tiempo es uno de los misterios más fascinantes que el hombre ha pretendido comprender y moldear a sus necesidades.

La idea de viajar a través del mismo, hacia el pasado o el futuro, ha sido un tema recurrente en obras literarias y cinematográficas. La novela emblemática La máquina del tiempo (1895) de H.G.Wells inició una larga tradición de artefactos capaces de desafiar las leyes del tiempo y el espacio, cuyos crononautas se han visto en el dilema de cambiar el curso de los acontecimientos remotos para modificar el presente. Sin embargo, estos ejercicios de especulación, por muy fascinantes y divertidos que puedan ser, resultarían improbables en la práctica; pasan por alto casi todas las leyes físicas conocidas.

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Al trabajar en ecuaciones de la teoría de la relatividad general aplicadas a un agujero negro, Albert Einstein y Nathan Rosen pensaron en una figura topológica en el espacio-tiempo que funciona como conexión entre dos puntos temporales distintos.

Espacio-tiempo en curvatura

Agujero de gusano

Sigue la luz

Futuro

Hiperespacio

Destapar agujeros En la década de 1970, el profesor Fernando de Felice, de la Universidad de Padua, Italia, propuso utilizar agujeros negros para viajar en el tiempo. La mecánica se basaba en el uso de las propiedades de la singularidad desnuda, región altamente densa en el núcleo de los agujeros creada durante el colapso estelar. Pero este fenómeno no puede ser observado directamente debido a que éstos se encuentran rodeados por el llamado horizonte de sucesos, una curvatura hipotética del espacio tiempo que sirve de barrera para que cualquier fenómeno que ocurra en su interior no afecte a quienes se encuentren del lado opuesto. Los profesores Arlie Petters, de la Universidad Duke, Estados Unidos, y Marcus Werner, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, han pensado que sólo un agujero negro que gire a velocidades extremas podría arrastrar el espacio a su alrededor, desplazando el horizonte de sucesos y permitiendo que la luz y la materia escapen por la singularidad al ser lanzadas por la rotación. Alrededor de esta singularidad, el espacio-tiempo podría deformarse de tal manera que la ruta de una partícula podrá doblarse sobre sí misma en lo que se denomina ‘curva cerrada de tipo tiempo’ o bucle de tiempo. Cuando eso suceda, una partícula que viaje en el futuro se encontrará de nuevo en su propio pasado. Si la estrella colapsada que causó la singularidad es mil millones de veces más masiva que nuestro Sol, el espacio-tiempo en un radio de mil millones de kilómetros a su alrededor podría doblarse de tal manera que permita que partículas o vehículos puedan ingresar al bucle de tiempo.

Curva cerrada de tipo tiempo (CTC)

Presente

Técnicamente es imposible viajar en el tiempo, o al menos no se ha demostrado que haya sucedido. Tal como menciona el físico inglés Stephen Hawking, la principal prueba es que no hay viajeros provenientes del futuro para anunciarnos el extraordinario suceso. Las leyes de la física son tan rigurosas que lo hacen muy difícil de realizar, algo que el profesor define como la ‘conjetura de protección cronológica’: la naturaleza misma es tan compleja que se opone a la creación de un aparato de este tipo. Pero si nada impide que Hollywood produzca éxitos de taquilla basados en cualquier tipo de premisas al respecto, con mayor razón los físicos teóricos se encuentran en condiciones de especular sobre la existencia de dispositivos que permitan esta clase de viajes, especialmente con la ayuda de la teoría especial de la relatividad elaborada por Albert Einstein (1879-1955) en 1905 y que constituye la herramienta principal para construirlos. En ella se describe cómo el tiempo es percibido de distintas maneras por observadores estacionarios 44

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El gusano en el espejo Los agujeros de gusano o puentes de Einstein-Rosen son quizá el método especulativo más recurrente para referir una máquina del tiempo en términos de física. Aunque el concepto ya era manejado por Einstein desde 1916, el término fue ideado y generalizado por el físico teórico Kip Thorne y un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de California, Estados Unidos, en 1988. Consiste básicamente en la conexión de dos agujeros negros para crear un tubo que se mantendrá abierto por acción de materia exótica estelar. Así, las bocas de este túnel de espacio-tiempo podrían conectar dos distintas etapas en la historia. En realidad esto no podría funcionar de manera correcta debido a que sería destruido por la energía generada en su interior; Stephen Hawking menciona que la radiación energética que penetre por un extremo sería reproducida en la otra época, y al entrar en un ciclo continuo se duplicaría en cada intercambio y acumularía tanta energía que finalmente lo haría colapsar. El físico Li-Xin Li, del Centro de Ciencia y Tecnología Avanzada de Beijing, China, propuso una solución a este dilema con la ayuda de un espejo gigante. Basándose en la teoría general de la relatividad de Einstein, Li-Xin estima que una máquina del tiempo funcional podría construirse a partir de dos agujeros de gusano de diez kilómetros de ancho, cada uno con una esfera reflejante del mismo tamaño a una distancia mínima de su entrada. De acuerdo con su teoría, publicada en la revista Physical Review, los centros de las esferas deberán estar alineados, de manera que cualquier tipo de radiación y ondas gravitacionales podrán ser reflejados de inmediato hacia el espacio sin ocasionar daños. La limitante en todo caso sigue siendo la misma: no sólo habrá que crear un agujero de gusano, tarea por lo demás complicada, sino también una esfera de tales proporciones y de un material muy resistente.

Imagen: anderson institute

El tiempo pasa

o en movimiento, y muestra que éste puede ser tratado matemáticamente como una cuarta dimensión, teniendo en cuenta que un objeto en el espacio es definido por el largo, ancho y profundidad. En su libro Historia del tiempo (1988), Stephen Hawking explica que el tiempo pasa en una misma dirección, siempre hacia adelante, porque es la misma dirección en la que se almacena la información en nuestra memoria. Por lo mismo, ésta recupera datos en un solo sentido, del pasado al futuro, y la sensación de que el tiempo ‘pasa’ se debe a esta acumulación continua. De dicha percepción psicológica Hawking deduce que la transformación de la energía (termodinámica) y la expansión del universo transcurren de manera análoga.

Todo es relativo La teoría especial de la relatividad establece que las personas en la Tierra envejecen mucho más rápido que un astronauta hipotético que se desplaza a la velocidad de la luz en un viaje de ida y vuelta en el espacio. Aunque a la fecha todavía no se ha construido un vehículo con la capacidad de alcanzar tal velocidad, sí se puede comprobar con los aceleradores de partículas subatómicas, que al viajar en círculos a velocidades cercanas a la de la luz se degradan más lento que el resto. Pero si existe un material específico con el cual trabajar, hablaremos de la curva cerrada de tipo tiempo o curva temporal cerrada (en inglés closed timelike curve o CTC), una solución para las ecuaciones

Ronald Mallet, profesor de física en la Universidad de Connecticut, E.U., cree que el vehículo apropiado para desplazarse en el tiempo es la luz. Para sostener su teoría cita a Einstein, quien menciona que la fuerza de gravedad es una curvatura del espacio-tiempo; ésta se distorsiona por efecto de la masa y la energía, y entre más densa y rápida sea la masa la distorsión en el espacio-tiempo será mayor –imaginen la Tierra como una bola de boliche, y el espacio-tiempo una sábana. Al colocar la bola en esta superficie provocará que la sábana se hunda, haciendo que la fuerza de atracción sea mayor conforme nos acercamos a ella–. Pero si la masa se incrementara sería capaz de alterar el tiempo, y en vez de viajar hacia una sola dirección infinita en línea recta, éste se doblaría formando un bucle, de tal manera que podremos regresar a un punto en el tiempo. Esto lo podríamos hacer con los agujeros de gusano. De acuerdo con Mallet, un neutrón podría viajar en el tiempo con la ayuda de un par de rayos láser circundantes reflejados en sentidos opuestos para crear un vórtice en el espacio tiempo. Como las partículas subatómicas tienen ciclos de vida muy breves, la ampliación de este lapso sería la muestra de que ha estado en el futuro. Para que la distorsión provocada sea mayor, se disminuye la velocidad de un rayo de luz al mínimo posible, de 300,000 km/s a pocos metros por segundo. Esto se obtendría al pasar el haz de luz por temperaturas muy bajas, alcanzando el llamado ‘quinto estado de la materia’, el Condensado Bose-Einstein. Si bien este método no puede llevar a una persona al futuro, sería el primer paso para implementar mejoras a la técnica.

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fotos: Duke University , The University of North Carolina at Greensboro

Puente Einstein-Rosen

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Portal invisible Heinrich Päs, físico de la Universidad de Hawái, en Manoa, piensa que las puertas espacio-temporales pueden existir en cualquier punto del universo, aunque sería posible accesarlas desde nuestro planeta. Esto con base en la teoría de cuerdas, la cual establece que nuestro universo está constituido no por partículas sino por cuerdas energéticas en vibración constante. El asunto es que según esta teoría tenemos que considerar diez dimensiones, no cuatro como se acepta por lo general –largo, ancho, profundidad y tiempo–. En realidad estas dimensiones adicionales son tan pequeñas que escapan a nuestros sentidos. Encontrar el camino para captarlas haría posible el viaje en el tiempo, y sólo se pueden hallar si atravesamos una ‘membrana’ conformada por las cuatro dimensiones ya conocidas y que sirve de frontera con el otro universo multidimensional de espacio-tiempo. De acuerdo con la idea de Päs, esta membrana se podría doblar y permitir el acceso al pasado o futuro, en contradicción con la geometría euclidiana en la que se basa la teoría especial de la relatividad de Einstein. El problema es que para ‘escapar’ de las restricciones de esta dimensión es necesario asirse a los gravitones, partículas hipotéticas que forman la fuerza de gravedad, o un neutrino conocido como neutrino estéril, pero ninguno de ellos ha sido detectado a la fecha.

de la teoría general de la relatividad que permite la existencia de bucles en el espacio-tiempo. Ésta implica que la trayectoria de una partícula a través del espacio es susceptible de regresar al mismo estado del que partió en el tiempo. Esto no significa que las CTC ocurran de forma natural en algún punto del universo, o que se puedan crear de forma artificial, algo que permitiría la construcción de una máquina del tiempo. En los intentos por comprobar la formulación de una teoría cuántica de la gravedad, se piensa que podría producirse una CTC dentro de una ‘espuma cuántica’, el estado primigenio del Big Bang, a escala microscópica –de unos 10-35 metros–, con una duración efímera –aproximada de 10 -42 segundos– en el pasado. No se sabe si sería posible ampliar la duración del fenómeno, y se cree que la CTC a gran escala sólo podría

ocurrir cerca de grandes objetos que giran a velocidades enormes, tales como un agujero negro en rotación. Pero hay argumentos acerca de si estas CTC puedan ser estables o si desaparecerán ante cualquier perturbación.

Paradoja perdida ¿Qué pasaría si uno pudiera viajar al pasado? Este tipo de problemas se han planteado en forma de múltiples paradojas, donde la más representativa es la llamada paradoja del abuelo: un crononauta vuelve al pasado y asesina a su abuelo antes que éste tenga descendencia. Así el viajero elimina la probabilidad de su nacimiento, y en consecuencia desaparecerá. Para contrarrestar esta noción, en 1957 la tesis de Hugh Everett, estudiante de la Universidad de Princeton, ofreció una peculiar alternativa. Denominada ‘interpretación de la

Máquina de bolsillo Varios científicos, como Igor Volovich, del Instituto de Matemáticas Steklov, en Rusia, piensan que el Gran Colisionador de Hadrones podría servir como una máquina del tiempo a escala al crear pequeños y efímeros agujeros negros –con fracciones de segundo de duración– que fungirían como portales al pasado o el futuro. Los únicos pasajeros que podrían interactuar en ellos serán partículas subatómicas, y la única evidencia sería la desaparición de éstas después de colisionarlas a energías muy altas. Un equipo encabezado por el doctor A.Mironov, del Instituto de Física Lebedev, también en Rusia, ha bautizado como ‘minimáquinas del tiempo’ a este fenómeno hipotético. Las partículas que desaparezcan serán llamadas ‘jinn’ –un espíritu invisible mencionado en el Corán–, y se espera que puedan realizar el viaje en el tiempo varias veces de manera que existan múltiples versiones de la una al mismo tiempo. 46

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mecánica cuántica de la pluralidad de mundos’, propone que el universo se encuentra en una bifurcación constante; es decir, que a la par de nuestro mundo ocurren diferentes realidades paralelas que han contemplado todas las posibilidades de nuestras decisiones, de manera que si se alteraran los eventos en el pasado nada cambiaría en nuestro presente, pues de inmediato surgiría una ramificación en la línea de tiempo. Pero aunque examinemos todas las alternativas de lo que pudiera ocurrir en caso de poder visitar nuestro pasado, o futuro, en cierto sentido estas observaciones son lo de menos en tanto no tengamos un dispositivo para comprobarlo (ver recuadros). Después de todo, los físicos no buscan crear una máquina del tiempo para fines tan superficiales como cambiar los eventos en beneficio propio o venderla al mejor postor y hacerse millonarios; lo que ellos quieren es probar los límites de las leyes de la física y demostrar que sus teorías son acertadas. De esta forma podrían descifrar cómo es que funcionan exactamente los mecanismos del universo.

Para saber Time Travel in Einstein’s Universe: The Physical Possibilities of Travel Through Time de J. Richard Gott. Mariner Books. 2001. El tiempo imperfecto de Paul Harpern. McGraw Hill.1992