¿Es posible viajar en el tiempo? ¿Cómo se logra?

A menudo vemos la palabra viaje en el tiempo en las obras de ciencia ficción. Pero hacer un viaje corto en el tiempo durante unos cuantos años no requiere una máquina del tiempo ni un agujero de gusano: viajamos en el tiempo todo el tiempo. La propiedad más fundamental del tiempo es su tasa de cambio, y estamos cambiando todo el tiempo. Nos hacemos mayores, la Tierra orbita alrededor del Sol y los objetos del universo se alejan cada vez más unos de otros.

Medimos el tiempo en segundos, minutos, horas y años, pero esto no significa que el tiempo transcurra a un ritmo constante. Así como el flujo de agua será rápido o lento dependiendo del ancho del río, el tiempo pasa a diferentes velocidades en diferentes lugares. En otras palabras, el tiempo es relativo.

Pero ¿qué hace que el tiempo fluya en un solo sentido desde la cuna hasta la tumba? Todo se reduce a la relación entre el tiempo y el espacio. Los seres humanos vivimos en un espacio tridimensional que consta de largo, ancho y alto, y el tiempo constituye la cuarta dimensión más importante. El tiempo no puede existir sin el espacio y el espacio no puede existir sin el tiempo. Ambos juntos constituyen el continuo espacio-tiempo. Todo lo que sucede en el universo involucra tanto tiempo como espacio.

En este artículo, analizaremos formas reales de viajar en el tiempo, así como algunas formas menos realistas de saltar a la cuarta dimensión.

Viaje en el tiempo hacia el futuro

Si quieres pasar varios años más rápido que quienes te rodean, debes aprovechar la relación entre el tiempo y el espacio. Los satélites de posicionamiento global hacen esto todos los días, superando a los objetos en la Tierra en tres milmillonésimas de segundo cada día. El tiempo pasa más rápido en la órbita de un satélite porque el satélite está más lejos de la Tierra. En la superficie de la Tierra, la masa de la Tierra ralentiza el tiempo.

A este efecto lo llamamos dilatación del tiempo gravitacional. Según la teoría general de la relatividad de Einstein, la gravedad se curva en el sistema de coordenadas espacio-temporal. Los astrónomos observan este fenómeno cuando estudian la luz que atraviesa objetos extremadamente masivos. Por ejemplo, el sol doblará el rayo recto debido al efecto de lente gravitacional.

¿Qué tiene esto que ver con el tiempo? Recuerde: todo lo que sucede en el universo involucra tanto tiempo como espacio. La gravedad no sólo atrae el espacio, sino también el tiempo.

Puede que no notes pequeños cambios en el paso del tiempo, pero los objetos con suficiente masa tendrán un impacto relativamente grande, por ejemplo, el enorme agujero negro de Sagitario A en el centro de la Vía Láctea. Aquí existe una masa equivalente a 4 millones de soles en una singularidad única e infinitamente densa. Rodear este agujero negro durante un período de tiempo (sin caer en él) sería la mitad del tiempo que experimentarías en la Tierra. En otras palabras, haces un viaje de cinco años y al regresar descubres que han pasado diez años en la Tierra.

La rapidez con la que pasa el tiempo tiene una relación significativa con tu velocidad. Cuanto más cerca estás de la velocidad de la luz, más lento pasa el tiempo. Por ejemplo, las manecillas de un reloj en un tren que se mueve rápidamente se mueven más lentamente que las de un reloj en el andén. Los viajeros humanos no pueden sentir la diferencia, pero al final del viaje, el reloj será unas milmillonésimas de segundo más lento a medida que el tren pasa a toda velocidad. Si la velocidad de este tren puede alcanzar 99.999 la velocidad de la luz, en un año de viaje en tren habrán pasado 223 años en el andén.

De hecho, este hipotético viaje nos lleva al futuro. ¿Pero cómo volver al pasado? ¿Podrá la nave espacial más rápida hacer retroceder el tiempo?

Viajes en el tiempo al pasado

Ya hemos dicho que los viajes en el tiempo al futuro ocurren todo el tiempo. Los científicos lo han demostrado en experimentos y es también el punto básico de la teoría de la relatividad de Einstein. Puedes viajar al futuro, solo es cuestión de velocidad. ¿Pero cómo volver al pasado? Una mirada al cielo nocturno puede proporcionar la respuesta.

La Vía Láctea tiene unos 100.000 años luz de diámetro, por lo que la luz de las estrellas en el borde más exterior de la Vía Láctea puede tardar decenas de miles de años en llegar a la Tierra. Al mirar las estrellas, estás viendo cómo el tiempo retrocede. Cuando los astrónomos miden los rayos de microondas del fondo cósmico, se centran en el universo primordial hace 10 mil millones de años.

¿Pero podemos ir más allá?

La teoría de la relatividad de Einstein no dice que no podamos volver al pasado, pero poder volver al pasado presionando un botón viola las leyes de causa y efecto. Cuando algo sucede en el universo, hará que suceda otra cosa. Esta relación causal es interminable y unidireccional. La causa siempre precede al efecto. Si imaginamos una realidad diferente, como aquella en la que la persona que recibió el disparo murió a causa de la herida de bala antes de que se disparara, parecería que revertir la causa y el efecto es imposible. Por tanto, muchos científicos creen que viajar en el tiempo al pasado es imposible.

Algunos científicos han propuesto que es posible viajar en el tiempo más rápido que la velocidad de la luz. Después de todo, si el tiempo se ralentiza cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz, ¿significa que el tiempo retrocede cuando un objeto supera la velocidad de la luz? Por supuesto, a medida que un objeto se acerca a la velocidad de la luz, su masa relativa aumenta hasta alcanzar el infinito a la velocidad de la luz. Es imposible acelerar un objeto con masa infinita.

Pero ¿qué pasaría si los viajes en el tiempo al pasado o al futuro no dependieran de la tecnología de propulsión espacial artificial, sino que se basaran en fenómenos cósmicos ya existentes? Como los agujeros negros.

Agujeros negros y anillos de Kerr

Orbita un agujero negro el tiempo suficiente y el efecto de dilatación del tiempo gravitacional te transportará al futuro. Pero, ¿qué pasa si vuelas hasta el núcleo de un agujero negro? La mayoría de los científicos creen que un agujero negro puede aplastarte, pero sólo hay un tipo de agujero negro que no puede hacerlo: el agujero negro de Kerr, o anillo de Kerr.

En 1963, el matemático neozelandés Roy Kerr propuso la primera teoría realista sobre los agujeros negros en rotación. El concepto se basa en estrellas de neutrones, estrellas masivas colapsadas que tienen el tamaño de Manhattan pero la masa de todo el Sol. Kerr planteó la hipótesis de que si las estrellas moribundas colapsaran en un anillo giratorio de estrellas de neutrones, la fuerza centrífuga de las estrellas impediría que se deslizaran hacia la singularidad. Dado que este agujero negro no tiene singularidad, Kerr cree que es seguro entrar en él sin temor a ser arrastrado hacia el centro del agujero negro por la enorme gravedad.

Los científicos especulan que si realmente existe un agujero negro de Kerr, podemos atravesarlo y salir de un agujero blanco. En lugar de atraer cada objeto hacia su propio campo gravitacional, un agujero blanco empujaría a cada objeto lejos de sí mismo, potencialmente a otro tiempo, o incluso a otro universo.

Los agujeros negros de Kerr son puramente teóricos, pero si existieran, serían una bonita máquina de viaje en el tiempo unidireccional hacia el pasado o el futuro. Aunque civilizaciones extremadamente avanzadas pueden desarrollar algunos medios para hacer que los viajes en el tiempo sean muy precisos utilizando los agujeros negros de Kerr, no sabemos dónde existe un agujero negro de Kerr "natural".

Agujero de gusano

El agujero negro teórico de Kerr no es el único atajo para viajar en el tiempo. En muchas obras de ciencia ficción se menciona otra cosa: el puente Einstein-Rosen; por supuesto, su nombre más popular es agujero de gusano.

Según la teoría general de la relatividad de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir porque cualquier masa puede doblar el espacio-tiempo. Para entender esta curvatura, imagina a dos personas sosteniendo las cuatro esquinas de una sábana y tirando de ella con fuerza. Si una persona colocara una pelota de softbol sobre una sábana, la pelota de softball rodaría hasta el centro de la sábana y haría que la sábana se doblara en ese punto. En este momento, si colocas una canica en el borde de la sábana, rodará hacia la pelota de softbol debido a la curvatura de la sábana.

Este es un ejemplo simplificado. El universo es de cuatro dimensiones, no de dos dimensiones. Puedes imaginarte doblando esta hoja y quedaría un espacio en el medio. Colocar una pelota de softbol en la capa superior hará que la sábana se doble. Si hay un objeto de la misma masa en la posición correspondiente en la capa inferior, la pelota de softbol se encontrará gradualmente con este objeto. Esto es similar al proceso de formación de agujeros de gusano.

En el espacio, objetos ubicados en diferentes partes del universo pueden eventualmente encontrarse y formar un canal. En teoría, este canal conecta dos tiempos separados y los objetos pueden viajar entre ellos. Por supuesto, también es posible que existan algunas propiedades físicas o cuánticas que desconocemos y que impedirían la formación de agujeros de gusano. E incluso si los agujeros de gusano existieran, podrían ser muy inestables.

Hawking dijo que pueden existir agujeros de gusano en la espuma cuántica, que es el entorno más pequeño del universo. Allí, pequeños pasajes aparecerán y desaparecerán de vez en cuando, conectando dos tiempos y espacios independientes en un instante.

Estos agujeros de gusano pueden ser demasiado pequeños y existir demasiado brevemente para que los humanos puedan completar el viaje en el tiempo a través de ellos, pero ¿podremos capturarlos en el futuro, estabilizarlos y expandirlos? Claro, dijo Hawking, si está dispuesto a pagar algunos de los costos. Si ampliamos artificialmente la existencia del canal que conecta el espacio-tiempo plegado, puede surgir un bucle de retroalimentación radiativa que destruya el canal del tiempo, del mismo modo que la retroalimentación de audio destruye un altavoz.

Cuerdas cósmicas

Fuera de los agujeros negros y los agujeros de gusano, existe otro fenómeno cósmico teórico que puede ayudarnos a lograr viajes espacio-temporales: las cuerdas cósmicas propuestas por el físico J. Richard Gott. en 1991. Como sugiere el nombre, se trata de objetos con forma de cuerdas que algunos científicos creen que se formaron en los primeros días del universo.

Estas cuerdas, que tejen el universo entero, son más delgadas que los átomos individuales y están sometidas a una presión extrema. Naturalmente, esto significa que ejercen una atracción gravitacional sobre cualquier objeto que se acerque, haciendo que los objetos unidos a las cuerdas cósmicas se muevan a velocidades increíbles. Al acercar dos cuerdas cósmicas, o una cuerda cósmica más cerca de un agujero negro, es posible doblar el espacio-tiempo lo suficiente como para formar una curva cerrada similar al tiempo. En teoría, utilizando la atracción gravitacional generada por dos cuerdas cósmicas (y cuerdas cósmicas y agujeros negros), una nave espacial puede expulsarse. Para ello, la nave espacial vuela en círculo alrededor de la cuerda cósmica.

Sin embargo, las cuerdas cuánticas son demasiado teóricas. El propio Gott dijo que para retroceder un año se necesitaría en las cuerdas cósmicas la mitad de la masa y la energía de toda la galaxia. En otras palabras, tendrías que utilizar la mitad de los átomos de la galaxia para alimentar tu máquina del tiempo. Y con cualquier máquina del tiempo, no puedes retroceder más en el tiempo que cuando construiste esta máquina del tiempo.

Sí, ésta es una paradoja del tiempo.

La paradoja del viaje en el tiempo

Como mencionamos anteriormente, el concepto de retroceder en el tiempo viola en cierto modo las leyes de causa y efecto. La causa debe preceder al efecto. Incluso los mejores planes de viajes en el tiempo se quedan un poco por debajo de esto.

Si retrocedieras 200 años, estarías en una época anterior a tu nacimiento. El efecto (tu existencia) precede a la causa (tu nacimiento).

Para comprender mejor la situación a la que nos enfrentamos, pensemos en la famosa paradoja del abuelo. Eres un asesino que viaja en el tiempo y el objetivo de tu asesinato resulta ser tu abuelo. Atravesas el agujero de gusano y conoces a tu abuelo de 18 años. Levantas el arma, pero ¿qué pasa cuando aprietas el gatillo?

Piénsalo, definitivamente no podrás dar a luz. Tu padre tampoco existe ya. Si mataras a tu abuelo en el pasado, él no tendría un hijo. Entonces no existirías tú y no podrías convertirte en un asesino que viaja a través del tiempo y el espacio. Si no aprietas el gatillo, esta serie de eventos dejará de existir. A esto lo llamamos cadena causal inconsistente.

Por otro lado, también hay que tener en cuenta cadenas causales consistentes. Aunque este modelo de viaje en el tiempo también invita a la reflexión, no contiene ninguna paradoja. El físico Paul Davies propuso tal cadena causal: un profesor de matemáticas viajó al futuro y robó un teorema matemático innovador. Luego, el profesor le entregó el teorema a un estudiante prometedor. Más tarde, este estudiante prometedor se convirtió en la persona cuyo profesor robó el teorema.

Este es el modo de elección post hoc del viaje en el tiempo. ¿Qué quiere decir esto? Supongamos una vez más que eres el asesino que viaja en el tiempo. En esta modalidad de viaje en el tiempo, tu abuelo es prácticamente inmortal. Puedes apretar el gatillo, pero el arma no funcionará correctamente. También puede ocurrir que en este momento caiga un trozo de excremento de pájaro, perturbando tu vista y provocando que erres. En definitiva, algo sucederá para evitar la situación paradójica.

Pero esto plantea otra posibilidad: el pasado o el futuro al que viajaste es solo un universo paralelo. Puedes pensar en el universo paralelo como una zona de pruebas separada: puedes construir un castillo en esta zona de pruebas y puedes destruirlo, pero no tendrá el más mínimo impacto en tu zona de pruebas principal. Entonces, si el pasado al que viajas existe en una línea de tiempo separada, entonces matar a tu abuelo no es gran cosa. Por supuesto, esto puede significar que cada vez que viajes en el tiempo, ingresarás a un nuevo universo paralelo y nunca podrás regresar a tu sandbox original.

¿Te sientes confundido? Bienvenido al mundo de los viajes en el tiempo.

(Autor: Kevin Bonsor y Robert Lamb; vía howstuffworks)