Introducción
Dado lo complejo que es este tema y el hecho de que fácilmente puedo ser criticada por él, he decidido escribirlo en español para estar expuesta a menos personas en el mundo que puedan demostrarme que estoy equivocada.
El semestre pasado escribí un ensayo académico sobre este tema en mi clase de español y pensé: ¿por qué no elaborarlo un poco más en mi blog?
Viajar en el tiempo, uff... suena demasiado a ciencia ficción, ¿no? Te sorprendería saber lo cerca que estamos de convertirlo en una realidad. Con los avances en la física teórica, la teoría de la relatividad de Einstein y los descubrimientos en mecánica cuántica, la posibilidad de hacer realidad este concepto no está tan lejos como muchos creen. Aunque la mayoría dice que es imposible y que está lleno de dilemas éticos y lógicos, muchos científicos (y yo, con una humildad completamente irreal) podemos decir que la mayoría está equivocada.
Pero antes de sumergirnos en este fascinante tema, hay que establecer algunas bases para entender mejor los conceptos físicos que exploraremos.
Entendiendo el concepto del tiempo
Primero, déjame resumirte décadas de trabajo en física y cambiar tu percepción de lo que realmente es el tiempo.
La visión clásica de Newton: el tiempo absoluto
Según la física clásica y el concepto tradicional, el tiempo es absoluto, universal e independiente del espacio y la materia. ¿Qué significa esto? Newton describió el tiempo como un flujo continuo e inmutable, que avanza uniformemente sin verse afectado por nada en el universo. Es idéntico para todos los observadores, sin importar dónde estén o qué tan rápido se muevan. Existe de forma independiente, sin necesidad de la materia o el espacio.
Newton lo explicó en su Principia Mathematica (1687):
"El tiempo absoluto, verdadero y matemático, de por sí y por su propia naturaleza, transcurre de manera uniforme sin relación con nada externo."
Bajo esta visión, incluso si el universo estuviera vacío, el tiempo seguiría fluyendo a un ritmo constante.
A través de la mecánica newtoniana, que todos aprendimos en la escuela, el tiempo era representado en ecuaciones de movimiento como:
v=dx/dt
donde t es el tiempo absoluto, no influenciado por la gravedad ni el movimiento.
Einstein y la relatividad: el tiempo es relativo
Ahora, borra todo lo anterior porque, en realidad, te han engañado un poco.
En 1905, la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein revolucionó nuestra comprensión del tiempo. Einstein lo interconectó con el espacio como una cuarta dimensión en lo que llamamos espacio-tiempo. Uno de los aspectos más fascinantes de esta teoría es la dilatación temporal, que significa que el tiempo no es absoluto, sino que depende del observador. ¿Cómo funciona? Cuanto más rápido se mueva una persona en relación con algo, más lento pasará el tiempo para ella comparado con alguien que está en reposo. Este efecto se ha medido experimentalmente. Por ejemplo, los astronautas que viajan a altas velocidades en órbita experimentan el tiempo ligeramente más despacio que los que están en la Tierra.
Además en 1915, con la Teoría de la Relatividad General, Einstein introdujo la idea de que la gravedad no es una fuerza, sino la curvatura del espacio-tiempo. Con la dilatación gravitacional del tiempo, un reloj cerca de un campo gravitacional fuerte marcará el tiempo más despacio en comparación con otro más alejado. Esto lo experimenté personalmente este verano en un avión. Durante mi regreso a Qatar, estaba leyendo sobre este concepto y lo confirmé comparando el reloj de mi móvil (en el cielo, a cientos de miles de kilómetros sobre la Tierra) con el reloj del aeropuerto de Qatar. Noté que el reloj de mi móvil avanzaba ligeramente más rápido que el de la Tierra.
Los universos paralelos
Si crees que solo hay una versión de ti, esta teoría te hará pensarlo dos veces.
La idea de los universos paralelos o el multiverso sugiere que, más allá de nuestro universo observable, pueden existir otros universos con diferentes realidades, leyes físicas y versiones de nosotros mismos. Esta idea surge de varias ramas de la física, como la mecánica cuántica, la cosmología y la teoría de cuerdas. Uno de los enfoques más famosos es la Interpretación de los Muchos Mundos (Many-Worlds Interpretation), propuesta por Hugh Everett en 1957. El Idea clave de esta Interpretación es que cada evento cuántico divide la realidad en múltiples universos paralelos. Un ejemplo: Si lanzas una moneda, en un universo cae cara, y en otro cae cruz—ambos existen simultáneamente en realidades separadas. Según la mecánica cuántica, las partículas pueden existir en múltiples estados simultáneamente (superposición cuántica) hasta que son medidas. Este principio da lugar a una paradoja famosa, ilustrada en el experimento mental del Gato de Schrödinger, propuesto por Erwin Schrödinger en 1935.
En su experimento imaginario, Schrödinger describió una caja cerrada que contiene:
Un gato
Un átomo radiactivo (que puede o no desintegrarse)
Un contador Geiger (que detecta radiación)
Un frasco de veneno (que se rompe si se detecta radiación)
Si el átomo radiactivo se desintegra, el contador Geiger lo detecta, activando un mecanismo que rompe el frasco de veneno y mata al gato. Si el átomo no se desintegra, el frasco de veneno permanece intacto y el gato permanece vivo. Según la Interpretación de los Muchos Mundos (MWI) de la mecánica cuántica, en un universo el gato sigue vivo, mientras que en otro el gato muere, generando dos realidades paralelas que coexisten.
CTCs: agujeros de gusano y warp drives
Las curvas cerradas de tipo tiempo (CTCs) son un concepto teórico en física que debemos comprender antes de sumergirnos en la idea del viaje en el tiempo. Básicamente, una CTC describe una trayectoria en el espaciotiempo en la que un objeto o un observador puede viajar a lo largo de un camino curvado y regresar al mismo punto en el espacio y el tiempo, formando esencialmente un bucle temporal.
Las CTCs surgen como soluciones a la Teoría General de la Relatividad de Einstein, que permite la existencia de distorsiones extremas en el espaciotiempo bajo ciertas condiciones. Existen varias soluciones en relatividad general que predicen escenarios en los que podrían existir estas curvas cerradas en el tiempo, pero aquí me centraré en dos que, en mi opinión, siguen abiertas a la posibilidad de realización: los agujeros de gusano y el warp drive de Alcubierre.
Agujeros de gusano (puentes Einstein-Rosen)
En 1935, Albert Einstein y Nathan Rosen propusieron los agujeros de gusano como posibles puentes entre diferentes regiones del espaciotiempo. Según su idea, un agujero de gusano, o puente Einstein-Rosen, es un túnel hipotético que conecta dos puntos separados en el espaciotiempo.
Si estos agujeros existen y pueden mantenerse estables, podrían permitir viajar grandes distancias en el espacio de forma instantánea—o incluso moverse hacia atrás en el tiempo bajo ciertas condiciones.
Los agujeros de gusano son una consecuencia directa de la Teoría General de la Relatividad, ya que esta permite que el espaciotiempo se curve y se deforme de maneras extremas. Imagina el espaciotiempo como una hoja de papel de dos dimensiones: un agujero de gusano actuaría como un túnel a través de la hoja, conectando dos puntos distantes sin necesidad de recorrer toda la superficie.
Como siempre en la física teórica, existe un gran problema para hacer realidad esta idea. Para que un agujero de gusano permanezca estable y no colapse instantáneamente tras su formación, se necesita "materia exótica" con energía negativa. La materia ordinaria no puede evitar que la estructura se cierre sobre sí misma de inmediato. Hasta ahora, no sabemos si la materia exótica con estas propiedades realmente existe o si podría ser generada en cantidades suficientes.
El warp drive de Alcubierre: un concepto para viajar más rápido que la luz
Uno de mis conceptos favoritos en este tema es el warp drive de Alcubierre, propuesto en 1994 por el físico Miguel Alcubierre.
Según Einstein, cualquier objeto que intentara superar la velocidad de la luz necesitaría energía infinita, lo que haría imposible el viaje superlumínico. Sin embargo, el warp drive propone una forma de viajar más rápido que la luz sin violar las leyes de la física, manipulando el espaciotiempo en lugar de moverse a través de él.
A diferencia de los métodos convencionales de exploración espacial, en los que una nave viaja a través del espacio, el warp drive no desplazaría la nave en sí, sino que modificaría el espaciotiempo que la rodea para crear una especie de "burbuja de deformación" (warp bubble).
El mecanismo funcionaría de la siguiente manera:
El espacio se comprime delante de la nave.
El espacio se expande detrás de la nave.
La nave, dentro de la burbuja, no se movería en el sentido tradicional, sino que sería "arrastrada" por la curvatura del espaciotiempo.
Desde la perspectiva de un observador externo, la nave parecería moverse más rápido que la luz, pero en realidad nunca superaría el límite de velocidad dentro de su propia burbuja de espaciotiempo, evitando así los efectos relativistas extremos, como la dilatación temporal.
Por supuesto, nada en la física es gratis, y esta idea tiene un gran inconveniente: los requisitos energéticos son astronómicos. Para generar esta burbuja de deformación se necesitaría una cantidad enorme de energía negativa, probablemente mayor que la masa de un planeta entero convertida en energía. Básicamente, si lográsemos encender un warp drive con la tecnología actual, es posible que simplemente destruyéramos nuestro sistema solar en el proceso.
Pero hay esperanza: investigaciones recientes han explorado modificaciones en la métrica de Alcubierre para reducir los requisitos energéticos. Un estudio de Fuchs y sus colegas analiza cómo los warp drives, originalmente propuestos por Alcubierre, permiten propiedades de transporte únicas, como la aceleración geodésica, el movimiento superlumínico y la manipulación del espaciotiempo.
Mientras que los modelos tradicionales de warp drive violan las condiciones de energía y han sido considerados inviables, estudios recientes sugieren que ciertos warp drives físicos que cumplen con las condiciones energéticas podrían ser posibles. En su trabajo, presentan una solución de warp drive a velocidad constante, que satisface restricciones energéticas incorporando una métrica con función de lapso no uniforme y un espacio no completamente plano—elementos que no habían sido considerados en la mayoría de los modelos anteriores.
Agujeros negros y agujeros blancos: los extremos del espaciotiempo
El universo está lleno de fenómenos cósmicos extremos, pero pocos son tan intrigantes como los agujeros negros y los agujeros blancos. Estas dos entidades representan opuestos teóricos dentro del espaciotiempo, uno absorbiendo toda la materia y luz a su alrededor, y el otro expulsándola sin permitir que nada entre.
Agujeros negros: el abismo del espaciotiempo
Un agujero negro es una región del espaciotiempo donde la gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Se forman principalmente a partir del colapso gravitacional de estrellas masivas al final de su ciclo de vida, aunque también podrían existir agujeros negros primordiales, formados en las primeras etapas del universo.
Uno de los aspectos más fascinantes de los agujeros negros es el horizonte de sucesos, la frontera invisible que marca el punto de no retorno. Una vez que algo cruza este límite, queda atrapado para siempre, ya que la velocidad de escape dentro del horizonte de sucesos supera la velocidad de la luz.
Pero la influencia de un agujero negro no se limita solo a su capacidad de atrapar materia. La relatividad general de Einstein predice que el tiempo cerca de un agujero negro se ralentiza drásticamente debido a la intensa curvatura del espaciotiempo. Este fenómeno se conoce como dilatación gravitacional del tiempo.
Agujeros blancos: agujeros negros en reversa
Si los agujeros negros son regiones del espacio de las que nada puede escapar, los agujeros blancos serían todo lo contrario: nada puede entrar en ellos.
Un agujero blanco es una solución teórica a las ecuaciones de la relatividad general, que se comporta como un agujero negro, pero en reversa. En lugar de atraer y absorber materia y luz, un agujero blanco expulsaría constantemente energía y materia al espacio sin permitir que nada lo atraviese desde el exterior.
Aunque no hay evidencia observacional de que los agujeros blancos existan en el universo, algunas teorías sugieren que podrían haberse formado en los inicios del cosmos o que algunos fenómenos energéticos extremos, como los brotes de rayos gamma, podrían estar relacionados con ellos.
¿Existe una conexión entre ambos?
Uno de los conceptos más especulativos de la física teórica es la posibilidad de que un agujero negro y un agujero blanco estén conectados a través de un agujero de gusano. En este escenario, la materia que cae en un agujero negro no quedaría atrapada para siempre, sino que sería expulsada a través de un agujero blanco en otro punto del universo o incluso en otro universo paralelo. Si esto fuera cierto, los agujeros de gusano actuarían como túneles cósmicos, permitiendo un atajo a través del espaciotiempo.
Viaje en el tiempo y sus dilemas
Ahora que hemos sentado las bases físicas necesarias, entremos de lleno en el concepto de viajar en el tiempo y sus múltiples dilemas.
Desde un punto de vista científico, hay teorías bien establecidas en la física teórica que sugieren que el viaje en el tiempo no es imposible.
Lo primero y más importante es la Teoría de la Relatividad General de Einstein, que revolucionó nuestra concepción del espacio y el tiempo, unificándolos en un solo tejido llamado espaciotiempo. Uno de los efectos más fascinantes de la relatividad es la dilatación temporal, que establece que el tiempo no es absoluto; en realidad, depende del observador. Los astronautas que viajan en la Estación Espacial Internacional, moviéndose a unos 28,000 km/h, experimentan el tiempo ligeramente más despacio que las personas en la Tierra. Esto significa que, técnicamente, están viajando fracciones de segundo al futuro con respecto a nosotros. Si pudiéramos viajar a velocidades cercanas a la luz, el efecto de la dilatación temporal se haría más intenso. Un astronauta que viajara en una nave al 99.9% de la velocidad de la luz durante 10 años terrestres, al regresar, encontraría que en la Tierra han pasado siglos. Esto abre la posibilidad teórica de viajar al futuro, siempre que logremos movernos a velocidades relativistas.
Además de la velocidad, la gravedad también afecta la percepción del tiempo. Este fenómeno, llamado dilatación gravitacional del tiempo, ha sido medido en satélites GPS. Sus relojes deben ajustarse constantemente, ya que en la órbita terrestre el tiempo avanza unos microsegundos más rápido que en la superficie de la Tierra. Si pudiéramos acercarnos a un agujero negro supermasivo sin cruzar su horizonte de sucesos, experimentaríamos el tiempo de manera mucho más lenta en comparación con el resto del universo. En teoría, podríamos "detener el tiempo" para nosotros, mientras que para el resto del universo pasarían miles de años. Esto significa que viajar al futuro es posible, en cierto sentido, utilizando la dilatación gravitacional.
¿Es posible viajar al pasado?
Aquí es donde las cosas se complican, porque viajar al pasado genera paradojas lógicas y problemas físicos. Una de las formas teóricas de hacerlo es a través de Curvas Cerradas de Tipo Tiempo (CTCs). Son trayectorias en el espaciotiempo donde el tiempo se cierra sobre sí mismo, permitiendo en principio regresar al pasado. Si los Agujeros de Gusano existen, podrían permitir que alguien entre por un extremo y salga en otra época del pasado o del futuro. Si se descubre que el warp drive puede estar relacionado con los agujeros de gusano, entonces una nave equipada con esta tecnología podría no solo viajar a velocidades superlumínicas, sino también cruzar entre diferentes puntos del tiempo, ya que los agujeros de gusano han sido teorizados como puentes temporales. En este caso, el warp drive podría ser una herramienta para estabilizar o crear agujeros de gusano navegables, permitiendo que una nave viaje no solo en el espacio, sino también en el tiempo.
Las paradojas del viaje en el tiempo
Si viajar al pasado fuera posible, ¿qué pasaría con la lógica y la causalidad?
Para mucha gente el viaje en el tiempo enfrenta serios dilemas y desafíos de perspectivas éticas y lógicas. ¿Qué pasaría si alguien pudiera cambiar eventos del pasado? esto podría tener consecuencias para el presente y el futuro y que podría haber inconsistencias inherentes en la idea de modificar el pasado. La clásica “paradoja del abuelo” (donde si alguien viajará al pasado y evitará al nacimiento de su propio abuelo, evitaría su propia existencia). A eso respondo con la interpretación de los universos múltiples en la mecánica cuántica que sugiere que para cada posible resultado de un evento cuántico, el universo se bifurca en diferente realidades paralelas. Aplicado al viaje en el tiempo, esto podría significar que si viajas al pasado y cambias algo en lugar de afectar tu propia línea de tiempo, simplemente crearías una nueva, dejando la original intacta.
Conclusión: ¿es el viaje en el tiempo solo ciencia ficción?
Aunque el viaje en el tiempo presenta serios dilemas científicos y filosóficos, algunas teorías sugieren que no es imposible. Viajar al futuro es teóricamente posible con la dilatación temporal y la gravedad extrema. Viajar al pasado es más problemático, pero conceptos como los agujeros de gusano o el warp drive podrían ofrecer soluciones. Las paradojas del viaje en el tiempo podrían resolverse si el universo funciona bajo el modelo de realidades múltiples.
¿El futuro? Con más inversión en el avance de la tecnología y un mayor entendimiento de la física cuántica y la relatividad, quizás algún día dejemos de ver el viaje en el tiempo como mera ciencia ficción y lo consideremos una posibilidad real.
Recursos:
Videos de YouTube
Libros
A Briefer History of Time – Stephen Hawking y Leonard Mlodinow
The Meaning of Relativity – Albert Einstein
Papers Académicos
The warp drive: hyper-fast travel within general relativity.
Constant Velocity Physical Warp Drive Solution.
KM, hasta la próxima <3
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