PARTE 1: Guía de los entusiastas del hogar para viajar en el tiempo.
Comencemos con la versión laica de su pregunta. Si construyo un portal de tiempo en mi sótano para viajar al futuro, cuando llegue en el futuro todavía estaré en mi sótano (¿siempre que exista?)
Esta pregunta no tiene respuesta, porque tendría que saber cómo funcionó su portal de tiempo. Digamos, por ejemplo, que su portal de tiempo era un dispositivo que creó y que abrió un agujero de gusano en su sótano. Luego, después de 30 años, crea el segundo extremo del sótano de agujero de gusano. Entonces, por supuesto, estarás en tu sótano, porque allí es donde creaste ambos extremos del agujero de gusano.
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Por otro lado, digamos que tu agujero de gusano se abre automáticamente en el otro extremo. La única restricción es que debe decirse con el mismo potencial gravitacional y el camino que sigue el agujero de gusano a través del tiempo espacial debe estar en el mismo potencial gravitacional en aras de la conservación de la energía. Ahora, cuando atraviesas el agujero de gusano, puedes estar bastante seguro de que el otro extremo estará en la Tierra a la misma elevación sobre el nivel del mar (+/- una pequeña cantidad para los cambios de marea), pero no tienes idea de en qué lugar del mundo llegarías .
Si estuviera escribiendo una novela de ciencia ficción, podría hacer que las aberturas de los agujeros de gusano dependan del campo de gravitación, los campos magnéticos y otros factores ambientales, por lo que los viajeros en el tiempo podrían predecir dónde se abriría el agujero de gusano, pero rara vez sería el mismo lugar en la Tierra partieron de. Incluso podrían tener un gran electromagnético o tal para cambiar donde aparecería la abertura.
PARTE 2: Guía del físico en ciernes para viajar en el tiempo.
Ahora que he respondido a la versión laica, consideremos la versión del físico donde consideras no solo el movimiento de la Tierra, sino de todo en el universo:
La respuesta es que todo es relativo. Viajamos a través del tiempo segundo de cada día. El tiempo sigue corriendo como dicen. En cuanto a viajar por el espacio, todo es relativo. En su marco de referencia personal, nunca viaja a través del espacio. Es el resto del universo que se mueve a tu alrededor.
Dada la referencia relativa, significa que la única forma de dejar de moverse por el espacio es congelar el resto del universo, en relación con usted. Si no te mueves a través del tiempo, parece que debería ser fácil. Sin tiempo, sin movimiento. Pero espera, tenemos el principio de incertidumbre. No sabemos dónde está todo. De hecho, cuanto menor sea la unidad de tiempo o espacio que intente utilizar, mayor será la incertidumbre. Entonces, si intenta aislar que se quedó dentro de una unidad de tiempo de la tabla (la unidad de tiempo más pequeña), tiene un 0% de certeza sobre dónde se encuentra en el espacio. Entonces, si intentas medir todo dentro de esa unidad de tiempo de una sola tabla, absolutamente todo en el universo se dispersaría.
¿Podemos realmente ver ese efecto? Al menos en teoría. Verá que cuanto más se mueve algo a la velocidad de la luz, más lento se mueve el tiempo. Pero te dije que todo es relativo. Si te veo acelerando en una nave espacial hacia la velocidad de la luz, también veo que tus relojes comienzan a moverse mucho más lentamente que los míos. Miras hacia tu nave espacial y ves que el resto de la galaxia se acerca a la velocidad de la luz, y cada reloj en la galaxia parece disminuir. Otro efecto del viaje a alta velocidad es la compresión. La distancia al otro lado de la galaxia parecería acortarse cuanto más rápido y más rápido se moviera la galaxia en relación con usted.
Realmente no necesitamos alcanzar exactamente la velocidad de la luz para ver el efecto que deseas. Si podemos llegar al punto en que lo que estamos observando se comprime en una unidad de tablones, eso parece bastante bueno. Al menos en papel, es posible obtener energía infinita para acelerar. Pero seamos inteligentes. Los fotones viajan a la velocidad de la luz, porque no tienen masa en reposo. Imagínese si se inventara un dispositivo que le permitiera desechar temporalmente su masa en reposo. A medida que desecha su masa de descanso, la galaxia a su alrededor se acortará cada vez más y se moverá más y más rápido. No necesitas energía infinita, porque literalmente te estás volviendo más ligero.
Así que ahora te estás moviendo tan rápido que la galaxia se encuentra en una unidad de espacio de tabla, y te llevará exactamente una unidad de tiempo de tabla antes de que pase por ti. Dado que no desea viajar en el espacio o el tiempo, dentro de la incertidumbre de esa unidad de tablones, restaura su masa de descanso, y la galaxia parece detenerse instantáneamente a su alrededor. Debido al principio incierto, no tienes forma de saber cuánto se ha movido la galaxia mientras lo hacías. De hecho, descubres que has viajado una porción aparentemente aleatoria del viaje a través de la galaxia, o la galaxia ha viajado una cantidad aleatoria más allá de ti dependiendo de tu perspectiva. Eso es viaje espacial. Cuando miras hacia atrás a la Tierra en tu telescopio, ves que todavía está EXACTAMENTE tal como la dejaste. Pero ahora está a miles de años luz de distancia. Rápidamente se da cuenta de que le tomó como miles de años llegar al lugar en el espacio donde se encuentra ahora. Así que en realidad te has movido miles de años hacia el futuro. Eso es viaje espacial.
Eso es en pocas palabras. No tenemos absolutamente ninguna manera de viajar en el tiempo sin viajar por el espacio, y viceversa. No importa qué dispositivo imagines que inventemos. Impulsión de urdimbre, agujeros de gusano, impulsión de improbabilidad, lo mismo sigue siendo cierto. Esta verdad es simplemente la realidad del mapeo espacio-temporal de nuestro universo, y no cambia nada de lo que hacemos.
Nota: Realmente no necesito ir hasta la unidad de tablones para que funcione la descripción anterior. Todo en el universo tiene una longitud de onda, que depende de su marco de referencia, y esa longitud de onda suele ser mucho mayor que la longitud de una tabla. Esa longitud de onda es la incertidumbre de la posición del objeto.
PARTE 3: Llévatelo a casa, viaje en el tiempo y el espacio auto dirigido
Ahora que cubrimos que siempre vas a viajar a través del espacio-tiempo, la pregunta natural, al menos para un escritor de ciencia ficción, es si puedo controlar dónde y cuándo termino. Nuevamente basará esta parte de la discusión en torno a los agujeros de gusano. No porque piense que es la mejor y más probable forma de viajar en el tiempo. Pero más bien porque los agujeros de gusano han aparecido en suficiente ciencia ficción para que el lector promedio siga mis descripciones.
Hay un postulado EP = EPR. En este postulado, estas no son variables, sino las iniciales de los autores de dos publicaciones de física aparentemente no relacionadas. Uno describe los agujeros de gusano como se describe por la relatividad general. El otro describe la acción espeluznante de la mecánica cuántica a distancia. La hipótesis es básicamente que cada conjunto de enredo cuántico ocurre a través de un agujero de gusano. Resulta que este es un postulado extremadamente autoconsistente con las reglas de la mecánica cuántica y la relatividad general. No hay evidencia de que sea correcto, pero muchos apuestan a la granja que sí lo es. En aras de esta discusión, supongamos que EP = EPR es un hecho.
Entonces, si creo dos partículas cuánticas enredadas, tengo un agujero de gusano para conectarlas. Todo lo que se necesita es un poco de magia de ciencia ficción y puedo abrir ese agujero de gusano para atravesarlo, desde donde está una de las partículas hasta donde está la otra.
Tomemos un ejemplo realmente simple para comenzar. Tengo dos partículas cuánticas mecánicamente enredadas. Uno se almacena de forma segura sin medir en un dispositivo de almacenamiento de memoria cuántica (una computadora cuántica). El otro que uso para abrir el final del agujero de gusano en el que pasaré. Si simplemente configuro una instrucción cronometrada en mi computadora cuántica para medir que qbit en una fecha / hora específica, es cuando y dónde se abrirá el otro extremo del agujero de gusano. Ahora puedo pasar por ese agujero de gusano, a la ubicación de mi computadora cuántica presumiblemente destruida en el futuro.
Ahora aquí entra los contadores. Las computadoras cuánticas son caras. ¿Quién quiere destruir uno por cada llegada? Además, es probablemente peligroso llegar a la mitad de todas esas unidades de enfriamiento criogénicas para que funcione su computadora cuántica. Entonces, en lugar de solo medir el qbit, lo enredaremos en un fotón y lo expulsaremos de la máquina y golpearemos un objetivo a una distancia segura. Cuando alcanza el objetivo, se mide y ahí es donde se abre el otro agujero de gusano.
Puedes ver a dónde va esto. Si puedo proyectar la abertura del agujero de gusano al otro extremo de mi laboratorio, también puedo encontrar formas de asegurarme de que la medición de qbit se realice en casi cualquier lugar que desee. En la oficina oval, en la luna, un sistema solar distante. Sin embargo, la gran restricción es si quiero viajar con éxito a través de ese agujero de gusano, una de las cosas que tendrá que suceder es la conservación de la masa y el impulso. Así que tendré que usar una cantidad significativa de energía para mantener abierto un agujero de gusano a la luna cuando los astronautas lo atraviesen.
PARTE 4: No te olvides del elefante.
El elefante en la habitación es un viaje en el tiempo al pasado. Fundamentalmente no conocemos ninguna ley de la física que impida el viaje en el tiempo al pasado por agujeros de gusano u otra tecnología similar. Incluso se ha demostrado que la mecánica cuántica siempre permite un posible resultado libre de paradojas. Sin embargo, hay dos cosas ineludibles que hacen poco probable el viaje en el tiempo.
En primer lugar, los agujeros de gusano son unidireccionales. Hay una entrada y una salida. Nunca puedes intercambiar los dos. Eso significa que viajar a través de un agujero de gusano es un viaje de ida. Ni siquiera puede enviar un solo regreso que indique que llegó con seguridad, o pasar por alto para verificar que el agujero de gusano se haya abierto donde esperaba. Sin embargo, esto no es un espectáculo para viajar en el tiempo. Si el agujero de gusano se abre al pasado, siempre puedes enviar un mensaje o los viajeros del tiempo con el mensaje proverbial en la botella.
El segundo problema son las leyes de la dinámica térmica. La flecha del tiempo solo viaja en una dirección. Si puede enviar elementos al pasado, puede crear una máquina de movimiento perceptual. Solo hay una cantidad finita de energía que puedes enviar a través de un agujero de gusano antes de que se derrumbe. Para una abertura natural de agujero de gusano, esa energía es exactamente 0. Para un agujero de gusano mantenido artificialmente, sin embargo, es mucha la energía que está gastando para mantenerlo abierto. Si tiene un agujero de gusano que se abre al pasado, la misma partícula puede pasar a través del agujero de gusano una y otra vez en perpetuo movimiento. Eventualmente, la energía de esta partícula excedería la energía que usó para mantener abierto el agujero de gusano e instantáneamente colapsaría antes de que cualquier otra partícula tuviera la oportunidad de pasar. De hecho, se ha demostrado que incluso la posibilidad de que esto ocurra es suficiente para hacer imposible mantener un agujero de gusano en el pasado. La única forma de mantener un agujero de gusano abierto al pasado el tiempo suficiente para pasar la materia sería hacer imposible este tipo de movimiento perpetuo.
Hay una forma en que sabemos que existen agujeros de gusano naturales en el pasado. Cada agujero negro puede ser un agujero de gusano. O más bien una apertura a un agujero de gusano. El otro extremo de ese agujero de gusano podría ser otro agujero negro en el pasado o en el futuro. El horizonte de eventos del agujero negro impide el movimiento perpetuo. Lamentablemente, el viajero del tiempo estaría atrapado en un agujero negro. Entonces, sin un dispositivo que deforma el espacio de tiempo lo suficiente como para escapar, no es un método práctico de viaje en el tiempo. Si puedes deformar el espacio de tiempo lo suficiente como para escapar del agujero negro, probablemente no necesites un agujero de gusano para viajar a través del tiempo.
