Nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Pero si pudiera , dice la sabiduría convencional, viajaría en el tiempo. ¿Es correcta la sabiduría convencional? A principios de este año, formé parte de un equipo de investigadores que decidieron averiguar si el viaje “superluminal”, es decir, ir más rápido que la velocidad de la luz, realmente te transporta al pasado.
Imagen del usuario de Flickr Rami, adaptada bajo una licencia Creative Commons.
Para descubrirlo, imaginamos una nave espacial mejorada que de alguna manera podría ir más rápido que la velocidad de la luz y la envió en un viaje (imaginario) a un planeta distante y de regreso. Comenzamos el barco a la velocidad de la luz, denotada en ecuaciones físicas como c, y luego golpeamos gradualmente el acelerador, acelerando más allá del “límite de velocidad” universal para ver cuánto tiempo duró el viaje a diferentes velocidades. Utilizamos solo la fórmula de adición de velocidad de la relatividad especial, ya que las otras (dilatación del tiempo, contracción de la longitud, etc.) nos dieron respuestas tontas e imaginarias. (Además, esas fórmulas se aplican a lo que está sucediendo dentro de la nave espacial, que es un juego de pelota espacial completamente diferente). Nos imaginamos cómo sería el viaje para un observador que espera en la Tierra y observa el progreso de la nave a través de un poderoso súper -telescopio.
Cuando la nave espacial va exactamente a la velocidad de la luz, desde el punto de vista del observador en la Tierra, todo parece normal a medida que la nave se aleja. Pero justo cuando la nave espacial parece llegar al planeta, se materializa instantáneamente en su plataforma de aterrizaje en la Tierra, ¡y el observador ve un enorme destello de luz que contiene una “película instantánea” del viaje de la nave espacial de regreso! He aquí por qué: imagina que la nave tarda diez años en llegar al planeta y diez años en llegar a casa. El observador terrestre verá la luz que emite la nave espacial, digamos, dentro de cinco años en el viaje, diez años después de que la nave despegara, porque le toma cinco años más para regresar a la Tierra. La luz que emite la nave espacial cuando llega al planeta, diez años después de su viaje, regresa a la Tierra veinte años después del despegue. Ahora el barco gira y se dirige a casa. A medida que se acerca a la Tierra, la luz que emite tiene una distancia más corta para retroceder. Entonces, la luz del año 15 del viaje solo tiene que viajar durante cinco años antes de que llegue al observador, 20 años después del día de lanzamiento. De hecho, debido a que la nave espacial está “cabalgando” a la velocidad de la luz con la luz que emite en el camino de regreso, el observador ve tanto la nave aterrizada como la “película” de su viaje de regreso, todo al mismo tiempo, cuando llega de vuelta a la Tierra. Viajando a la velocidad de la luz, la mitad del viaje parece ser instantánea, pero el barco no ha viajado en el tiempo.
Pero, ¿y si la nave espacial rompe la velocidad de la luz? Ahora, estamos entrando en el reino puramente teórico del viaje superluminal. La nave espacial está superando la luz que emite, por lo que cuando despega, deja su propia luz en el polvo espacial. En algún momento más tarde, la nave espacial regresa a la plataforma de aterrizaje, pero dado que la luz emitida más cerca de la Tierra es lo que el observador verá primero, el viaje de la nave espacial le aparecerá como una serie de imágenes que recorren el viaje de la nave en reversa, como una película en rebobinado. Mientras tanto, las imágenes del viaje de ida de la nave espacial todavía están llegando, por lo que el observador puede ver tres versiones de la nave espacial: una imagen que avanza hacia el planeta, una imagen que se dirige en reversa hacia el planeta y la nave espacial real en la plataforma de aterrizaje. Llamamos a esto un “evento de creación de pares de imágenes”, porque el barco real está acompañado por dos imágenes.
Puede pensarlo como enviar selfies por correo a casa después de largas vacaciones de ida y vuelta. Del mismo modo que la nave espacial viajaba más rápido que la luz, usted viaja más rápido que el correo postal, así que venció a algunos (o todos) sus selfies enviados a casa. El día después de su regreso a casa, el cartero le entrega dos de sus fotos: una del viaje de regreso y otra del viaje de regreso. Es un evento de creación de pares de imágenes más mundano: hay tres versiones tuyas allí en el buzón, pero solo una es real.
Sin embargo, en el caso de la nave espacial más rápida que la luz, sucede algo muy extraño que nuestra analogía del correo postal no puede explicar: eventualmente, cuando alguien vea las dos imágenes en movimiento, las verá reunirse y desaparecer en el planeta al mismo tiempo en lo que se llama un evento de aniquilación de pares de imágenes.
Todo esto es muy peculiar, pero en realidad no te lleva atrás en el tiempo. Entonces, imaginamos empujar el barco aún más rápido. A medida que aumenta la velocidad de la nave, lo que ve el observador se ve igual, pero la realidad es muy diferente. El observador observa cómo la nave espacial abandona la plataforma de lanzamiento y se dirige al planeta, como antes; sin embargo, un par real de naves espaciales aparece en la plataforma de aterrizaje, ¡no solo una y una imagen! Luego, una de las naves despega inmediatamente hacia el planeta, nuevamente a la inversa, y se aniquila con la nave original en un evento de aniquilación de un par real en el planeta.
Ahora, te estarás preguntando: ¿De dónde vino la nave extra? Nos preguntamos lo mismo. Aunque nuestras ecuaciones parecen estar diciéndonos que este segundo barco, físicamente real, debería aparecer en la plataforma de aterrizaje, las ecuaciones no nos dan muchas pistas sobre de dónde vino o cómo llegó allí. Nuestra suposición es que uno de los barcos creados por pares está hecho de una masa negativa exótica, aunque solo sea para conservar la masa en el problema.
Esto es definitivamente extraño y necesita más investigación. ¡Pero para lograr un verdadero viaje hacia atrás en el tiempo, tendremos que ir aún más rápido!
Entonces, imaginamos aumentar la velocidad de la nave una vez más. Finalmente, pasamos el límite de velocidad crítico
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en el que el tiempo total de viaje es un número negativo: ¡hemos retrocedido en el tiempo! En este escenario, un cierto tiempo antes de que la nave espacial despegue para el planeta desde la plataforma de lanzamiento, se crea un nuevo par de naves espaciales reales en la plataforma de aterrizaje, y una despega hacia el planeta. Luego, la nave espacial original despega en su momento normal, y se aniquilan como antes en el planeta. En este punto, podríamos conjeturar cualquier paradoja relacionada con el viaje en el tiempo que se pueda imaginar, pero dado que esta publicación trata sobre cómo viajamos hacia atrás en el tiempo y no en el viaje en el tiempo, los dejaremos a la imaginación del lector.
Por lo tanto, simplemente ir más rápido que la luz no conduce inherentemente a un viaje en el tiempo hacia atrás. Deben cumplirse condiciones muy específicas y, por supuesto, la velocidad de la luz sigue siendo la velocidad máxima de cualquier cosa con masa.
Hay mucho más sobre este tema fascinante de lo que puede cubrir esta publicación de blog, así que si tiene alguna pregunta, comentario o inquietud, ¡deje un comentario y haré todo lo posible para abordarlo!
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Para viajar hacia atrás en el tiempo, la velocidad de la nave espacial debe exceder:
donde u es la velocidad del planeta en relación con la Tierra, y c es la velocidad de la luz.
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