El viaje en el tiempo alguna vez se consideró herejía científica. Solía evitar hablar de eso por miedo a ser etiquetado como una manivela. Pero en estos días no soy tan cauteloso. De hecho, me parezco más a las personas que construyeron Stonehenge. Estoy obsesionada por el tiempo. Si tuviera una máquina del tiempo, visitaría a Marilyn Monroe en su mejor momento o me dejaría caer sobre Galileo mientras giraba su telescopio hacia el cielo. Tal vez incluso viajaría al final del universo para descubrir cómo termina toda nuestra historia cósmica.
Para ver cómo esto podría ser posible, necesitamos mirar el tiempo como lo hacen los físicos, en la cuarta dimensión. No es tan difícil como parece. Todo escolar atento sabe que todos los objetos físicos, incluso yo en mi silla, existen en tres dimensiones. Todo tiene un ancho, una altura y una longitud.
Pero hay otro tipo de longitud, una longitud en el tiempo. Mientras que un humano puede sobrevivir durante 80 años, las piedras en Stonehenge, por ejemplo, han permanecido por miles de años. Y el sistema solar durará miles de millones de años. Todo tiene una duración tanto en el tiempo como en el espacio. Viajar en el tiempo significa viajar a través de esta cuarta dimensión.
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Para ver lo que eso significa, imaginemos que estamos haciendo un poco de viaje normal en automóvil todos los días. Conduzca en línea recta y viajará en una dimensión. Gire a la derecha o izquierda y agrega la segunda dimensión. Conduzca hacia arriba o hacia abajo por una carretera de montaña sinuosa y eso agrega altura, por lo que viaja en las tres dimensiones. Pero, ¿cómo diablos viajamos en el tiempo? ¿Cómo encontramos un camino a través de la cuarta dimensión?
Disfrutemos un poco de ciencia ficción por un momento. Las películas de viajes en el tiempo a menudo presentan una gran máquina que consume mucha energía. La máquina crea un camino a través de la cuarta dimensión, un túnel a través del tiempo. Un viajero en el tiempo, un individuo valiente, quizás insensato, preparado para quién sabe qué, entra en el túnel del tiempo y emerge quién sabe cuándo. El concepto puede ser exagerado, y la realidad puede ser muy diferente de esto, pero la idea en sí no es tan loca.
Los físicos también han estado pensando en los túneles a tiempo, pero lo abordamos desde un ángulo diferente. Nos preguntamos si los portales al pasado o al futuro podrían ser posibles dentro de las leyes de la naturaleza. Resulta que creemos que sí. Además, incluso les hemos dado un nombre: agujeros de gusano. La verdad es que los agujeros de gusano nos rodean, solo que son demasiado pequeños para verlos. Los agujeros de gusano son muy pequeños. Ocurren en rincones y grietas en el espacio y el tiempo. Puede que le resulte un concepto difícil, pero quédese conmigo.
Un agujero de gusano es un ‘túnel’ o atajo teórico, predicho por la teoría de la relatividad de Einstein, que une dos lugares en el espacio-tiempo, visualizados arriba como los contornos de un mapa tridimensional, donde la energía negativa atrae el espacio y el tiempo hacia la boca de Un túnel que emerge en otro universo. Siguen siendo hipotéticos, ya que obviamente nadie ha visto uno, pero se han utilizado en películas como conductos para viajes en el tiempo, en Stargate (1994), por ejemplo, que involucra túneles cerrados entre universos, y en Time Bandits (1981), donde sus las ubicaciones se muestran en un mapa celestial
Nada es plano o sólido. Si miras lo suficiente de cerca, encontrarás agujeros y arrugas en él. Es un principio físico básico, e incluso se aplica al tiempo. Incluso algo tan suave como una bola de billar tiene pequeñas grietas, arrugas y vacíos. Ahora es fácil demostrar que esto es cierto en las primeras tres dimensiones. Pero créanme, también es cierto en la cuarta dimensión. Hay pequeñas grietas, arrugas y vacíos a tiempo. Abajo, en las escalas más pequeñas, incluso más pequeñas que las moléculas, más pequeñas que los átomos, llegamos a un lugar llamado espuma cuántica. Aquí es donde existen los agujeros de gusano. Pequeños túneles o atajos a través del espacio y el tiempo se forman, desaparecen y reforman constantemente dentro de este mundo cuántico. Y en realidad unen dos lugares separados y dos tiempos diferentes.
Desafortunadamente, estos túneles en tiempo real tienen solo un billón de billones de billonésimas de centímetro de ancho. Demasiado pequeño para que un humano pueda pasar, pero aquí es donde está surgiendo la noción de máquinas del tiempo de agujeros de gusano. Algunos científicos piensan que puede ser posible capturar un agujero de gusano y agrandarlo miles de millones de veces para que sea lo suficientemente grande como para que entre un humano o incluso una nave espacial.
Dada suficiente potencia y tecnología avanzada, tal vez se podría construir un agujero de gusano gigante en el espacio. No digo que se pueda hacer, pero si se pudiera, sería un dispositivo realmente notable. Un extremo podría estar aquí cerca de la Tierra, y el otro muy, muy lejos, cerca de algún planeta distante.
Teóricamente, un túnel del tiempo o un agujero de gusano podrían hacer incluso más que llevarnos a otros planetas. Si ambos extremos estuvieran en el mismo lugar, y separados por el tiempo en lugar de la distancia, una nave podría volar y salir aún cerca de la Tierra, pero en el pasado distante. Tal vez los dinosaurios serían testigos de la llegada del barco para un aterrizaje.
El vehículo tripulado más rápido de la historia fue el Apollo 10. Alcanzó las 25,000 mph. Pero para viajar en el tiempo tendremos que ir más de 2,000 veces más rápido
Ahora, me doy cuenta de que pensar en cuatro dimensiones no es fácil, y que los agujeros de gusano son un concepto difícil de entender, pero aguanta. He pensado un experimento simple que podría revelar si el viaje en el tiempo humano a través de un agujero de gusano es posible ahora, o incluso en el futuro. Me gustan los experimentos simples y el champán.
Así que he combinado dos de mis cosas favoritas para ver si es posible viajar en el tiempo del futuro al pasado.
Imaginemos que estoy organizando una fiesta, una recepción de bienvenida para futuros viajeros en el tiempo. Pero hay un giro. No dejaré que nadie se entere hasta que la fiesta haya sucedido. He elaborado una invitación dando las coordenadas exactas en tiempo y espacio. Espero que haya copias de él, de una forma u otra, durante miles de años. Tal vez algún día alguien que viva en el futuro encuentre la información en la invitación y use una máquina del tiempo de agujero de gusano para regresar a mi fiesta, demostrando que algún día será posible viajar en el tiempo.
Mientras tanto, mis huéspedes viajeros en el tiempo deberían llegar en cualquier momento. Cinco, cuatro, tres, dos, uno. Pero mientras digo esto, nadie ha llegado. Qué lástima. Esperaba que al menos una futura Miss Universo atravesara la puerta. Entonces, ¿por qué no funcionó el experimento? Una de las razones podría deberse a un problema bien conocido con el viaje en el tiempo al pasado, el problema de lo que llamamos paradojas.
Es divertido pensar en las paradojas. La más famosa generalmente se llama la paradoja del abuelo. Tengo una versión nueva y más simple que llamo la paradoja del científico loco.
No me gusta la forma en que los científicos en las películas a menudo se describen como locos, pero en este caso, es cierto. Este tipo está decidido a crear una paradoja, incluso si le cuesta la vida. Imagine, de alguna manera, que ha construido un agujero de gusano, un túnel de tiempo que se extiende solo un minuto hacia el pasado.
Hawking en una escena de Star Trek con invitados a la cena del pasado y del futuro: (desde la izquierda) Albert Einstein, Data e Isaac Newton
A través del agujero de gusano, el científico puede verse a sí mismo como era hace un minuto. Pero, ¿y si nuestro científico usa el agujero de gusano para disparar a su yo anterior? Ahora está muerto Entonces, ¿quién disparó el tiro? Es una paradoja. Simplemente no tiene sentido. Es el tipo de situación que le da a los cosmólogos pesadillas.
Este tipo de máquina del tiempo violaría una regla fundamental que gobierna todo el universo, que hace que sucedan antes que los efectos, y nunca al revés. Creo que las cosas no pueden hacerse imposibles. Si pudieran, entonces no habría nada que impida que todo el universo descienda al caos. Así que creo que siempre sucederá algo que evite la paradoja. De alguna manera debe haber una razón por la cual nuestro científico nunca se encontrará en una situación en la que pueda dispararse. Y en este caso, lamento decir que el problema es el agujero de gusano.
Al final, creo que un agujero de gusano como este no puede existir. Y la razón de eso es la retroalimentación. Si alguna vez has estado en un concierto de rock, probablemente reconocerás este ruido chirriante. Es retroalimentación. Lo que lo causa es simple. El sonido entra al micrófono. Se transmite a lo largo de los cables, el amplificador lo hace más fuerte y sale por los altavoces. Pero si demasiado del sonido de los altavoces vuelve al micrófono, da vueltas y vueltas en un bucle cada vez más fuerte. Si nadie lo detiene, la retroalimentación puede destruir el sistema de sonido.
Lo mismo sucederá con un agujero de gusano, solo con radiación en lugar de sonido. Tan pronto como el agujero de gusano se expande, la radiación natural entrará en él y terminará en un bucle. La respuesta será tan fuerte que destruirá el agujero de gusano. Entonces, aunque existen pequeños agujeros de gusano, y puede ser posible inflar uno algún día, no durará lo suficiente como para ser utilizado como una máquina del tiempo. Esa es la verdadera razón por la que nadie podría regresar a tiempo a mi fiesta.
Cualquier tipo de viaje en el tiempo al pasado a través de agujeros de gusano o cualquier otro método es probablemente imposible, de lo contrario ocurrirían paradojas. Lamentablemente, parece que el viaje en el tiempo al pasado nunca va a suceder. Una decepción para los cazadores de dinosaurios y un alivio para los historiadores.
Pero la historia aún no ha terminado. Esto no hace que todos los viajes en el tiempo sean imposibles. Yo sí creo en el viaje en el tiempo. Viaje en el tiempo al futuro. El tiempo fluye como un río y parece que cada uno de nosotros es arrastrado sin descanso por la corriente del tiempo. Pero el tiempo es como un río de otra manera. Fluye a diferentes velocidades en diferentes lugares y esa es la clave para viajar hacia el futuro. Esta idea fue propuesta por primera vez por Albert Einstein hace más de 100 años. Se dio cuenta de que debería haber lugares donde el tiempo se ralentiza y otros donde el tiempo se acelera. Tenía toda la razón. Y la prueba está justo encima de nuestras cabezas. Arriba en el espacio.
Este es el Sistema de Posicionamiento Global, o GPS. Una red de satélites está en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites hacen posible la navegación por satélite. Pero también revelan que el tiempo corre más rápido en el espacio que en la Tierra. Dentro de cada nave espacial hay un reloj muy preciso. Pero a pesar de ser tan precisos, todos ganan alrededor de un tercio de una billonésima de segundo cada día. El sistema tiene que corregir la deriva, de lo contrario, esa pequeña diferencia alteraría todo el sistema, causando que cada dispositivo GPS en la Tierra se apague aproximadamente seis millas por día. Puedes imaginar el caos que eso causaría.
El problema no radica en los relojes. Corren rápido porque el tiempo mismo corre más rápido en el espacio que abajo. Y la razón de este efecto extraordinario es la masa de la Tierra. Einstein se dio cuenta de que la materia se arrastra a tiempo y se ralentiza como la parte lenta de un río. Cuanto más pesado es el objeto, más se arrastra a tiempo. Y esta sorprendente realidad es lo que abre la puerta a la posibilidad de viajar en el tiempo hacia el futuro.
Justo en el centro de la Vía Láctea, a 26,000 años luz de nosotros, se encuentra el objeto más pesado de la galaxia. Es un agujero negro supermasivo que contiene la masa de cuatro millones de soles aplastados en un solo punto por su propia gravedad. Cuanto más te acercas al agujero negro, más fuerte es la gravedad. Acércate y ni siquiera la luz puede escapar. Un agujero negro como este tiene un efecto dramático en el tiempo, ralentizándolo mucho más que cualquier otra cosa en la galaxia. Eso lo convierte en una máquina del tiempo natural.
Me gusta imaginar cómo una nave espacial podría aprovechar este fenómeno orbitando. Si una agencia espacial controlara la misión desde la Tierra, observarían que cada órbita completa tomaba 16 minutos. Pero para las personas valientes a bordo, cerca de este objeto masivo, el tiempo se ralentizaría. Y aquí el efecto sería mucho más extremo que la atracción gravitacional de la Tierra. El tiempo de la tripulación se reduciría a la mitad. Por cada órbita de 16 minutos, solo experimentarían ocho minutos de tiempo.
Dentro del Gran Colisionador de Hadrones
Iban y venían, experimentando solo la mitad del tiempo que todos los que estaban lejos del agujero negro. El barco y su tripulación viajarían a través del tiempo. Imagine que rodearon el agujero negro durante cinco de sus años. Diez años pasarían en otra parte. Cuando llegaron a casa, todos en la Tierra habrían envejecido cinco años más que ellos.
Entonces, un agujero negro supermasivo es una máquina del tiempo. Pero, por supuesto, no es exactamente práctico. Tiene ventajas sobre los agujeros de gusano en que no provoca paradojas. Además, no se destruirá en un instante de comentarios. Pero es bastante peligroso. Está muy lejos y ni siquiera nos lleva muy lejos en el futuro. Afortunadamente hay otra forma de viajar en el tiempo. Y esto representa nuestra última y mejor esperanza de construir una máquina en tiempo real.
Solo tienes que viajar muy, muy rápido. Mucho más rápido incluso que la velocidad requerida para evitar ser absorbido por un agujero negro. Esto se debe a otro hecho extraño sobre el universo. Hay un límite de velocidad cósmica, 186,000 millas por segundo, también conocido como la velocidad de la luz. Nada puede superar esa velocidad. Es uno de los principios mejor establecidos en la ciencia. Lo creas o no, viajar a la velocidad de la luz te transporta al futuro.
Para explicar por qué, imaginemos un sistema de transporte de ciencia ficción. Imagina una vía que da la vuelta a la Tierra, una vía para un tren súper rápido. Usaremos este tren imaginario para acercarnos lo más posible a la velocidad de la luz y ver cómo se convierte en una máquina del tiempo. A bordo se encuentran los pasajeros con un boleto de ida al futuro. El tren comienza a acelerar, cada vez más rápido. Pronto está dando vueltas alrededor de la Tierra una y otra vez.
Acercarse a la velocidad de la luz significa rodear la Tierra bastante rápido. Siete veces por segundo. Pero no importa cuánta potencia tenga el tren, nunca puede alcanzar la velocidad de la luz, ya que las leyes de la física lo prohíben. En cambio, digamos que se acerca, apenas por debajo de esa velocidad máxima. Ahora sucede algo extraordinario. El tiempo comienza a fluir lentamente a bordo en relación con el resto del mundo, al igual que cerca del agujero negro, solo que más. Todo en el tren está en cámara lenta.
Esto sucede para proteger el límite de velocidad, y no es difícil ver por qué. Imagine a un niño corriendo hacia adelante por el tren. Su velocidad de avance se agrega a la velocidad del tren, así que ¿no podría romper el límite de velocidad simplemente por accidente? La respuesta es no. Las leyes de la naturaleza evitan la posibilidad al ralentizar el tiempo a bordo.
Ahora no puede correr lo suficientemente rápido como para romper el límite. El tiempo siempre se ralentizará lo suficiente para proteger el límite de velocidad. Y de ese hecho surge la posibilidad de viajar muchos años hacia el futuro.
Imagine que el tren salió de la estación el 1 de enero de 2050. Da vueltas alrededor de la Tierra una y otra vez durante 100 años antes de detenerse finalmente en el día de Año Nuevo de 2150. Los pasajeros solo habrán vivido una semana porque el tiempo se ha ralentizado. mucho dentro del tren. Cuando salieran, encontrarían un mundo muy diferente del que habían dejado. En una semana habrían viajado 100 años hacia el futuro. Por supuesto, construir un tren que pueda alcanzar tal velocidad es bastante imposible. Pero hemos construido algo muy parecido al tren en el acelerador de partículas más grande del mundo en el CERN en Ginebra, Suiza.
Profundamente bajo tierra, en un túnel circular de 16 millas de largo, hay una corriente de billones de pequeñas partículas. Cuando se enciende la energía, aceleran de cero a 60,000 mph en una fracción de segundo. Aumente la potencia y las partículas irán más y más rápido, hasta que zumben alrededor del túnel 11,000 veces por segundo, que es casi la velocidad de la luz. Pero al igual que el tren, nunca alcanzan esa velocidad máxima. Solo pueden llegar al 99,99 por ciento del límite. Cuando eso sucede, ellos también comienzan a viajar en el tiempo. Sabemos esto debido a algunas partículas de vida extremadamente corta, llamadas pi-mesones. Por lo general, se desintegran después de solo 25 billonésimas de segundo. Pero cuando se aceleran a una velocidad cercana a la luz, duran 30 veces más.
Es realmente así de simple. Si queremos viajar al futuro, solo tenemos que ir rápido. Realmente rápido. Y creo que la única forma en que lo haremos es yendo al espacio. El vehículo tripulado más rápido de la historia fue el Apollo 10. Alcanzó las 25,000 mph. Pero para viajar en el tiempo tendremos que ir más de 2,000 veces más rápido. Y para hacer eso necesitaríamos una nave mucho más grande, una máquina realmente enorme. El barco tendría que ser lo suficientemente grande como para transportar una gran cantidad de combustible, lo suficiente como para acelerarlo a casi la velocidad de la luz. Llegar justo debajo del límite de velocidad cósmica requeriría seis años completos a plena potencia.
La aceleración inicial sería suave porque la nave sería muy grande y pesada. Pero gradualmente aumentaría la velocidad y pronto estaría cubriendo distancias masivas. En una semana habría alcanzado los planetas exteriores. Después de dos años alcanzaría la velocidad de la luz media y estaría muy lejos de nuestro sistema solar. Dos años después viajaría al 90 por ciento de la velocidad de la luz. Alrededor de 30 billones de millas de la Tierra, y cuatro años después del lanzamiento, la nave comenzaría a viajar en el tiempo. Por cada hora de tiempo en la nave, dos pasarían por la Tierra. Una situación similar a la nave espacial que orbitaba el enorme agujero negro.
Después de otros dos años de empuje completo, el barco alcanzaría su velocidad máxima, el 99 por ciento de la velocidad de la luz. A esta velocidad, un solo día a bordo es un año entero de tiempo en la Tierra. Nuestra nave realmente estaría volando hacia el futuro.
La desaceleración del tiempo tiene otro beneficio. Significa que podríamos, en teoría, viajar distancias extraordinarias dentro de una vida. Un viaje al borde de la galaxia llevaría solo 80 años. Pero la verdadera maravilla de nuestro viaje es que revela cuán extraño es el universo. Es un universo donde el tiempo corre a diferentes velocidades en diferentes lugares. Donde existen pequeños agujeros de gusano a nuestro alrededor. Y donde, en última instancia, podríamos usar nuestra comprensión de la física para convertirnos en verdaderos viajeros a través de la cuarta dimensión.
