(Parte I)

Por: Juan Rodríguez Vega

La ciencia dice que viajar en el tiempo es posible, pero probablemente no de la forma en que piensas.

¿Es posible viajar en el tiempo? Respuesta corta: Sí, y lo estás haciendo ahora mismo, lanzándote hacia el futuro a una velocidad impresionante de un segundo por segundo. Prácticamente siempre te mueves en el tiempo a la misma velocidad, ya sea que estés viendo cómo se seca la pintura o deseando tener más horas para visitar a un amigo de fuera de la ciudad.

Pero este no es el tipo de viaje en el tiempo que ha cautivado a innumerables escritores de ciencia ficción o que ha estimulado un género tan extenso que Wikipedia incluye más de 400 títulos en la categoría ‘Películas sobre viajes en el tiempo’. En franquicias como ‘Doctor Who’, ‘Star Trek’ y ‘Regreso al futuro’, los personajes se suben a algún vehículo salvaje para volar al pasado o girar hacia el futuro. Una vez que los personajes han viajado a través del tiempo, lidian con lo que sucede si cambias el pasado o el presente basándose en información del futuro (que es donde las historias de viajes en el tiempo se cruzan con la idea de universos paralelos o líneas de tiempo alternativas).

Aunque muchas personas están fascinadas con la idea de cambiar el pasado o ver el futuro antes de su debido tiempo, nadie ha demostrado nunca el tipo de viaje en el tiempo de ida y vuelta que se ve en la ciencia ficción, o propuesto un método para enviar a una persona a través de importantes experiencias. períodos de tiempo que no los destruirían en el camino. Y, como señaló el físico Stephen Hawking en su libro ‘Black Holes and Baby Universes’ (Bantam, 1994), “…la mejor evidencia que tenemos de que viajar en el tiempo no es posible, y nunca lo será, es que no hemos sido invadidos por hordas de turistas del futuro “.

Sin embargo, la ciencia admite cierta cantidad de flexión del tiempo. Por ejemplo, la teoría de la relatividad especial del físico Albert Einstein propone que el tiempo es una ilusión que se mueve en relación con un observador. Un observador que viaje cerca de la velocidad de la luz experimentará el tiempo, con todas sus secuelas (aburrimiento, envejecimiento, etc.) mucho más lentamente que un observador en reposo. Es por eso que el astronauta Scott Kelly envejeció un poco menos en el transcurso de un año en órbita que su hermano gemelo que se quedó aquí en la Tierra.

Hay otras teorías científicas sobre el viaje en el tiempo, incluida la física extraña que surge en torno a los agujeros de gusano, los agujeros negros y la teoría de cuerdas. Sin embargo, en su mayor parte, el viaje en el tiempo sigue siendo el dominio de una variedad cada vez mayor de libros, películas, programas de televisión, historietas, videojuegos y más de ciencia ficción.

Relatividad especial y viajes en el tiempo en un futuro cercano

Einstein desarrolló su teoría de la relatividad especial en 1905. Junto con su posterior expansión, la teoría de la relatividad general, se ha convertido en uno de los principios fundamentales de la física moderna. La relatividad especial describe la relación entre el espacio y el tiempo para los objetos que se mueven a velocidades constantes en línea recta.

La versión corta de la teoría es engañosamente simple. Primero, todas las cosas se miden en relación con otra cosa, es decir, no existe un marco de referencia ‘absoluto’. En segundo lugar, la velocidad de la luz es constante. Se mantiene igual pase lo que pase y sin importar desde dónde se mida. Y tercero, nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz.

A partir de esos simples principios se desarrolla un viaje en el tiempo real, de la vida real. Un observador que viaja a alta velocidad experimentará el tiempo a un ritmo más lento que un observador que no está acelerando a través del espacio.

Si bien no aceleramos a los humanos hasta casi la velocidad de la luz, los enviamos girando alrededor del planeta a 17,500 mph (28,160 km / h) a bordo de la Estación Espacial Internacional. El astronauta Scott Kelly nació después de su hermano gemelo y compañero astronauta, Mark Kelly. Scott Kelly pasó 520 días en órbita, mientras que Mark registró 54 días en el espacio. La diferencia en la velocidad a la que experimentaron el tiempo a lo largo de sus vidas ha aumentado la brecha de edad entre los dos hombres.

“Entonces, donde solía tener solo 6 minutos más, ahora tengo 6 minutos y 5 milisegundos más”, dijo Mark Kelly en un panel de discusión el 12 de julio de 2020, informó Space.com anteriormente. “Ahora tengo eso sobre su cabeza”.

La diferencia que hace la órbita terrestre baja en la vida útil de un astronauta puede ser insignificante, más adecuada para las bromas entre hermanos que la extensión de la vida real o la visita al futuro lejano, pero la dilatación en el tiempo entre las personas en la Tierra y los satélites GPS que vuelan por el espacio hace una diferencia.

El Sistema de Posicionamiento Global, o GPS, nos ayuda a saber exactamente dónde estamos al comunicarnos con una red de unas pocas docenas de satélites colocados en una órbita terrestre alta. Los satélites rodean el planeta desde 12,500 millas (20,100 kilómetros) de distancia, moviéndose a 8,700 mph (14,000 km / h).

Según la relatividad especial, cuanto más rápido se mueve un objeto en relación con otro objeto, más lento experimenta el tiempo el primer objeto. Para los satélites GPS con relojes atómicos, este efecto reduce 7 microsegundos, o 7 millonésimas de segundo, cada día, según la publicación Physics Central de la Sociedad Estadounidense de Física.

Luego, de acuerdo con la relatividad general, los relojes más cercanos al centro de una gran masa gravitacional como la Tierra marcan más lentamente que los que están más lejos. Entonces, debido a que los satélites GPS están mucho más lejos del centro de la Tierra en comparación con los relojes en la superficie, agregó Physics Central, eso agrega otros 45 microsegundos a los relojes de los satélites GPS cada día. Combinado con los 7 microsegundos negativos del cálculo de la relatividad especial, el resultado neto es 38 microsegundos adicionales.

Esto significa que para mantener la precisión necesaria para localizar su automóvil o teléfono, o, dado que el sistema lo administra el Departamento de Defensa de EE. UU., un dron militar, los ingenieros deben tener en cuenta 38 microsegundos adicionales en el día de cada satélite. Los relojes atómicos a bordo no pasan al día siguiente hasta que hayan durado 38 microsegundos más que los relojes comparables de la Tierra.

Dados esos números, el reloj atómico de un satélite GPS tardaría más de siete años en de-sincronizarse de un reloj terrestre en más de un abrir y cerrar de ojos. (Hicimos los cálculos: si estima que un parpadeo dura al menos 100.000 microsegundos, como lo hace la base de datos de Harvard de números biológicos útiles, se necesitarían miles de días para que esos cambios de 38 microsegundos se sumen).

Este tipo de viaje en el tiempo puede parecer tan insignificante como la diferencia de edad de los hermanos Kelly, pero dada la hiperprecisión de la tecnología GPS moderna, realmente importa. Si puede comunicarse con los satélites que zumban por encima de su cabeza, su teléfono puede determinar su ubicación en el espacio y el tiempo con una precisión increíble.

¿Pueden los agujeros de gusano hacernos retroceder en el tiempo?

La relatividad general también podría proporcionar escenarios que podrían permitir a los viajeros retroceder en el tiempo, según la NASA. Pero la realidad física de esos métodos de viaje en el tiempo no es pan comido.

Los agujeros de gusano son ‘túneles’ teóricos a través del tejido del espacio-tiempo que podrían conectar diferentes momentos o ubicaciones en la realidad con otros. También conocidos como puentes de Einstein-Rosen o agujeros blancos, a diferencia de los agujeros negros, abunda la especulación sobre los agujeros de gusano. Pero a pesar de ocupar mucho espacio (o espacio-tiempo) en la ciencia ficción, no se han identificado agujeros de gusano de ningún tipo en la vida real.

“Todo el asunto es muy hipotético en este punto”, dijo Stephen Hsu, profesor de física teórica en la Universidad de Oregon, al sitio de Space.com, Live Science. “Nadie piensa que vamos a encontrar un agujero de gusano pronto”.

Se predice que los agujeros de gusano primordiales estarán a solo 10 ^ -34 pulgadas (10 ^ -33 centímetros) en la “boca” del túnel. Anteriormente, se esperaba que fueran demasiado inestables para que algo pudiera viajar a través de ellos. Sin embargo, un nuevo estudio afirma que este no es el caso, informó Live Science.

La nueva teoría, que sugiere que los agujeros de gusano podrían funcionar como atajos viables del espacio-tiempo, fue descrita por el físico Pascal Koiran. Como parte del estudio, Koiran utilizó la métrica de Eddington-Finkelstein, a diferencia de la métrica de Schwarzschild que se ha utilizado en la mayoría de los análisis anteriores.

En el pasado, la trayectoria de una partícula no se podía rastrear a través de un hipotético agujero de gusano. Sin embargo, utilizando la métrica de Eddington-Finkelstein, el físico pudo lograr precisamente eso.

El artículo de Koiran se describió en octubre de 2021, en la base de datos de preimpresión arXiv, antes de ser publicado en el Journal of Modern Physics D.

¿Podríamos viajar a otros universos usando agujeros de gusano? ¿Podríamos viajar en el tiempo utilizando agujeros de gusano? Bueno, primero tendríamos que encontrar uno.

Fuente:

space.com