Ultimamente he visto en los blogs muchas entradas sobre viajes en el tiempo. Que si el viaje en el tiempo es posible, que si no es posible. Que si hay máquinas del tiempo, agujeros de gusano, etc.
¿Pero a qué se refiere un físico cuando habla de viajes en el tiempo y máquinas del tiempo?
Curvas cerradas en el tiempo.
Como hemos comentado en este blog más de una vez, e infinitas veces en todos los escritos sobre este tema allende internet y libros diversos, en la visión que tenemos actualmente de la gravedad esta no es más que la manifestación de la geometría cambiante del espaciotiempo debido a la presencia de otros campos con los que interactúa.
En relatividad tenemos entonces que lidiar con la geometría del espaciotiempo, y con las posibles curvas que puede describir una partícula en dicho espaciotiempo. Estas curvas se denominan líneas de mundo:
Entonces esta la cosa de si en nuestro universo pueden haber líneas de mundo cerradas o no. Lo que implicaría que recorremos el tiempo de forma cíclica y por tanto podemos ir al futuro o al pasado.
Aquí no estamos interesados en el modo exacto de realizar el viaje. Nos da igual que sean por agujeros de gusano, por cuerdas cósmicas o por un De-Lorean DMC-12 molón. Aquí lo que queremos discutir es la posibilidad de que el viaje en el tiempo exista o no, y para eso debe de darse el caso de que existan curvas de mundo cerradas.
En esta gráfica el eje vertical representa el tiempo y el horizontal el espacio.
Cuando un físico se pregunta si puede construirse una máquina del tiempo lo que quiere decir es si se puede dar una configuración geométrica en el espaciotiempo tal que permita este tipo de curvas cerradas, (se suelen llamar curvas causales cerradas, CCC en lo que sigue, y no, no dan cursillos de guitarra).
Las implementaciones son variadas, uno puede construir este tipo de curvas en universos con agujeros de gusano o con cuerdas cósmicas por poner dos ejemplos.
Ir al futuro no tiene ningún misterio, basta con acelerar hasta velocidades cercanas a la velocidad de la luz y luego frenar y volver sobre tus pasos, entonces para ti el tiempo pasa más lento que para los observadores que no han sufrido la aceleración (para alcanzar las altas velocidades involucradas) y entonces has viajado al futuro.
El problema del viaje en el tiempo es principalmente ir al pasado.
¿Se puede o no se puede construir una máquina del tiempo?
Pues por lo visto no hay ningún indicio que nos diga que nos visitan del futuro, es el famoso argumento de Hawking que si el viaje en el tiempo pudiera realizarse veríamos excursiones de viajeros del futuro. Pero tampoco hay pruebas inequívocas de que no se pueda realizar.
Lo que si tenemos es la evidencia de que nosotros no podemos viajar en el tiempo, y por lo tanto se formuló una conjetura llamada:
Conjetura de la protección cronológica.
Esta conjetura dice:
Las leyes de la física conspiran para evitar los viajes en el tiempo.
Esto lo que quiere decir es que no hay mecanismo físico concebible que permita crear curvas causales cerradas o CCC’s.
Resulta que se sabe que para construir una máquina del tiempo estable hay que emplear un tipo de energía denominada exótica que se comporta de manera muy diferente a la energía usual. Principalmente su comportamiento es antigravitatorio. Por ahora no tenemos ese tipo de energía identificada y mucho menos sabemos manipularla.
Pero aún hay más, mucho se ha hablado de crear una máquina del tiempo usando un agujero de gusano. La cuestión es bien fácil:
a) Construimos un agujero de gusano.
b) Ponemos una boca en un tiempo t y la otra en un tiempo t’.
c) Hacemos que el trayecto interior sea lo más corto posible.
Pues bien, hay diversos problemas aquí. No está claro cómo se puede construir un agujero de gusano que no exista previamente. De hecho hay severas restricciones clásicas que nos dice que la topología de un espacio no se puede modificar.
La topología es el estudio de la forma de un espacio. Y lo que nos dice básicamente esta restricción es que si tengo un espacio sin agujeros (una esfera) no lo puedo convertir en un espacio con agujeros (un donut por ejemplo, que en matemáticas llaman toro). Muchas veces se dice que puedo convertir una taza en un donut pero no en una pelota. (La taza tiene un agujero en el asa y el paso al toro es una transformación continua, pero no es posible hacer una transformación continua hasta una esfera)
Resulta que «crear un agujero de gusano» es como ponerle un asa a un espacio sin agujeros. Y la relatividad general clásica no permite eso.
Muchos han dicho que por efectos cuánticos la geometría y la topología del espaciotiempo ha de fluctuar y crear y destruir mini-agujeros de gusano a nivel cuántico. Y que lo único que habría que hacer es estabilizar uno y hacerlo grande. El problema entonces es ¿qué cantidad de energía y de que tipo hace falta para ese proceso? Y la respuesta es… enorme y además hemos de encontrar una fuente de energía exótica.
Otro problema importante, que fue calculado por Viser además de por Hawking y Thorne (usando diferentes técnicas y modelos), es que cuando uno intenta hacer el trayecto por el interior del agujero de gusano lo más corto posible (y esto es necesario para que el viaje sea lo más corto posible) las bocas del agujero de gusano colapsan y por tanto desaparece.
Todo parece indicar que los viajes en el tiempo son altamente improbables, pero aún no hay una prueba inequívoca de ello y por eso regularmente aparecen modelos de viajes en el tiempo.
Sin embargo, tenemos que ser precavidos en lo que leemos porque muchas veces se exageran las conclusiones. En principio una máquina del tiempo necesita de condiciones muy especiales y parece que nuestro universo se niega a aceptarlas. Una cosa que es ciertamente inquietante es que en nuestro universo podríamos forzar la creación de una curva de tiempo cerrada, pero de manera espontánea esta se reduciría a un punto, así que literalmente desaparecería.
Para un completo entendimiento de este tema nos deberíamos de poner a estudiar todos estos temas bajo la perspectiva de una teoría de la gravitación cuántica. Por ahora no tenemos ninguna de la que podamos extraer consecuencias de los viajes en el tiempo. Seguiremos intentándolo…
Cuentos Cuánticos 
Según Kip Thorne una civilización por muy avanzada que esta sea, no impedirá que el agujero de gusano se auto-destruya así mismo en el momento de activación, pero eso no esta claro hasta que haya una teoría de la gravedad cuántica definitiva, y además las fluctuaciones cuánticas que hace destruir el agujero de gusano podrían desviarse, el problema es que Kip Thorne averiguó que aunque las fluctuaciones cuánticas no sean suficientemente fuertes para destruir el agujero de gusano, si se podrían desviarse y ser suavizadas pero estas fluctuaciones desviadas temporalmente se vuelven a enfocar en el interior del agujero de gusano, destruyéndolo. (Lo leí en su libro agujeros negros y tiempo curvo) Si existen CTC’s naturales en nuestro universo por muy improbable que sea, entonces podría fabricarse una CTC artificial, siempre que el universo permita estas anomalías fuera de las ecuaciones matemáticas de campo de Einstein.
El problema de los viajes en el tiempo y turistas del futuro, son las paradojas que se resuelven siempre y cuando tengamos en cuenta que los múltiples mundos de Hugh Everett son reales, que la teoría del multiverso y universos paralelos realmente existan y que la teoría M- sea capaz de unificar la mecánica cuántica y la relatividad general, sino no veo razón alguna para aceptar los viajes en el tiempo, ya que la protección cronológica y la censura cósmica lo impiden ya que violarían la causalidad, si se aceptará la existencia de infinitos universos paralelos entonces la causalidad no se rompe, son infinitas lineas de tiempo, y nosotros probablemente estemos condenados a experimentar una de esas dimensiones. Los agujeros de gusano naturales se supone que existen en la espuma cuántica de no ser así, esto sería pura ciencia ficción pero no lo podemos descartar por imposible de momento. Lo que si es cierto es que la materia exótica a escala microscópica si existe, pero no a escala macroscópica. Lo que hace realmente atractivo a los agujeros de gusano atravesables de Lorentz es que no poseen horizontes de sucesos ni singularidades.
Tengo una duda , ¿un agujero de gusano conecta dos agujeros negros? como el agujero negro de kerr ¿o deben poseer un extremo un agujero negro y el otro un hipotético agujero blanco?
Saludos
Hola, lee mi libro, Timelike (cuando salga) de momento te dejo un booktrailer.
En cuanto salga el libro intentaré conseguirlo y leerlo.
¿Es divulgación, ciencia ficción o libro de texto?
Muchas gracias por tu respuesta, la verdad que llevo toda la tarde «enganchado» al blog leyendo articulos y estoy enterandome y disipando muchas dudas que tenia y que no conseguia eliminar de otras maneras.
No hace mucho vi en un documental que un hipotetico viaje hacia atras en el tiempo no violaria la causalidad (la paradoja de matar a tu abuelo), se podria evitar esto, porque segun se decia en realidad se estaria viajando a un «universo paralelo» en el que cualquier cosa que hicieses no afectaria a tu presente…
Eso es una solución de Relatividad General donde por la constitución y disposición de la materia en ese tipo de universo se encuentra que contiene curvas causales cerradas.
Pero hay que decir que el universo de Gödel no corresponde con nuestro universo físico. Así que es una solución más de la Relatividad General que nos enseña muchas cosas pero sin correspondencia física.
La hipótesis de protección cronológica se aplica a universos del tipo Friedmann-Robertson-Walker que es el tipo al que pertenece el nuestro. Y dicen que si no existe de manera natural una CCC entonces no se puede crear una.
Un saludo
Y las metricas de Gödel???