Rock around the clock

Esta entrada trata de los viajes en el tiempo, y se fundamenta en un artículo que encontré en Internet, pero cuya dirección no recuerdo ni tengo guardada en el historial.

La idea básica en la que se fundamenta el viaje en el tiempo es tremendamente simple y una de las más importantes de toda la física: el espacio y el tiempo deben entenderse como partes de una sola entidad geométrica: el espacio-tiempo. Es la idea básica que hay tras la relatividad de Einstein y todas las teorías sobre la gravitación de que dispone la física contemporánea. En este caso la ciencia ficción se adelantó un poco a la ciencia, ya que Herbert George Wells ya intuía en su novela La máquina del tiempo que un viaje de este tipo conllevaba algún tipo de viaje geométrico, dándole al tiempo un sentido que de algún modo intuía el futuro desarrollo de la relatividad por parte de Albert Einstein, Henri Poincaré y Heindrik Lorentz.

Una vez se acepta el hecho de que el espacio y el tiempo forman una misma entidad geométrica se pueden deducir fácilmente procedimientos para viajar por el tiempo, ya que posiblemente al formar parte de una misma entidad un viaje espacial podría llevar asociado un viaje temporal. La introducción del espacio-tiempo como un todo se debe principalmente a Einstein y a Herman Minkowsky, quienes proporcionaron un formalismo geométrico al que deberían adaptarse todas las teorías de la física. La relatividad especial de Einstein no es una teoría sobre propiedades físicas dependientes del movimiento de los cuerpos, como erróneamente se cree, sino un marco geométrico para las teorías físicas, viniendo dadas las medidas relativas de algunas variables físicas como resultado de la imposición de ese marco geométrico subyacente. Aun así, tal teoría no es suficiente para asegurarnos viajes en el tiempo.

En el contexto de la teoría especial de la relatividad de Einstein solo hay dos formas de viajar en el tiempo, o al menos dos que no necesiten del concurso de alguna teoría exótica y poco fundamentada. Una de ellas es desplazarse a altas velocidades, ya que la percepción que tienen del tiempo dos observadores que se muevan el uno respecto a otro a velocidad constante es diferente (paradoja de los gemelos). También existen formas de viajar al pasado en el contexto de la relatividad especial. Podría hacerse si uno pudiese viajar a velocidades mayores que la velocidad de la luz en el vacío. Pero hay un problema, no se puede acelerar ningún objeto físico con masa distinta de cero hasta la velocidad de la luz en el vacío. Se trata de uno de los resultados fundamentales de la teoría de la relatividad. Se requeriría una energía infinita. No hay modo de hacerlo, pero, ¿y si el cuerpo siempre se moviese a una velocidad mayor que la de la luz en el vacío? En ese caso podría realmente viajar al pasado desde el futuro, pero siempre en un espacio habitado únicamente por partículas más veloces que la luz, que se denominan taquiones.

Hasta ahora nadie ha detectado taquiones en un laboratorio y es bastante probable que no existan, o que si lo hacen no sean útiles para un viaje. En cualquier caso sólo podríamos viajar si estuviésemos constituidos por taquiones, que no es el caso, y no es fácil imaginarse como podría realizarse una conversión de materia normal a materia taquiónica. Además, los taquiones plantean una serie de problemas y paradojas de modo que son muy pocos los físicos que creen realmente en su existencia. No obstante, sí que podrían emplearse si existiesen, para transmitir información al pasado.

La relatividad nos permite viajar al futuro pero no al pasado. De hecho el viaje al futuro a altas velocidades es el único tipo de viaje temporal que podríamos realizar con la tecnología actual. Pero no podríamos volver al tiempo de partida y, en cualquier caso, el viaje al pasado es el que resulta mucho más interesante. Hay que recurrir a una teoría que partiendo de la misma idea geométrica que la relatividad especial vaya más allá. Se trata de la teoría de la gravitación o relatividad general.
Esta teoría sigue manteniendo que hemos de hablar en términos de espacio-tiempo como un todo, pero introduce un nuevo factor en las ecuaciones, el efecto de la materia sobre la geometría. La relatividad especial se puede aplicar a observadores que se muevan a velocidad constante, pero no si se mueven de forma acelerada o bajo la acción de la gravedad. La relatividad general puede aplicarse en estos casos. De hecho, esta teoría relaciona las propiedades de los observadores acelerados con la gravedad. La idea fundamental de la relatividad general es la siguiente: la presencia de materia deforma la geometría del espacio-tiempo. El primero en llegar a esta conclusión fue Einstein, quien, partiendo de una hipótesis conocida como principio de equivalencia, estableció que la presencia de materia crea una curvatura en el espacio. Si la materia se distribuye de forma adecuada se puede curvar el espacio-tiempo, se puede deformar de tal modo que si realizamos un viaje a través del espacio también podemos realizar un viaje a través del tiempo. Por lo tanto, para construir una máquina del tiempo hemos de crear una distribución de materia que permita tal grado de deformación de la geometría del espacio-tiempo.

Se han propuesto varios métodos de viaje temporal, algunos incluso han sido empleados por los autores de ciencia ficción en sus historias, pero aquí solo mencionaré los tres más importantes y factibles; y sólo trataré el que no se ha visto en clase. Se trata de los atajos a través del espacio-tiempo, espacio-tiempos con simetrías de rotación en torno a un eje, y distorsiones del espacio-tiempo del tipo “motor de distorsión”.
Del que no hemos tratado en clase es el segundo caso: se puede viajar por el tiempo a través de espacio-tiempos en rotación. Esto fue descubierto por el matemático Kurt Gödel en los años cuarenta del pasado siglo. En concreto Gödel lo demostró haciendo referencia al universo como un todo. Es decir, si nuestro universo girarse en torno a un eje sería posible un viaje al pasado viajando a una galaxia lejana. El problema que tiene este método de viaje en el tiempo es que nuestro universo no rota, o lo hace tan lentamente que no percibimos su giro, por lo que el método del viaje de Gödel no es factible. Pero no todo está perdido, hay otras posibilidades. Un cilindro infinito muy compacto con una masa enorme confinada en su seno podría servirnos, simplemente tendríamos que mover una nave en círculos a su alrededor a velocidades muy elevadas. Pero tampoco existe un cilindro así, ¿qué hacemos entonces? Buscar una cuerda cósmica.
Las cuerdas cósmicas son una variedad de lo que se conoce como defectos topológicos. Se ha sugerido que pueden existir a partir de las diferentes teorías que explican el Big Bang, pero no se ha detectado ninguna todavía. Podríamos decir que las cuerdas cósmicas son los grumos del espacio-tiempo. Serían algo como los bultos de aire que quedan atrapados en el forro adhesivo cuando forramos un libro y que no hay forma de que desaparezcan por mucho que apretemos. Las cuerdas serían algo así, regiones del espacio con forma de cuerda, líneas en las cuales ha quedado un grumo y que no pueden ser eliminadas. Si realmente existen tendrán propiedades muy curiosas, aunque para fabricar una máquina del tiempo lo que nos interesa es que viajar en torno a ellas a gran velocidad sería como hacerlo en torno al hipotético cilindro infinito. Incluso el viaje al pasado podría ser más sencillo todavía. Si dos cuerdas estuviesen los suficientemente cerca habría una región en torno a ellas con forma de cuña en la cual moviéndonos de forma adecuada por sus cercanías podríamos viajar al pasado más eficientemente que dando vueltas alrededor de una sola cuerda. Pero el viaje podría ser muy peligroso. Tanto cerca de un agujero de gusano como de una estrella de neutrones o una cuerda cósmica hay que tener mucho cuidado porque los campos gravitatorios son tan intensos que un pequeño fallo podría convertir a los viajeros temporales en unos espaguetis.

Esto es en esencia de lo que trata el tercer método para viajar en el tiempo.
Y en breves momentos la última entrada del blog.