Viaje en el tiempo

El viaje en el tiempo es el concepto de movimiento entre ciertos puntos en el tiempo, análogo al movimiento entre diferentes puntos en el espacio por parte de un objeto o una persona, generalmente con el uso de un dispositivo hipotético conocido como máquina del tiempo. El viaje en el tiempo es un concepto ampliamente reconocido en filosofía y ficción, particularmente en ciencia ficción. La idea de una máquina del tiempo fue popularizada por la novela de 1895 de HG Wells, La máquina del tiempo.

No está claro si viajar en el tiempo al pasado es físicamente posible, y dicho viaje, si es factible, puede dar lugar a cuestiones de causalidad. El viaje en el tiempo hacia adelante, fuera del sentido habitual de la percepción del tiempo, es un fenómeno ampliamente observado y bien entendido en el marco de la relatividad especial y la relatividad general. Sin embargo, hacer que un cuerpo avance o se retrase más de unos pocos milisegundos en comparación con otro cuerpo no es factible con la tecnología actual. En cuanto al viaje en el tiempo hacia atrás, es posible encontrar soluciones en la relatividad general que lo permitan, como un agujero negro en rotación. Viajar a un punto arbitrario en el espacio-tiempo tiene un apoyo muy limitado en la física teórica y, por lo general, solo se relaciona con la mecánica cuántica o los agujeros de gusano.

Historia del concepto de viaje en el tiempo

Algunos mitos antiguos representan a un personaje saltando hacia adelante en el tiempo. En la mitología hindú, el Vishnu Purana menciona la historia del rey Raivata Kakudmi, quien viaja al cielo para encontrarse con el creador Brahma y se sorprende al saber cuando regresa a la Tierra que han pasado muchas eras. El Canon Pāli budista menciona la relatividad del tiempo. El Payasi Sutta habla de uno de los principales discípulos de Buda, Kumara Kassapa, quien le explica al escéptico Payasi que el tiempo en los Cielos transcurre de manera diferente que en la Tierra. El cuento japonés de "Urashima Tarō",descrito por primera vez en Manyoshu habla de un joven pescador llamado Urashima-no-ko (浦嶋子) que visita un palacio submarino. Después de tres días, regresa a su pueblo y se encuentra 300 años en el futuro, donde ha sido olvidado, su casa está en ruinas y su familia ha muerto. En la tradición judía, se dice que el erudito del siglo I a. C. Honi ha-M'agel se quedó dormido y durmió durante setenta años. Al despertar, regresó a casa pero no encontró a ninguna de las personas que conocía, y nadie creía en sus afirmaciones de quién era.

Pasar a la ciencia ficción

Las primeras historias de ciencia ficción presentan personajes que duermen durante años y despiertan en una sociedad cambiada, o son transportados al pasado por medios sobrenaturales. Entre ellos L'An 2440, rêve s'il en fût jamais (El año 2440: un sueño si alguna vez hubo uno, 1770) de Louis-Sébastien Mercier, Rip Van Winkle (1819) de Washington Irving, Looking Backward (1888) de Edward Bellamy, y Cuando el durmiente despierta (1899) de HG Wells. El sueño prolongado, como la máquina del tiempo más familiar posterior, se utiliza como medio de viaje en el tiempo en estas historias.

El trabajo más antiguo sobre viajes en el tiempo hacia atrás es incierto. La novela china Suplemento del viaje al oeste (c. 1640) de Dong Yue presenta espejos mágicos y portales de jade que conectan varios puntos en el tiempo. El protagonista Sun Wukong viaja en el tiempo al "Mundo de los Antiguos" (dinastía Qin) para recuperar una campana mágica y luego viaja al "Mundo del Futuro" (dinastía Song) para encontrar a un emperador que ha sido exiliado en tiempo. Sin embargo, el viaje en el tiempo tiene lugar dentro de un mundo de sueños ilusorio creado por el villano para atraparlo y distraerlo. Las Memorias del siglo XX de Samuel Madden (1733) son una serie de cartas de embajadores británicos en 1997 y 1998 a diplomáticos del pasado, que transmiten las condiciones políticas y religiosas del futuro.Debido a que el narrador recibe estas cartas de su ángel guardián, Paul Alkon sugiere en su libro Origins of Futuristic Fiction que "el primer viajero en el tiempo en la literatura inglesa es un ángel guardián". Madden no explica cómo el ángel obtiene estos documentos, pero Alkon afirma que Madden "merece reconocimiento como el primero en jugar con la rica idea del viaje en el tiempo en la forma de un artefacto enviado desde el futuro para ser descubierto en el presente".. En la antología de ciencia ficción Far Boundaries (1951), el editor August Derleth afirma que uno de los primeros cuentos sobre viajes en el tiempo es An Anacronismo; or, Missing One's Coach, escrito para Dublin Literary Magazinepor un autor anónimo en el número de junio de 1838. Mientras el narrador espera bajo un árbol a que un carruaje lo saque de Newcastle upon Tyne, es transportado en el tiempo más de mil años. Se encuentra con el Venerable Beda en un monasterio y le explica los desarrollos de los próximos siglos. Sin embargo, la historia nunca aclara si estos eventos son reales o un sueño. Otro trabajo temprano sobre viajes en el tiempo es The Forebears of Kalimeros: Alexander, son of Philip of Macedonia por Alexander Veltman publicado en 1836.

A Christmas Carol (1843) de Charles Dickens tiene representaciones tempranas de viajes místicos en el tiempo en ambas direcciones, ya que el protagonista, Ebenezer Scrooge, es transportado a las Navidades pasadas y futuras. Otras historias emplean la misma plantilla, donde un personaje naturalmente se va a dormir y al despertarse se encuentra en un momento diferente. Un ejemplo más claro de viaje en el tiempo hacia atrás se encuentra en el popular libro de 1861 Paris avant les hommes (París antes de los hombres).) del botánico y geólogo francés Pierre Boitard, publicado póstumamente. En esta historia, el protagonista es transportado al pasado prehistórico por la magia de un "demonio cojo" (un juego de palabras en francés con el nombre de Boitard), donde se encuentra con un plesiosaurio y un antepasado simiesco y es capaz de interactuar con criaturas antiguas. "Hands Off" (1881) de Edward Everett Hale cuenta la historia de un ser sin nombre, posiblemente el alma de una persona que ha muerto recientemente, que interfiere con la historia del antiguo Egipto al evitar la esclavitud de José. Esta puede haber sido la primera historia en presentar una historia alternativa creada como resultado del viaje en el tiempo.

Máquinas de los primeros tiempos

Una de las primeras historias que presenta el viaje en el tiempo por medio de una máquina es "El reloj que retrocedió" de Edward Page Mitchell, que apareció en el New York Sun en 1881. Sin embargo, el mecanismo raya en la fantasía. Un reloj inusual, cuando se le da cuerda, retrocede y transporta a las personas cercanas al pasado. El autor no explica el origen ni las propiedades del reloj. El Anacronópete (1887) de Enrique Gaspar y Rimbau puede haber sido la primera historia en presentar una nave diseñada para viajar en el tiempo.Andrew Sawyer ha comentado que la historia "parece ser la primera descripción literaria de una máquina del tiempo observada hasta ahora", y agregó que "la historia de Edward Page Mitchell 'The Clock That Went Backward' (1881) generalmente se describe como la primera vez- historia de la máquina, pero no estoy seguro de que un reloj cuente". La máquina del tiempo de HG Wells (1895) popularizó el concepto de viajar en el tiempo por medios mecánicos.

Viajes en el tiempo en la física.

Algunas teorías, sobre todo la relatividad especial y general, sugieren que geometrías adecuadas del espacio-tiempo o tipos específicos de movimiento en el espacio podrían permitir viajar en el tiempo hacia el pasado y el futuro si estas geometrías o movimientos fueran posibles. En documentos técnicos, los físicos discuten la posibilidad de curvas temporales cerradas, que son líneas de mundo que forman bucles cerrados en el espacio-tiempo, lo que permite que los objetos regresen a su propio pasado. Se sabe que existen soluciones a las ecuaciones de la relatividad general que describen espaciostiempos que contienen curvas cerradas similares al tiempo, como el espaciotiempo de Gödel, pero la plausibilidad física de estas soluciones es incierta.

Muchos en la comunidad científica creen que el viaje en el tiempo hacia atrás es muy poco probable. Cualquier teoría que permitiera viajar en el tiempo introduciría problemas potenciales de causalidad. El ejemplo clásico de un problema relacionado con la causalidad es la "paradoja del abuelo": ¿qué pasaría si uno retrocediera en el tiempo y matara a su propio abuelo antes de que su padre fuera concebido? Algunos físicos, como Novikov y Deutsch, sugirieron que este tipo de paradojas temporales se pueden evitar mediante el principio de autoconsistencia de Novikov o una variación de la interpretación de muchos mundos con mundos que interactúan.

Relatividad general

El viaje en el tiempo al pasado es teóricamente posible en ciertas geometrías del espacio-tiempo de la relatividad general que permiten viajar más rápido que la velocidad de la luz, como las cuerdas cósmicas, los agujeros de gusano atravesables y las unidades de Alcubierre. La teoría de la relatividad general sugiere una base científica para la posibilidad de viajar hacia atrás en el tiempo en ciertos escenarios inusuales, aunque los argumentos de la gravedad semiclásica sugieren que cuando los efectos cuánticos se incorporan a la relatividad general, estas lagunas pueden cerrarse. Estos argumentos semiclásicos llevaron a Stephen Hawking a formular la conjetura de protección de la cronología, sugiriendo que las leyes fundamentales de la naturaleza impiden viajar en el tiempo.pero los físicos no pueden llegar a un juicio definitivo sobre el tema sin una teoría de la gravedad cuántica para unir la mecánica cuántica y la relatividad general en una teoría completamente unificada.

Diferentes geometrías del espacio-tiempo

La teoría de la relatividad general describe el universo bajo un sistema de ecuaciones de campo que determinan la métrica, o función de distancia, del espacio-tiempo. Existen soluciones exactas para estas ecuaciones que incluyen curvas cerradas similares al tiempo, que son líneas del mundo que se intersecan entre sí; algún punto en el futuro causal de la línea del mundo también está en su pasado causal, una situación que puede describirse como un viaje en el tiempo. Tal solución fue propuesta por primera vez por Kurt Gödel, una solución conocida como la métrica de Gödel, pero su solución (y la de otros) requiere que el universo tenga características físicas que no parece tener, como la rotación y la falta de expansión del Hubble. Todavía se está investigando si la relatividad general prohíbe las curvas cerradas similares al tiempo para todas las condiciones realistas.

Agujeros de gusano

Los agujeros de gusano son un hipotético espaciotiempo deformado permitido por las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein.Una máquina propuesta para viajar en el tiempo usando un agujero de gusano atravesable funcionaría hipotéticamente de la siguiente manera: un extremo del agujero de gusano se acelera a una fracción significativa de la velocidad de la luz, tal vez con algún sistema de propulsión avanzado, y luego se lleva de vuelta al punto de origen. Alternativamente, otra forma es tomar una entrada del agujero de gusano y moverla dentro del campo gravitatorio de un objeto que tiene una gravedad mayor que la otra entrada, y luego devolverlo a una posición cercana a la otra entrada. Para ambos métodos, la dilatación del tiempo hace que el extremo del agujero de gusano que se ha movido haya envejecido menos o se haya vuelto "más joven" que el extremo estacionario visto por un observador externo; sin embargo, el tiempo se conecta de manera diferente a través del agujero de gusano que afueraél, de modo que los relojes sincronizados en cualquier extremo del agujero de gusano siempre permanecerán sincronizados como los ve un observador que pasa a través del agujero de gusano, sin importar cómo se muevan los dos extremos. Esto significa que un observador que ingrese al extremo "más joven" saldrá del extremo "más viejo" en un momento en que tenía la misma edad que el extremo "más joven", retrocediendo efectivamente en el tiempo como lo ve un observador desde el exterior. Una limitación significativa de una máquina del tiempo de este tipo es que solo es posible retroceder en el tiempo hasta la creación inicial de la máquina; en esencia, es más un camino a través del tiempo que un dispositivo que se mueve en sí mismo a través del tiempo, y no permitiría que la tecnología en sí retrocediera en el tiempo.

Según las teorías actuales sobre la naturaleza de los agujeros de gusano, la construcción de un agujero de gusano atravesable requeriría la existencia de una sustancia con energía negativa, a menudo denominada "materia exótica". Más técnicamente, el espacio-tiempo del agujero de gusano requiere una distribución de energía que viola varias condiciones de energía, como la condición de energía nula junto con las condiciones de energía débil, fuerte y dominante. Sin embargo, se sabe que los efectos cuánticos pueden conducir a pequeñas violaciones medibles de la condición de energía nula, y muchos físicos creen que la energía negativa requerida puede ser posible debido al efecto Casimir en la física cuántica.Aunque los primeros cálculos sugirieron que se requeriría una gran cantidad de energía negativa, los cálculos posteriores mostraron que la cantidad de energía negativa puede hacerse arbitrariamente pequeña.

En 1993, Matt Visser argumentó que las dos bocas de un agujero de gusano con tal diferencia de reloj inducida no podrían unirse sin inducir un campo cuántico y efectos gravitacionales que harían que el agujero de gusano colapsara o que las dos bocas se repelieran entre sí. Debido a esto, las dos bocas no se pudieron acercar lo suficiente como para que se produjera una violación de la causalidad. Sin embargo, en un artículo de 1997, Visser planteó la hipótesis de que una configuración compleja de "anillo romano" (llamado así por Tom Roman) de un número N de agujeros de gusano dispuestos en un polígono simétrico aún podría actuar como una máquina del tiempo, aunque concluye que esto es más probable. una falla en la teoría clásica de la gravedad cuántica en lugar de una prueba de que la violación de la causalidad es posible.

Otros enfoques basados ​​en la relatividad general

Otro enfoque implica un cilindro giratorio denso generalmente denominado cilindro Tipler, una solución GR descubierta por Willem Jacob van Stockum en 1936 y Kornel Lanczos en 1924, pero que no se reconoce que permita curvas temporales cerradas.hasta un análisis de Frank Tipler en 1974. Si un cilindro es infinitamente largo y gira lo suficientemente rápido sobre su eje largo, entonces una nave espacial que vuela alrededor del cilindro en una trayectoria en espiral podría viajar hacia atrás en el tiempo (o hacia adelante, dependiendo de la dirección de su movimiento). espiral). Sin embargo, la densidad y la velocidad requeridas son tan grandes que la materia ordinaria no es lo suficientemente fuerte para construirlo. Se podría construir un dispositivo similar a partir de una cuerda cósmica, pero no se sabe que exista ninguno, y no parece posible crear una nueva cuerda cósmica. El físico Ronald Mallett está intentando recrear las condiciones de un agujero negro giratorio con láseres de anillo, para doblar el espacio-tiempo y permitir el viaje en el tiempo.

Una objeción más fundamental a los esquemas de viaje en el tiempo basados ​​en cilindros giratorios o cuerdas cósmicas ha sido presentada por Stephen Hawking, quien demostró un teorema que muestra que, según la relatividad general, es imposible construir una máquina del tiempo de un tipo especial (una "máquina del tiempo con el horizonte de Cauchy generado de forma compacta") en una región donde se cumple la condición de energía débil, lo que significa que la región no contiene materia con densidad de energía negativa (materia exótica). Soluciones como la de Tipler suponen cilindros de longitud infinita, que son más fáciles de analizar matemáticamente, y aunque Tipler sugirió que un cilindro finito podría producir curvas temporales cerradas si la velocidad de rotación fuera lo suficientemente rápida,él no probó esto. Pero Hawking señala que debido a su teorema, "¡no se puede hacer con una densidad de energía positiva en todas partes! Puedo probar que para construir una máquina del tiempo finita, se necesita energía negativa".Este resultado proviene del artículo de Hawking de 1992 sobre la conjetura de protección de la cronología, donde examina "el caso de que las violaciones de causalidad aparezcan en una región finita del espacio-tiempo sin singularidades de curvatura" y demuestra que "habrá un horizonte de Cauchy que se genera de forma compacta y que en general contiene una o más geodésicas nulas cerradas que serán incompletas. Se pueden definir cantidades geométricas que miden el impulso de Lorentz y el aumento del área al dar la vuelta a estas geodésicas nulas cerradas. Si la violación de la causalidad se desarrolló a partir de una superficie inicial no compacta, la energía débil promediada condición debe ser violada en el horizonte de Cauchy”.Este teorema no descarta la posibilidad de viajar en el tiempo por medio de máquinas del tiempo con los horizontes de Cauchy generados de forma no compacta (como la máquina del tiempo Deutsch-Politzer) o en regiones que contienen materia exótica, que se utilizaría para agujeros de gusano transitables o la impulsión de Alcubierre y el agujero negro.

Física cuántica

Teorema de no comunicación

Cuando una señal se envía desde un lugar y se recibe en otro lugar, mientras la señal se mueva a la velocidad de la luz o más lentamente, las matemáticas de la simultaneidad en la teoría de la relatividad muestran que todos los marcos de referencia coinciden en que el evento de transmisión sucedió antes del evento-recepción. Cuando la señal viaja más rápido que la luz, se recibe antes de enviarse, en todos los marcos de referencia. Se podría decir que la señal retrocedió en el tiempo. Este escenario hipotético a veces se denomina antiteléfono taquiónico.

Los fenómenos de la mecánica cuántica, como la teletransportación cuántica, la paradoja EPR o el entrelazamiento cuántico, podrían parecer que crean un mecanismo que permite una comunicación más rápida que la luz (FTL) o el viaje en el tiempo y, de hecho, algunas interpretaciones de la mecánica cuántica como el Bohm La interpretación supone que alguna información se intercambia instantáneamente entre las partículas para mantener las correlaciones entre las partículas. Einstein se refirió a este efecto como "acción espeluznante a distancia".

Sin embargo, el hecho de que la causalidad se mantenga en la mecánica cuántica es un resultado riguroso en las modernas teorías cuánticas de campos y, por lo tanto, las teorías modernas no permiten el viaje en el tiempo ni la comunicación FTL. En cualquier caso específico en el que se haya reclamado FTL, un análisis más detallado ha demostrado que para obtener una señal, también se debe usar alguna forma de comunicación clásica. El teorema de no comunicación también proporciona una prueba general de que el entrelazamiento cuántico no se puede utilizar para transmitir información más rápido que las señales clásicas.

Interpretación de muchos mundos interactivos

Una variación de la interpretación de muchos mundos (MWI) de Hugh Everett de la mecánica cuántica proporciona una resolución a la paradoja del abuelo que implica que el viajero en el tiempo llegue a un universo diferente del que provino; se ha argumentado que dado que el viajero llega a la historia de un universo diferente y no a su propia historia, este no es un viaje en el tiempo "genuino". La interpretación aceptada de muchos mundos sugiere que todos los eventos cuánticos posibles pueden ocurrir en historias mutuamente excluyentes. Sin embargo, algunas variaciones permiten que diferentes universos interactúen. Este concepto se usa con mayor frecuencia en la ciencia ficción, pero algunos físicos como David Deutsch han sugerido que un viajero en el tiempo debería terminar en una historia diferente a la que comenzó.Por otro lado, Stephen Hawking ha argumentado que incluso si el MWI es correcto, deberíamos esperar que cada viajero en el tiempo experimente una única historia autoconsistente, de modo que los viajeros en el tiempo permanezcan dentro de su propio mundo en lugar de viajar a uno diferente. El físico Allen Everett argumentó que el enfoque de Deutsch "implica modificar los principios fundamentales de la mecánica cuántica; ciertamente va más allá de simplemente adoptar el MWI". Everett también argumenta que incluso si el enfoque de Deutsch es correcto, implicaría que cualquier objeto macroscópico compuesto de múltiples partículas se dividiría al viajar atrás en el tiempo a través de un agujero de gusano, con diferentes partículas emergiendo en diferentes mundos.

Resultados experimentales

Ciertos experimentos realizados dan la impresión de una causalidad inversa, pero no la muestran bajo un examen más detenido.

El experimento del borrador cuántico de elección retrasada realizado por Marlan Scully involucra pares de fotones entrelazados que se dividen en "fotones de señal" y "fotones inactivos", con los fotones de señal emergiendo de una de dos ubicaciones y su posición luego medida como en la doble rendija. experimento. Dependiendo de cómo se mida el fotón inactivo, el experimentador puede aprender de cuál de las dos ubicaciones surgió el fotón de la señal o "borrar" esa información. Aunque los fotones de la señal se pueden medir antes de que se haya elegido los fotones inactivos, la elección parece determinar retroactivamente si se observa o no un patrón de interferencia cuando se correlacionan las mediciones de los fotones inactivos con los fotones de la señal correspondiente. Sin embargo, Dado que la interferencia se puede observar solo después de que se miden los fotones inactivos y se correlacionan con los fotones de la señal, los experimentadores no tienen forma de saber qué elección se hará de antemano simplemente mirando los fotones de la señal, solo recopilando información clásica de todo el sistema; así se preserva la causalidad.

El experimento de Lijun Wang también podría mostrar una violación de la causalidad, ya que hizo posible enviar paquetes de ondas a través de un bulbo de gas de cesio de tal manera que el paquete parecía salir del bulbo 62 nanosegundos antes de su entrada, pero un paquete de ondas no lo es. un solo objeto bien definido, sino más bien una suma de múltiples ondas de diferentes frecuencias (consulte el análisis de Fourier), y el paquete puede parecer que se mueve más rápido que la luz o incluso hacia atrás en el tiempo, incluso si ninguna de las ondas puras en la suma lo hace. Este efecto no se puede utilizar para enviar ninguna materia, energía o información más rápido que la luz, por lo que se entiende que este experimento tampoco viola la causalidad.

Los físicos Günter Nimtz y Alfons Stahlhofen, de la Universidad de Koblenz, afirman haber violado la teoría de la relatividad de Einstein al transmitir fotones a una velocidad superior a la de la luz. Dicen que han llevado a cabo un experimento en el que los fotones de microondas viajaron "instantáneamente" entre un par de prismas que se habían movido hasta 3 pies (0,91 m) de distancia, utilizando un fenómeno conocido como tunelización cuántica. Nimtz le dijo a New Scientistrevista: "Por el momento, esta es la única violación de la relatividad especial que conozco". Sin embargo, otros físicos dicen que este fenómeno no permite que la información se transmita más rápido que la luz. Aephraim Steinberg, un experto en óptica cuántica de la Universidad de Toronto, Canadá, usa la analogía de un tren que viaja de Chicago a Nueva York, pero deja vagones de tren en cada estación a lo largo del camino, de modo que el centro del tren avanza en cada parada; de esta manera, la velocidad del centro del tren excede la velocidad de cualquiera de los vagones individuales.

Shengwang Du afirma en una revista revisada por pares haber observado precursores de fotones individuales, y dice que viajan a una velocidad no superior a c en el vacío. Su experimento involucró luz lenta así como pasar la luz a través del vacío. Generó dos fotones individuales, pasando uno a través de átomos de rubidio que habían sido enfriados con un láser (reduciendo así la velocidad de la luz) y pasando uno a través del vacío. En ambas ocasiones, aparentemente, los precursores precedieron a los cuerpos principales de los fotones, y el precursor viajó en c en el vacío. Según Du, esto implica que no hay posibilidad de que la luz viaje más rápido que cy, por lo tanto, no hay posibilidad de violar la causalidad.

Ausencia de viajeros en el tiempo del futuro.

Muchos han argumentado que la ausencia de viajeros en el tiempo del futuro demuestra que tal tecnología nunca se desarrollará, sugiriendo que es imposible. Esto es análogo a la paradoja de Fermi relacionada con la ausencia de evidencia de vida extraterrestre. Así como la ausencia de visitantes extraterrestres no prueba categóricamente que no existen, la ausencia de viajeros en el tiempo no prueba que viajar en el tiempo sea físicamente imposible; puede ser que viajar en el tiempo sea físicamente posible pero nunca se desarrolle o se use con cautela. Carl Sagan sugirió una vez la posibilidad de que los viajeros del tiempo pudieran estar aquí, pero están ocultando su existencia o no son reconocidos como viajeros del tiempo.Algunas versiones de la relatividad general sugieren que el viaje en el tiempo solo podría ser posible en una región del espacio-tiempo que está deformada de cierta manera y, por lo tanto, los viajeros en el tiempo no podrían viajar a regiones anteriores en el espacio-tiempo, antes de que existiera esta región. Stephen Hawking afirmó que esto explicaría por qué el mundo aún no ha sido invadido por "turistas del futuro".

Se han llevado a cabo varios experimentos para tratar de atraer a los futuros humanos, que podrían inventar la tecnología del viaje en el tiempo, para que regresen y se lo demuestren a la gente del presente. Eventos como el Día del destino de Perth o la Convención de viajeros en el tiempo del MIT publicitaron fuertemente "anuncios" permanentes de una hora y lugar de reunión para que los futuros viajeros en el tiempo se reúnan. En 1982, un grupo en Baltimore, Maryland, identificándose como los Krononautas, organizó un evento de este tipo dando la bienvenida a los visitantes del futuro.Estos experimentos solo tenían la posibilidad de generar un resultado positivo que demostrara la existencia del viaje en el tiempo, pero hasta ahora han fallado; no se sabe que ningún viajero en el tiempo haya asistido a ninguno de los eventos. Algunas versiones de la interpretación de muchos mundos se pueden usar para sugerir que los humanos del futuro han viajado en el tiempo, pero han viajado de regreso al momento y lugar del encuentro en un universo paralelo.

Dilatación del tiempo

Hay una gran cantidad de evidencia observable para la dilatación del tiempo en la relatividad especial y la dilatación del tiempo gravitacional en la relatividad general, por ejemplo, en la famosa y fácil de replicar observación de la descomposición de los muones atmosféricos. La teoría de la relatividad establece que la velocidad de la luz es invariable para todos los observadores en cualquier marco de referencia; es decir, siempre es lo mismo. La dilatación del tiempo es una consecuencia directa de la invariancia de la velocidad de la luz. La dilatación del tiempo puede considerarse en un sentido limitado como "viaje en el tiempo hacia el futuro": una persona puede usar la dilatación del tiempo para que pase una pequeña cantidad de tiempo propio, mientras que una gran cantidad de tiempo propio pasa en otra parte. Esto se puede lograr viajando a velocidades relativistas o mediante los efectos de la gravedad.

Para dos relojes idénticos que se mueven uno respecto al otro sin acelerar, cada reloj mide que el otro avanza más lento. Esto es posible debido a la relatividad de la simultaneidad. Sin embargo, la simetría se rompe si un reloj acelera, lo que permite que pase menos tiempo apropiado para un reloj que para el otro. La paradoja de los gemelos describe esto: un gemelo permanece en la Tierra, mientras que el otro sufre una aceleración a una velocidad relativista a medida que viajan al espacio, dan la vuelta y viajan de regreso a la Tierra; el gemelo que viaja envejece menos que el gemelo que se quedó en la Tierra, debido a la dilatación del tiempo experimentada durante su aceleración. La relatividad general trata los efectos de la aceleración y los efectos de la gravedad como equivalentes, y muestra que la dilatación del tiempo también ocurre en los pozos de gravedad, con un reloj más profundo en el pozo que funciona más lentamente;

Una máquina del tiempo que utilice este principio podría ser, por ejemplo, una capa esférica con un diámetro de cinco metros y la masa de Júpiter. Una persona en su centro viajará hacia adelante en el tiempo a una velocidad cuatro veces más lenta que la de los observadores distantes. No se espera que comprimir la masa de un planeta grande en una estructura tan pequeña esté dentro de las capacidades tecnológicas de la humanidad en un futuro próximo. Con las tecnologías actuales, solo es posible hacer que un viajero humano envejezca menos que sus compañeros en la Tierra unos pocos milisegundos después de unos cientos de días de viaje espacial.

Filosofía

Los filósofos han discutido la naturaleza del tiempo desde al menos la época de la antigua Grecia; por ejemplo, Parménides presentó la opinión de que el tiempo es una ilusión. Siglos después, Isaac Newton apoyó la idea del tiempo absoluto, mientras que su contemporáneo Gottfried Wilhelm Leibniz sostenía que el tiempo es sólo una relación entre eventos y no puede expresarse de manera independiente. Este último enfoque finalmente dio lugar al espacio-tiempo de la relatividad.

Presentismo vs eternismo

Muchos filósofos han argumentado que la relatividad implica el eternismo, la idea de que el pasado y el futuro existen en un sentido real, no solo como cambios que ocurrieron o ocurrirán en el presente. El filósofo de la ciencia Dean Rickles no está de acuerdo con algunas calificaciones, pero señala que "el consenso entre los filósofos parece ser que la relatividad especial y general son incompatibles con el presentismo". Algunos filósofos ven el tiempo como una dimensión igual a las dimensiones espaciales, que los eventos futuros "ya están allí" en el mismo sentido en que existen diferentes lugares y que no hay un flujo objetivo de tiempo; sin embargo, esta opinión es discutida.

El presentismo es una escuela de filosofía que sostiene que el futuro y el pasado existen solo como cambios que ocurrieron o ocurrirán en el presente, y no tienen una existencia real propia. Desde este punto de vista, viajar en el tiempo es imposible porque no hay futuro o pasado al que viajar. Keller y Nelson han argumentado que incluso si los objetos pasados ​​y futuros no existen, aún puede haber verdades definitivas sobre eventos pasados ​​y futuros y, por lo tanto, es posible que una verdad futura sobre un viajero en el tiempo que decide viajar de regreso a la fecha presente podría explicar la apariencia real del viajero en el tiempo en el presente; estos puntos de vista son cuestionados por algunos autores.

El presentismo en el espacio-tiempo clásico considera que solo existe el presente; esto no es conciliable con la relatividad especial, que se muestra en el siguiente ejemplo: Alice y Bob son observadores simultáneos del evento O. Para Alice, algún evento E es simultáneo con O, pero para Bob, el evento E está en el pasado o en el futuro. Por lo tanto, Alice y Bob no están de acuerdo sobre lo que existe en el presente, lo que contradice el presentismo clásico. El "presentismo aquí-ahora" intenta reconciliar esto reconociendo únicamente el tiempo y el espacio de un solo punto; esto es insatisfactorio porque los objetos que van y vienen del "aquí-ahora" alternan entre lo real y lo irreal, además de la falta de un "aquí-ahora" privilegiado que sería el presente "real". El "presentismo relativizado" reconoce que existen infinitos marcos de referencia, cada uno de ellos con un conjunto diferente de eventos simultáneos, lo que hace imposible distinguir un solo presente "real", y por lo tanto, o todos los eventos en el tiempo son reales —desdibujando la diferencia entre presentismo y eternismo— o cada marco de referencia existe en su propia realidad. Las opciones para el presentismo en relatividad especial parecen estar agotadas, pero Gödel y otros sospechan que el presentismo puede ser válido para algunas formas de relatividad general.Generalmente, la idea de tiempo y espacio absolutos se considera incompatible con la relatividad general; no existe una verdad universal sobre la posición absoluta de los eventos que ocurren en diferentes momentos y, por lo tanto, no hay forma de determinar qué punto en el espacio en un momento está en la "misma posición" universal en otro momento, y todos los sistemas de coordenadas están en pie de igualdad dada por el principio de invariancia del difeomorfismo.

La paradoja del abuelo

Una objeción común a la idea de viajar en el tiempo es la paradoja del abuelo o el argumento del autoinfanticidio. Si uno pudiera retroceder en el tiempo, se producirían inconsistencias y contradicciones si el viajero en el tiempo cambiara algo; hay una contradicción si el pasado se vuelve diferente de como es. La paradoja se describe comúnmente con una persona que viaja al pasado y mata a su propio abuelo, impide la existencia de su padre o madre, y por lo tanto su propia existencia. Los filósofos se preguntan si estas paradojas demuestran que el viaje en el tiempo es imposible. Algunos filósofos responden a las paradojas argumentando que podría darse el caso de que viajar hacia atrás en el tiempo sea posible, pero que en realidad sería imposible hacerlo.cambiar el pasado de alguna manera, una idea similar al principio de autoconsistencia propuesto por Novikov en física.

Paradoja ontológica

Composibilidad

De acuerdo con la teoría filosófica de la composibilidad, lo que puede suceder, por ejemplo, en el contexto de un viaje en el tiempo, debe sopesarse frente al contexto de todo lo relacionado con la situación. Si el pasado es de cierta manera, no es posible que sea de otra manera. Lo que puede suceder cuando un viajero en el tiempo visita el pasado se limita a lo que sucedió, para evitar contradicciones lógicas.

Principio de autoconsistencia

El principio de autoconsistencia de Novikov, llamado así por Igor Dmitrievich Novikov, establece que cualquier acción realizada por un viajero en el tiempo o por un objeto que viaja atrás en el tiempo fue parte de la historia todo el tiempo y, por lo tanto, es imposible que el viajero en el tiempo "cambie". " la historia de cualquier manera. Sin embargo, las acciones del viajero en el tiempo pueden ser la causa de eventos en su propio pasado, lo que conduce al potencial de causalidad circular, a veces llamada paradoja de predestinación, paradoja ontológica o paradoja de arranque. El término paradoja bootstrap fue popularizado por la historia de Robert A. Heinlein "By His Bootstraps".El principio de autoconsistencia de Novikov propone que las leyes locales de la física en una región del espacio-tiempo que contiene viajeros en el tiempo no pueden ser diferentes de las leyes locales de la física en cualquier otra región del espacio-tiempo.

El filósofo Kelley L. Ross argumenta en "Time Travel Paradoxes" que en un escenario que involucra un objeto físico cuya línea de mundo o historia forma un ciclo cerrado en el tiempo, puede haber una violación de la segunda ley de la termodinámica. Ross usa la película Somewhere in Timecomo ejemplo de tal paradoja ontológica, donde se le da un reloj a una persona, y 60 años más tarde el mismo reloj se trae atrás en el tiempo y se le da al mismo personaje. Ross afirma que la entropía del reloj aumentará y que el reloj llevado al pasado se desgastará más con cada repetición de su historia. Los físicos modernos entienden que la segunda ley de la termodinámica es una ley estadística, por lo que la entropía decreciente y la entropía no creciente no son imposibles, solo improbables. Además, la entropía aumenta estadísticamente en los sistemas que están aislados, por lo que los sistemas no aislados, como un objeto, que interactúa con el mundo exterior, pueden desgastarse menos y disminuir en entropía, y es posible que un objeto cuya línea de mundo forme un circuito cerrado para estar siempre en las mismas condiciones en el mismo punto de su historia.

En 2005, Daniel Greenberger y Karl Svozil propusieron que la teoría cuántica ofrece un modelo para viajar en el tiempo en el que el pasado debe ser autoconsistente.

En ficción

Los temas de viajes en el tiempo en la ciencia ficción y los medios se pueden agrupar en tres categorías: línea de tiempo inmutable; línea de tiempo mutable; e historias alternas, como en la interpretación de muchos mundos interactuando. El término no científico línea de tiempo se usa a menudo para referirse a todos los eventos físicos en la historia, de modo que cuando se cambian los eventos, se describe que el viajero en el tiempo está creando una nueva línea de tiempo.