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    Uso de TARDIS para viajar matemáticamente a través del tiempo
    Marty y Albert reflexionan sobre las complejidades del viaje en el tiempo. UNIVERSAL / SHIRLAINE FORREST / BETTMANN / GETTY

    ¿Alguna vez seremos capaces de viajar en el tiempo? Bien, según una nueva teoría matemática, podría ser posible, suponiendo que podamos encontrar algún asunto exótico.

    Desde que H. G. Wells popularizó el concepto de máquina del tiempo con su novela de 1895, la cultura popular ha estado fascinada con la idea de construir una máquina que pudiera deslizarse mágicamente a través de la historia. Cuando Wells escribió "La máquina del tiempo, "la ciencia veía el tiempo como un río implacable, siempre fluyendo hacia adelante a un ritmo constante.

    Luego, más de 20 años después, Albert Einstein cambió nuestra visión del universo al presentarle al mundo su revolucionaria teoría de la relatividad general. Repentinamente, nos dimos cuenta de que el espacio y el tiempo no eran tan rígidos como predijeron las teorías clásicas. En el universo de Einstein, el espacio y el tiempo se unifican para crear espacio-tiempo y se puede deformar, doblarse e incluso crear ondas, un fenómeno conocido como ondas gravitacionales.

    La relatividad general abrió las compuertas a las posibilidades de viajar en el tiempo. En 1949, El matemático Kurt Gödel le presentó a Einstein el primer modelo matemático dentro del cual un universo en rotación puede permitir viajar en el tiempo. Más recientemente, físicos como Kip Thorne han propuesto el uso de agujeros de gusano (otra predicción de la relatividad general) para facilitar el viaje en el tiempo.

    En 2013, Ben Tippett y su colega David Tsang formularon un modelo matemático para viajar en el tiempo. El método se llamó TARDIS.

    Por supuesto, el nombre "TARDIS", un acrónimo de dominios retrógrados acausales transitables en el espacio-tiempo, no fue una coincidencia.

    "Mi trabajo en esto comenzó alrededor del 50 aniversario de 'Doctor Who, '"dice Tippett, quien trabaja como instructor de matemáticas y física en la Universidad de Columbia Británica. "He estado analizando y reescribiendo el periódico los fines de semana y durante las vacaciones desde entonces, y finalmente lo publiqué ".

    Publicado en la revista Classical and Quantum Gravity, TARDIS describe una forma diferente de ver la dimensión del tiempo en sí y cómo podría manipularse para crear una máquina del tiempo - o, por lo menos, una construcción matemática de un hipotético máquina del tiempo.

    Espacio y tiempo

    Aunque Einstein unificó el espacio y el tiempo hace más de un siglo, con demasiada frecuencia vemos el tiempo como una dimensión separada, señala Tippett, un experto en relatividad general.

    Una forma común de pensar en el espacio-tiempo es imaginar una lámina de goma suspendida. Si hace rodar un objeto pesado, como una bola de boliche, a través de la sábana, la hoja se deformará alrededor de la masa. Este es uno de los principios clave de la relatividad general; la curvatura del espacio-tiempo (la goma deformada) alrededor de objetos masivos (bola de boliche) crea gravedad. Cuanto mayor sea la masa, cuanto mayores son los efectos gravitacionales sobre el espacio-tiempo. Por tanto, la masa y la gravedad están íntimamente relacionadas.

    Este modelo puede ser una excelente manera de imaginar cómo las tres dimensiones del espacio se deforman por la masa, pero ¿y el tiempo?

    Las cuatro dimensiones, las tres dimensiones del espacio y una del tiempo, deben verse como un continuo espacio-tiempo. En este caso, no son solo las tres dimensiones del espacio las que están deformadas; tiempo es, además.

    Por supuesto, nosotros ya saber esta. Para mantener los relojes de los satélites sincronizados con los relojes de la Tierra, Se debe incluir una pequeña corrección de los efectos de la relatividad general en el software de los satélites:los satélites orbitan la Tierra en un entorno de menor gravedad que en la superficie de la Tierra. Por lo tanto, el tiempo corre más lento (aunque infinitesimalmente) aquí abajo, profundo en el pozo gravitacional de la Tierra.

    Ahora lleve este razonamiento al extremo:imagine que tiene una hermana gemela que viaja valientemente hacia el horizonte de sucesos de un agujero negro, el punto en el que el espacio-tiempo está tan deformado que ni siquiera la luz puede escapar de la gravedad del agujero negro. A medida que se acerca al horizonte de eventos, el espacio-tiempo se vuelve cada vez más deformado, la gravedad aumenta y el tiempo se ralentiza . Suponiendo que su nave espacial tenga suficiente combustible, se retira antes de alcanzar el horizonte de sucesos y vuelve a la Tierra. Cuando ella regrese habiendo envejecido solo un día, no estás ahí para darle la bienvenida. Estas muerto. De hecho, la dilatación del tiempo fue tan extrema durante su misión que todos envejecieron y murieron, La civilización humana está extinta y la Tierra está invadida por cucarachas gigantes.

    Esta es una variación de lo que se conoce como la "paradoja de los gemelos".

    La necesidad de materia exótica

    En lugar de atravesar el espacio-tiempo (viajar a través de un agujero de gusano) o viajar cerca de un objeto increíblemente masivo para deformar el espacio-tiempo (un agujero negro), TARDIS requiere un tipo de curvatura espaciotemporal que la materia regular no puede producir. Según la relatividad general, grandes masas de materia regular solo pueden causar una curvatura gravitacionalmente atractiva. Según Tippett, la curvatura requerida para construir TARDIS solo se puede crear usando un extraño, y actualmente desconocido, tipo de materia conocida simplemente como "materia exótica" que tiene el efecto contrario.

    Si, en el futuro, encontramos este asunto exótico y averiguamos cómo aprovecharlo, la "máquina del tiempo" de la TARDIS podría enviar a un viajero del tiempo hacia atrás y hacia adelante en el tiempo. El viajero en el tiempo estaría contenido dentro de una burbuja de espacio-tiempo "normal" y luego se aplicaría materia exótica a la burbuja, haciéndolo viajar a través del espacio-tiempo en un gran, camino circular. El viajero dentro de la burbuja sentiría una aceleración constante durante su viaje. Cuanto más grande sea el círculo, cuanto más atrás y adelante en el tiempo irían.

    Pero hay una trampa.

    "Hasta donde yo entiendo, nunca hemos detectado, observado, o interactuó con materia exótica, "Tippett le dice a HowStuffWorks." La materia exótica es una clase de materia que es gravitacionalmente repulsiva, o más bien, provoca un tipo de curvatura del espacio-tiempo asociada con la gravedad que empuja las cosas, y nunca lo hemos visto ".

    ¿Paradojas en abundancia?

    Ahora, supongamos que superamos el problema de la materia exótica y logramos viajar en el tiempo, ¿Viajar atrás en el tiempo no causaría todo tipo de paradojas del continuo espacio-tiempo como "Regreso al futuro"? ¿Podría Marty viajar a 1955? De Verdad poner en peligro su propia vida al convertirse accidentalmente en el interés amoroso de su propia madre?

    Si viajar en el tiempo puede cambiar la historia, tal como predice la crisis existencial de Marty, tenemos una paradoja. En este caso, se conoce como la "paradoja del abuelo, "y es una buena manera de visualizar este problema. La paradoja básicamente pregunta:si viajaste en el tiempo y mataste a tu abuelo (o tu madre nunca termina casándose con tu padre biológico), dejarias de existir?

    "Como nos recuerda Doc Brown:la resolución de la paradoja del abuelo es pensar en cuatro dimensiones, "dice Tippett.

    Según la teoría de Einstein, todo pasado, la historia presente y futura se presenta en el espacio-tiempo, como hilos tejidos en un tapiz de cuatro dimensiones. Si retrocediste en el tiempo y conociste a tu yo más joven, una situación relativista llamada "curva de tiempo cerrada, "¿Podrías darle a tu yo más joven el Grays Sports Almanac, cambiando así drásticamente su futuro financiero?

    Para abordar esta paradoja, El físico teórico ruso Igor Novikov propuso que el universo tiene un sistema de seguridad y, mientras que podría permitir curvas cerradas en forma de tiempo (es decir, viajeros en el tiempo), el tapiz del espacio-tiempo no se puede cambiar por mucho que lo intentes. Siempre que intentes darle el almanaque a tu yo pasado, surgirá alguna situación para evitar que ocurra una paradoja. El universo se adaptará y contrarrestará su paradoja (y, francamente, imprudentes) acciones.

    "La paradoja del abuelo, en mi mente, se resuelve con la condición de autoconsistencia de Novikov:no se puede cambiar el pasado, "dice Tippett." Todos los eventos, Pasado y futuro, se establecen en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, y no puede cambiar.

    "Si bien un objeto puede interactuar con su propio pasado, no puede hacerlo de una manera que sea incompatible con su propia historia, " él añade.

    Tippett compara la idea con la trama de la película y serie de televisión "12 Monkeys":el universo te impedirá alterar los eventos históricos. Pero, él admite, probablemente no podríamos probar ninguna de estas hipótesis hasta que logremos viajar en el tiempo.

    Dicho eso aunque es una idea divertida para reflexionar, Es poco probable que se convierta un modelo matemático en una máquina del tiempo en pleno funcionamiento.

    "El énfasis aquí está en 'matemáticamente posible, pero físicamente improbable. Muy, muy, muy improbable, '", concluye Tippett.

    Eso es interesante

    El físico Stephen Hawking organizó una vez una fiesta para viajeros en el tiempo. Excepto que nadie apareció. Hawking no envió las invitaciones hasta después de la recepción, imaginando que las únicas personas que vendrían serían aquellas que pudieran viajar en el tiempo.

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