"Si uno presenta una solicitud de subvención de investigación para trabajar en viajes en el tiempo, se desestima de inmediato, "escribe el físico Stephen Hawking en su libro póstumo Respuestas breves a las grandes preguntas . Él estaba en lo correcto. Pero también tenía razón en que preguntar si es posible viajar en el tiempo es una "cuestión muy seria" que aún puede abordarse científicamente.

Argumentando que nuestro entendimiento actual no puede descartarlo, Hawking, parece, fue cautelosamente optimista. ¿A dónde nos lleva esto? No podemos construir una máquina del tiempo hoy, pero ¿podríamos en el futuro?

Comencemos con nuestra experiencia diaria. Damos por sentado la capacidad de llamar a nuestros amigos y familiares donde sea que estén en el mundo para averiguar qué están haciendo. ahora . Pero esto es algo que nunca podremos saber realmente. Las señales que llevan sus voces e imágenes viajan incomprensiblemente rápido, pero todavía se necesita un tiempo finito para que esas señales nos lleguen.

Nuestra incapacidad para acceder al "ahora" de alguien que está lejos está en el corazón de las teorías del espacio y el tiempo de Albert Einstein.

Velocidad de la luz

Einstein nos dijo que el espacio y el tiempo son parte de una cosa, el espacio-tiempo, y que deberíamos estar tan dispuestos a pensar en las distancias en el tiempo como en las distancias en el espacio. Por extraño que parezca, felizmente respondemos "alrededor de dos horas y media", cuando alguien pregunta qué tan lejos está Birmingham de Londres. Lo que queremos decir es que el viaje toma tanto tiempo a una velocidad promedio de 50 millas por hora.

Matemáticamente, nuestra declaración equivale a decir que Birmingham está a unas 125 millas de Londres. Como escriben los físicos Brian Cox y Jeff Forshaw en su libro ¿Por qué E =mc² ?, el tiempo y la distancia "se pueden intercambiar usando algo que tenga la moneda de una velocidad". El salto intelectual de Einstein fue suponer que el tipo de cambio de un tiempo a una distancia en el espacio-tiempo es universal, y es la velocidad de la luz.

La velocidad de la luz es la más rápida que puede viajar cualquier señal, poniendo un límite fundamental a la rapidez con la que podemos saber lo que está sucediendo en otras partes del universo. Esto nos da "causalidad", la ley de que los efectos siempre deben producirse. después sus causas. Es una seria espina teórica en el costado de los protagonistas que viajan en el tiempo. Para mí, viajar atrás en el tiempo y poner en marcha eventos que impiden mi nacimiento es anteponer el efecto (yo) a la causa (mi nacimiento).

Ahora, si la velocidad de la luz es universal, debemos medirlo para que sea el mismo - 299, 792, 458 metros por segundo en el vacío, por muy rápido que nos estemos moviendo. Einstein se dio cuenta de que la consecuencia de que la velocidad de la luz sea absoluta es que el espacio y el tiempo en sí no pueden serlo. Y resulta que los relojes en movimiento deben marcar más lento que los estacionarios.

Cuanto más rápido te muevas, más lento el tic-tac de su reloj en relación con los que está pasando. La palabra "relativo" es clave:el tiempo parecerá pasar normalmente para usted. Para todos los que se quedan quietos sin embargo, estarás en cámara lenta. Si fueras a moverte a la velocidad de la luz, parecerías congelado en el tiempo, en lo que a ti respecta, todos los demás estarían en avance rápido.

¿Y qué si viajáramos? más rápido que la luz, ¿Corrirá el tiempo hacia atrás como nos ha enseñado la ciencia ficción?

Desafortunadamente, se necesita energía infinita para acelerar a un ser humano a la velocidad de la luz, mucho menos más allá de ella. Pero incluso si pudiéramos el tiempo no correría simplemente hacia atrás. En lugar de, ya no tendría sentido hablar de adelante y atrás en absoluto. Se violaría la ley de causalidad y el concepto de causa y efecto perdería su significado.

Agujeros de gusano

Einstein también nos dijo que la fuerza de la gravedad es una consecuencia de la forma en que la masa deforma el espacio y el tiempo. Cuanta más masa aprietemos en una región del espacio, cuanto más se deforma el espacio-tiempo y más lento el tictac de los relojes cercanos. Si exprimimos suficiente masa, el espacio-tiempo se deforma tanto que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción gravitacional y se forma un agujero negro. Y si se acercara al borde del agujero negro, su horizonte de eventos, su reloj marcaría infinitamente lento en relación con los que están lejos de él.

Entonces, ¿podríamos deformar el espacio-tiempo de la manera correcta para volver a cerrarlo sobre sí mismo y viajar en el tiempo?

La respuesta es tal vez y la deformación que necesitamos es un agujero de gusano atravesable. Pero también necesitamos producir regiones de densidad energética negativa para estabilizarla, y la física clásica del siglo XIX lo impide. La teoría moderna de la mecánica cuántica, sin embargo, tal vez no.

Según la mecánica cuántica, el espacio vacío no está vacío. En lugar de, está lleno de pares de partículas que aparecen y desaparecen. Si podemos crear una región en la que aparezcan y salgan menos pares que en cualquier otro lugar, entonces esta región tendrá una densidad de energía negativa.

Sin embargo, Encontrar una teoría consistente que combine la mecánica cuántica con la teoría de la gravedad de Einstein sigue siendo uno de los mayores desafíos de la física teórica. Un candidato, La teoría de cuerdas (más precisamente la teoría M) puede ofrecer otra posibilidad.

La teoría M requiere que el espacio-tiempo tenga 11 dimensiones:la del tiempo y tres del espacio en el que nos movemos y siete más, acurrucado invisiblemente pequeño. ¿Podríamos usar estas dimensiones espaciales adicionales para reducir el espacio y el tiempo? Hawking, por lo menos, tenía esperanzas.

Guardando la historia

Entonces, ¿es realmente posible viajar en el tiempo? Nuestro conocimiento actual no puede descartarlo, pero la respuesta probablemente sea no.

Las teorías de Einstein no logran describir la estructura del espacio-tiempo a escalas increíblemente pequeñas. Y aunque las leyes de la naturaleza a menudo pueden estar completamente en desacuerdo con nuestra experiencia diaria, son siempre autoconsistente, dejando poco espacio para las paradojas que abundan cuando nos metemos con la causa y el efecto en la visión de la ciencia ficción sobre los viajes en el tiempo.

A pesar de su optimismo juguetón, Hawking reconoció que las leyes de la física no descubiertas que algún día reemplazarán a las de Einstein pueden conspirar para evitar que objetos grandes como usted y yo saltemos casualmente (no causalmente) de un lado a otro a través del tiempo. Llamamos a este legado su "conjetura de protección cronológica".

Ya sea que el futuro tenga o no máquinas del tiempo reservadas, podemos consolarnos sabiendo que cuando escalamos una montaña o corremos en nuestros autos, cambiamos cómo pasa el tiempo.

Entonces, este "finge ser un día de viajero en el tiempo" (8 de diciembre), recuerda que ya lo eres, pero no de la manera que esperas.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.