¿Una máquina del tiempo? El viaje al pasado es posible según este físico

¿Alguna vez has cometido un error que desearías poder deshacer? Corregir errores del pasado es una de las razones por las que encontramos tan fascinante el concepto de viajar en el tiempo. Como se representa a menudo en la ciencia ficción, con una máquina del tiempo, ya nada es permanente: siempre puedes regresar y cambiarlo. Pero, ¿ es realmente posible viajar en el tiempo en nuestro universo, o es solo ciencia ficción?

Nuestra comprensión moderna del tiempo y la causalidad proviene de la relatividad general. La teoría del físico teórico Albert Einstein combina el espacio y el tiempo en una sola entidad, “espacio-tiempo”, y proporciona una explicación notablemente compleja de cómo funcionan ambos, a un nivel que no tiene comparación con ninguna otra teoría establecida.

Esta teoría existe desde hace más de 100 años y se ha verificado experimentalmente con una precisión extremadamente alta, por lo que los físicos están bastante seguros de que proporciona una descripción precisa de la estructura causal de nuestro universo.

Durante décadas, los físicos han intentado utilizar la relatividad general para determinar si es posible viajar en el tiempo. Resulta que puedes escribir ecuaciones que describen viajes en el tiempo y son totalmente compatibles y consistentes con la relatividad. Pero la física no es matemática, y las ecuaciones no tienen sentido si no corresponden a nada en la realidad.

Hay dos problemas principales que nos hacen pensar que estas ecuaciones pueden ser poco realistas. El primer problema es práctico: construir una máquina del tiempo parece requerir materia exótica, que es materia con energía negativa. Toda la materia que vemos en nuestra vida diaria tiene energía positiva; la materia con energía negativa no es algo que puedas encontrar tirada por ahí. A partir de la mecánica cuántica, sabemos que, en teoría, esa materia puede crearse, pero en cantidades demasiado pequeñas y durante tiempos demasiado breves.

Sin embargo, no hay pruebas de que sea imposible crear materia exótica en cantidades suficientes. Además, se pueden descubrir otras ecuaciones que permitan viajar en el tiempo sin requerir materia exótica. Por lo tanto, este problema puede ser solo una limitación de nuestra tecnología actual o nuestra comprensión de la mecánica cuántica.

El otro problema principal es menos práctico, pero más significativo: es la observación de que el viaje en el tiempo parece contradecir la lógica, en forma de paradojas del viaje en el tiempo. Hay varios tipos de tales paradojas, pero las más problemáticas son las paradojas de consistencia.

Un tropo popular en la ciencia ficción, las paradojas de consistencia ocurren cada vez que hay un evento determinado que conduce a cambiar el pasado, pero el cambio en sí evita que este evento suceda en primer lugar.

Por ejemplo, considere un escenario en el que entro en mi máquina del tiempo, la uso para retroceder en el tiempo cinco minutos y destruyo la máquina tan pronto como llegue al pasado. Ahora que destruí la máquina del tiempo, me sería imposible usarla cinco minutos después.

Pero si no puedo usar la máquina del tiempo, entonces no puedo retroceder en el tiempo y destruirla. Por lo tanto, no se destruye, así que puedo retroceder en el tiempo y destruirlo. En otras palabras, la máquina del tiempo se destruye si y solo si no se destruye. Dado que no puede destruirse y no destruirse simultáneamente, este escenario es inconsistente y paradójico.

Hay un concepto erróneo común en la ciencia ficción de que las paradojas se pueden “crear”. Por lo general, se advierte a los viajeros del tiempo que no hagan cambios significativos en el pasado y que eviten encontrarse con su pasado por esta misma razón. Se pueden encontrar ejemplos de esto en muchas películas de viajes en el tiempo, como la trilogía Regreso al futuro.

Pero en física, una paradoja no es un evento que realmente pueda suceder, es un concepto puramente teórico que apunta hacia una inconsistencia en la teoría misma. En otras palabras, las paradojas de la consistencia no solo implican que viajar en el tiempo es un esfuerzo peligroso, sino que simplemente no puede ser posible.

Esta fue una de las motivaciones del físico teórico Stephen Hawking para formular su conjetura de protección de la cronología , que establece que viajar en el tiempo debería ser imposible. Sin embargo, esta conjetura hasta el momento sigue sin probarse. Además, el universo sería un lugar mucho más interesante si en lugar de eliminar los viajes en el tiempo debido a las paradojas, pudiéramos eliminar las paradojas mismas.

Un intento de resolver las paradojas del viaje en el tiempo es la conjetura de autoconsistencia del físico teórico Igor Dmitriyevich Novikov, que esencialmente establece que puedes viajar al pasado, pero no puedes cambiarlo.

Según Novikov, si intentara destruir mi máquina del tiempo hace cinco minutos, descubriría que es imposible hacerlo. Las leyes de la física de alguna manera conspirarían para preservar la consistencia.

La primera escena de viaje en el tiempo en la película de 1985 ‘Regreso al futuro’.

Pero, ¿de qué sirve retroceder en el tiempo si no puedes cambiar el pasado? Mi trabajo reciente, junto con mis alumnos Jacob Hauser y Jared Wogan, muestra que existen paradojas de viajes en el tiempo que la conjetura de Novikov no puede resolver. Esto nos lleva de vuelta al punto de partida, ya que si no se puede eliminar una sola paradoja, el viaje en el tiempo sigue siendo lógicamente imposible.

Entonces, ¿es este el último clavo en el ataúd del viaje en el tiempo? No exactamente. Mostramos que permitir múltiples historias (o en términos más familiares, líneas de tiempo paralelas) puede resolver las paradojas que la conjetura de Novikov no puede. De hecho, puede resolver cualquier paradoja que le arrojes.

La idea es muy simple. Cuando salgo de la máquina del tiempo, salgo a una línea de tiempo diferente. En esa línea de tiempo, puedo hacer lo que quiera, incluso destruir la máquina del tiempo, sin cambiar nada en la línea de tiempo original de la que vengo. Dado que no puedo destruir la máquina del tiempo en la línea de tiempo original, que es la que usé para viajar en el tiempo, no hay paradoja.

Después de trabajar en las paradojas de los viajes en el tiempo durante los últimos tres años, me he convencido cada vez más de que los viajes en el tiempo podrían ser posibles, pero solo si nuestro universo puede permitir la coexistencia de múltiples historias. Entonces, ¿puede?

La mecánica cuántica ciertamente parece implicar eso, al menos si se suscribe a la interpretación de “muchos mundos” de Everett, donde una historia puede “dividirse” en múltiples historias, una para cada resultado de medición posible, por ejemplo, si el gato de Schrödinger está vivo o muerto , o si llegué o no en el pasado.

Pero estas son solo especulaciones. Mis alumnos y yo estamos trabajando actualmente para encontrar una teoría concreta del viaje en el tiempo con múltiples historias que sea totalmente compatible con la relatividad general. Por supuesto, incluso si logramos encontrar tal teoría, esto no sería suficiente para probar que el viaje en el tiempo es posible, pero al menos significaría que el viaje en el tiempo no está descartado por paradojas de consistencia.

Los viajes en el tiempo y las líneas de tiempo paralelas casi siempre van de la mano en la ciencia ficción, pero ahora tenemos pruebas de que también deben ir de la mano en la ciencia real. La relatividad general y la mecánica cuántica nos dicen que el viaje en el tiempo podría ser posible, pero si lo es, también deben ser posibles múltiples historias.

*Barak Shoshany, profesor asistente de Física, Universidad de Brock