Problematica del Viajar hacia atrás en el Tiempo


Describimos muy brevemente la problemática del viaje a través del tiempo, las llamadas Flechas del Tiempo y algunos intentos por resolver dicho problema. También se discute los últimos descubrimientos en física de partículas donde al parecer se ha encontrado evidencia experimental de que el Universo no es simétrico con respecto a la inversión temporal. MOTIVACIÓN El problema de viajar hacia el pasado o hacia el futuro ha sido una fuente muy rica de especulación científica y de ciencia ficción. Sin embargo, este solo concepto, aunque aparentemente sencillo, representa un gran problema de coherencia lógica dentro del desarrollo matemático de las ciencias físicas. Su relevancia radica en que dentro de la Astronomía, específicamente dentro de la Cosmología, se ha estudiado este problema como algo "muy serio", puesto que algunos modelos cosmológicos plantean la posibilidad de encontrarse con regiones en el espacio en donde, al entrar, uno viajaría automáticamente hacia el pasado, sin tener el más mínimo control sobre la época a la cual nos remontaríamos! El término técnico de estos modelos es: cosmologías con curvas cerradas tipo temporal (Closed Timelike curves [CTC] cosmologies); el modelo cosmológico de Gödel es una de estos raros casos. En 1988, los físicos teóricos relativistas Kip Thorne y Mike Morris desarrollaron un modelo en donde si es posible viajar físicamente hacia el pasado atravesándo los llamados Agujeros de Gusano (o Wormholes), los cuales pueden ser utilizados como "máquinas del tiempo" que podríamos algún día (?) llegar a controlar si desarrollamos la tecnología adecuada. La publicación de este modelo originó una explosión de investigación dirigida hacia este tema. Como resultado de los intentos teóricos de comprender mejor el problema, el físico teórico ruso Igor Novikov, del Instituto Nórdico de Física Teórica, NORDITA, Dinamarca, desarrolló (1989) una teoría con la cual logra demostrar que SI es posible viajar hacia el pasado sin tener consecuencias lógicas desastrozas. Su teoría forma parte de las llamadas "Coherent Histories CTC-cosmologies". Antes de entrar de lleno al tema, le presentaremos al lector un fragmento de una novela corta [Robert Heinlein , "All you zombies"] referente al viaje hacia el pasado, para que así pueda el lector comprender mejor de qué se trata la problemática de la coherencia lógica ["sobre la posibilidad de la existencia de eventos sin principio ni final"]: "Una bebe mujer es misteriosamente abandonada en un orfanato en Cleveland en 1945. ‘Jane’ creció sola y desamparada, sin conocer quiénes eran sus padres, hasta que un día, en 1963, ella se siente extrañamente atraída hacia un vagabundo. Se enamora del mismo, pero justo cuando las cosas comienzan a arreglarse para Jane, una serie de desastres empiezan a ocurrir. Primero, queda embarazada por el vagabundo, quien entonces desaparece. Segundo, durante el complicado parto, los doctores encuentran que Jane tiene ambos conjuntos de órganos sexuales, y para salvar su vida ellos se ven forzados a convertir quirúrgicamente a Jane en un ‘él’ ! Finalmente, un misterioso extraño secuestra su bebé (niña) de la sala de partos ! Destrozada por estos desastres, rechazada por la sociedad, despreciada por el destino, ‘él’ se entrega a la bebida y se convierte en un vagabundo. No sólo Jane perdió a sus padres, y a su amante, sino que también perdió a su única hija. Años después, en 1970, ‘él’ llega a un solitario bar llamado el ‘Pop’s Place’ y le cuenta su patética historia a un viejo cantinero. El simpático cantinero le ofrece al vagabundo la oportunidad de vengarse de aquél extraño que la dejó embarazada y abandonada, con la condición de que ‘él’ se uniera al ‘Cuerpo de Viajeros del Tiempo’ ! Ambos entonces entran en una máquina del tiempo y el cantinero deja al vagabundo en un lugar desconocido en 1963. En dicho lugar, el vagabundo se siente extrañamente atraído hacia una joven huérfana, a quien posteriormente deja embarazada. El vagabundo vuelve junto con el cantinero y ambos desaparecen. El cantinero, por su parte, se adelanta 9 meses y secuestra a una bebe (niña) de un hospital y la deja en un orfanatorio en Cleveland, en 1945. Luego deja al totalmente confundido vagabundo en 1985 para que éste se una al Cuerpo de Viajeros del Tiempo (CVT). El vagabundo eventualmente rehace su vida y se convierte en un respetado y viejo miembro del CVT, y se disfraza como un cantinero para cumplir con la más difícil misión que ha tenido: una cita con el destino, para conocer a cierto vagabundo en un lugar llamado ‘Pop’s Place’, en 1970 !!! " Quién es la madre de Jane ? El padre ? El abuelo, la abuela, el hijo, la hija, la nieta y el nieto de Jane ? La niña, el vagabundo y el cantinero, son TODAS las mismas personas ! Si uno traza el árbol genealógico de Jane, resulta ser que todas las ramas están entretorcidas al derecho y al revés en ellas mismas formando un camino cerrado en si mismo, como un círculo. Se llega a la conclusión de que Jane es su propia madre y padre ! Ella forma la familia entera dentro de si misma !!! Introducción a la problemática Dos de los grandes pilares de la Física actual, la Relatividad (restringida y General), y la Física Cuántica, están formuladas de tal manera que las ecuaciones que describen la evolución de un sistema son simétricas si se cambia el signo del tiempo (inversión temporal); en otras palabras, en la formulación actual de estas teorías físicas, las ecuaciones son igualmente válidas tanto para un sistema físico cualquiera que evoluciona hacia el futuro (+T = tiempo "positivo"), como para un sistema que evoluciona hacia el pasado (-T = "tiempo negativo"). Ahora bien, la Naturaleza no parece presentar tal simetría, ya que hasta ahora nadie ha presenciado una inversión temporal a escala macroscópica; es decir, hasta ahora nadie ha detectado que ningún vaso roto se regenere espontáneamente! Esta "no-simetría" es la base fundamental sobre la cual descansa el PRINCIPIO DE CAUSALIDAD: "existe una causa (antes) que produce un efecto (después)". Si todos los fenómenos pudiesen evolucionar a la inversa, entonces sería algo difícil tener una causalidad bien definida: el "efecto" (antes) jugaría el papel de "causa", produciendo (después) así a la "causa", la cual a su vez jugaría el papel de "efecto". El problema radica en que ninguna de las 2 teorías anteriores explican o predicen esta no-simetría de la Naturaleza. NO hay nada en la formulación de estas teorías que impida que los sistemas, de hecho, evolucionen hacia atrás en el tiempo... Todas las teorías físicas actuales tienen incorporado este principio. Un ejemplo de esta práctica es la llamada "interpretación de STUCKELBERG-FEYNMAN" que establece que las antipartículas son en realidad partículas con energía negativa, que evolucionan hacia atrás en el tiempo y que en realidad nosotros las "detectamos" como antipartículas con energía positiva que evolucionan hacia el futuro (tal afirmación se da en el marco de la teoría cuántico-relativista de campos). En resumen, nos enfrentamos al sig. problema: parece ser que la Naturaleza sí es simétrica con respecto a la inversión temporal, sólo que esta simetría se da a escala microscópica; por qué entonces tal simetría no se presenta a escala macroscópica? Primero veamos por qué los físicos creen que existe "algo" en el Universo que lo "obliga" a evolucionar hacia delante en el tiempo. A este conjunto de creencias se les llama "Flechas del Tiempo". Flechas del tiempo El físico-matemático ROGER PENROSE, postula la existencia de 7 fenómenos que muestran de forma explícita que el tiempo "corre" sólo hacia adelante. 1 - LA FLECHA SUBJETIVA: trata acerca de que nuestra memoria sólo tiene recuerdos del pasado. Si la Naturaleza fuese simétrica con respecto a la inversión temporal, entonces también podríamos recordar el futuro! Incluso se han hecho especulaciones científicas de que esto podría explicar el fenómeno paranormal de la Precongnición ! 2- LA FLECHA DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA: aunque la Electrodinámica de Maxwell posee la simetría temporal, sólo se han detectado en la Naturaleza las ondas electromagnéticas retardadas: las ondas salen de la fuente (la antena de una radioemisora, por ejemplo); no se han detectado ondas que "lleguen a" la fuente. 3- LA FLECHA CUANTICA: según la interpretación ortodoxa de la Física Cuántica, "antes" del momento de observación de un sistema físico, éste se encuentra bajo un estado indeterminado, la teoría sólo describe la probabilidad de que el mismo se encuentre en tal o cual estado. Luego ("después") de la observación, el sistema se encuentra en un estado bien determinado. Nunca se ha observado que un sistema pase de dicho estado "determinado" al "indeterminado" bajo la acción de ningún agente (interno o externo). 4- LA FLECHA DEL AGUJERO NEGRO: la mayoría de los Astrónomos, Astrofísicos y Cosmólogos aceptan la existencia de los Agujeros Negros [AN]; inclusive se han detectado varios "candidatos" en distintas Galaxias. Sin embargo, señala Penrose, nadie ha detectado a un AGUJERO BLANCO (AN retrocediendo en el tiempo), aunque algunos especulan que los estallidos de rayos gamma (Gamma ray burst) que se han detectado recientemente podrían ser la firma de tales obejtos! 5- LA FLECHA DEL UNIVERSO: John Archival Wheeler ha planteado la sig. pregunta: "Si el Universo es cerrado, llegará un momento en que no se expandirá más para luego comenzar a contraerse, dando lugar a lo que se conoce como el ‘Big-Crunch’. Si en la ‘Gran Explosión o Big Bang’ el tiempo corre hacia adelante, correrá hacia atrás en el Big-Crunch ?" 6- LA FLECHA DE LA ENTROPIA: Por qué la entropía del Universo aumenta en la misma dirección en que "corre" el tiempo? Uno de los comportamientos más estudiados del Universo es la evolución de estados (de sistemas aislados locales) "ordenados" a estados "desordenados". La entropía no explica este comportamiento, solamente lo describe. 7- LA FLECHA DEL KAON: el tiempo de desintegración de la mayoría de las partículas elementales es igual tanto para +T como para -T. Sin embargo, una de las tantas partículas encontradas en los aceleradores de partículas, el kaón neutro, , se comporta de una manera extraña. El K° tiene dos modos de desintegración; uno corresponde a la desintegración que tendría si la misma estuviese evolucionando hacia el futuro (modo +T), el otro corresponde al modo de desintegración que tendría si estuviese evolucionando hacia el pasado (modo -T)... el tiempo de desintegración para el modo +T no es igual que el tiempo de desintegración para el modo –T ! Esto sugiere que el Universo no es realmente simétrico a la inversión temporal ! Explicación de los modelos teóricos Cómo es posible entonces viajar hacia el pasado sin que ocurran inconsistencias lógicas como las mencionadas en el fragmento de la novela antes descrito ??? El modelo de Novikov establece que es posible retroceder en el tiempo siempre y cuando el Universo se comporte de tal manera que el objeto o persona que retrocede hacia el pasado no pueda, de ninguna manera posible, interferir con la historia que, de hecho, ya se ha cumplido. Cualquier intento de cambiarla, por muy mínimo que sea, lo único que causaría sería una reafirmación de la historia; es decir, lo único que causaríamos sería ayudar a que la historia se repita, imposibilitándonos así el poder cambiarla. Por ejemplo, si un estudiante de física construye una máquina del tiempo y viaja hacia el pasado para cambiar aquel fatídico día cuando, a la edad de 5 años, el vendedor de helados no le quiso regalar un helado de vainilla causa por la cual dicho estudiante se convirtió en el anti-cristo y desde entonces ha sido el dolor de cabeza de su asesor de tesis, por más que el pinche estudiante intente cambiar los acontecimientos, lo único que el Universo le dejará hacer es contribuir a que el paletero le niege (nuevamente!) el helado de vainilla!... por más berrinche que él haga ! Otra manera de evitar las inconsistencias de lógica es postular la existencia de otros universos, paralelos al nuestro, cada uno con su propia línea de tiempo. Si nuestro universo es tal que permite que el estudiante descuartize al vendedor de helados, evitando así el destino ya escrito, lo que realmente estaría pasando sería que el asesino en cuestión se estaría automáticamente trasladando a un universo paralelo y "evolucionaría en otra línea de tiempo" diferente a aquella de la cual provino originalmente !... Este tipo de "solución" al problema de las inconsistencias lógicas del viaje a través del tiempo ya fue utilizada en las películas "Back to the Future I, II y III". Sin embargo, postular la existencia de Universos paralelos con tales propiedades es tan fantástica que los científicos se niegan a aceptar dicha posibilidad, aún cuando sea matemáticamente consistente. El conocido físico teórico relativista Stephen Hawking argumenta que nuestro Universo debe comportarse de tal manera que impida que este tipo de locuras sean posibles. Para él, viajar hacia atrás en el tiempo, debe ser lógicamente imposible (su famosa "Conjetura de Protección Cronológica", la cual establece que las cosmologías CTC deben ser prohibidas para nuestro Universo... sin embargo, hasta ahora nadie ha podido demostrar que esta conjetura tenga fundamentos teóricos, ni mucho menos experimentales/observacionales !) Por otro lado, el modelo de Thorne-Morris no ha demostrado todavía tener ninguna inconsistencia matemática, por lo que el problema de si se puede o no viajar en el tiempo aún no se ha podido resolver, aunque algunos físicos teóricos se inclinan a aceptar el modelo de Novikov. Otro argumento a favor de la imposibilidad de viajar hacia atrás en el tiempo proviene de un modelo propuesto por el físico Martin Gardner, especialista en física de Sistemas Dinámicos No-Lineales. La imposibilidad de que algo retroceda en el tiempo se debe a lo siguiente: supongamos que una taza se rompe en varios pedazos. La energía dispersada por dicho evento hacia el medio ambiente (moléculas de aire que rodea a la taza, suelo contra el cual choca, etc) se propaga en forma de calor, viento, ruido, etc., de una forma no-lineal, o sea, de una manera totalmente descontrolada y caótica. El calor se transportó hacia el aire y hacia el suelo, ocasionando ondas de expansión en el aire y ondas sonaras en el piso. En otras palabras, la taza no es un sistema aislado del resto del Universo, ya que antes de que se rompiera la misma se encontraba en interacción con el medio ambiente que la rodeaba, y al momento de romperse también se encuentra en franca interacción con sus inmediaciones. Para que la taza retroceda en el tiempo al estado en el cual no estaba rota, toda la energía que se dispersó al momento de romperse debe volver a la taza, por lo que todas las moléculas de aire y todas las moléculas del suelo deben regresarle a la taza dicha energía de una forma totalmente controlada y no-caótica. Sin embargo, a su vez, el medio ambiente que rodea a la taza no está aislado del resto del Universo, por lo que el resto del Universo debe devolverle o quitarle al medio ambiente que rodea la taza toda la energía que éste perdió o ganó al darse dicho evento. En otras palabras, para que la taza pueda retroceder en el tiempo, TODO EL UNIVERSO DEBE VOLVER AL PASADO, hacia algún instante en que la taza no estaba rota ! De esta manera, la taza no puede viajar SOLA hacia el pasado, TODO EL UNIVERSO tiene que acompañarla ! Esto explicaría, en términos de probabilidades, el por qué no se ha encontrado en la Naturaleza sistemas físicos que evolucionen espontáneamente hacia atrás en el tiempo… simplemente, entre mayor sea el número de partículas involucradas en un evento cualquiera, mayor será la probabilidad de interacción con el resto del Universo, lo cual se traduce en una menor probabilidad de que dicho sistema pueda retroceder en el tiempo, pues para lograrlo todo el resto del Universo tendría que acompañarlo en su viaje !… Si esto fuese posible, lo que una supuesta "máquina del tiempo" estaría haciendo sería "obligar" a todo el Universo a retrocer hacia el pasado, y si el estudiante de física la utiliza para realizar dicho viaje, entonces todas las moléculas de su cuerpo retrocederían hasta que tuviese 5 años de edad y su memoria correspondería a la que tenía a dicha edad, por lo que de nada serviría viajar hacia el pasado para cambiarlo, pues si intentamos retroceder hacia una época en donde nosotros ni siquiera existíamos, todo el Universo retrocedería a dicha época y nosotros dejaríamos de existir por motivos obvios! Además, construir una máquina que "obligue" a todo el Universo a retroceder requeriría de una energía infinita ! Este interesante argumento, válido por si mismo, no resuelve todavía la problemática planteada por la Flecha del Universo planteada por Wheeler !… Últimos descubrimientos Recientemente, en dos aceleradores de partículas CERN Centro Europeo de Investigación Nuclear y en el Fermilab, Chicago, Illinois USA, se midió con exactitud el tiempo de desintegración de las partículas y se ha confirmado que no decaen igual si el tiempo corre hacia atrás que si corre hacia delante. Esto constituye, por primera vez en nuestra historia, una prueba experimental de que nuestro Universo NO ES SIMÉTRICO con respecto al cambio del signo del tiempo. En otras palabras, existe un "algo" que impulsa al Universo a que evolucione hacia delante en el tiempo; un "algo" que aún no está claro para los investigadores, pero que SI ES REAL ! A pesar de esto, aún no se ha solucionado si REALMENTE es posible viajar hacia el pasado, puesto que las flechas del tiempo sólo indican que el Universo, en su estado natural (es decir, sin ninguna influencia extraña que lo obligue a comportarse de manera diferente), "prefiere" evolucionar hacia el futuro. Esto no significa que sea imposible "obligar" de alguna manera al Universo -tecnológicamente hablando- a comportarse de tal forma que permita el viaje hacia el pasado !

Fuente: Xavier Amador

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