Viage a través del temps

Archiu:TeamTimeCar.com-BTTF DeLorean Time Machine-OtoGodfrey.com-JMortonPhoto.com-04.jpg

Viage a través del temps

Archiu:Cone de Lumière. caps block 0

Representació tridimensional del futur causal i el passat causal d'un event. L'event es troba en el vèrtiç central del con de llum (blava), a on s'unixen el con superior i l'inferior. Tots els punts dins del con superior corresponen al seu futur causal; tots els punts en el con inferior, al seu passat causal. L'eix vertical (roig) representa l'alvanç del temps, mentres que les fleches horisontals indiquen dos direccions espacials.

El viage a través del temps, també denominat viage transtemporal, és un concepte que aludix al desplaçament cap a avant o cap a arrere en diferents punts del temps, de forma anàloga al desplaçament en l'espai. En certes interpretacions, el viage en el temps també inclouria el trànsit entre distintes llínees temporals, realitats alternatives o univers paralels.

En l'àmbit de la física teòrica, el concepte es relaciona en la relativitat especial i la relativitat general, que permeten, baixe certes condicions, dilatació temporals significatives i trayectòries que podrien interpretar-se com a «viages» cap al futur o, hipotèticament, cap al passat. Aixina mateix, la mecànica quàntica i teories com la gravetat quàntica han donat lloc a hipòtesis sobre l'existència de forats de cuc o geometria espaciotemporales que permetrien tals desplaçaments.

L'estudi del viage en el temps també considera les implicacions llògiques i causals, incloses les paradoxes temporals, com la possibilitat d'impedir el naiximent d'un antepassat (coneguda com paradoxa del yayo) o els efectes descrits per la paradoxa dels bessons en relativitat.

Introducció

Els viages a través del temps en la física

D'acort en la descripció convencional de la teoria de la relativitat, les partícules materials en moure's a través del espai-temps es mouen cap a avant en el temps (cap al futur) i cap a un costat o un atre de l'espai. El fet de que l'energia total i la massa siguen positives està relacionat en el fet de que les partícules es moguen cap al futur (en mecànica quàntica un canvi de signe en el temps o una massa negativa són equiparables).

Un aspecte comprovat experimentalment de la teoria de la relativitat és que viajar a velocitats propenques a la velocitat de la llum ocasiona una dilatació del temps, per la qual el temps d'un individu que viaja a eixa velocitat corre més llentament. Des de la perspectiva del viager, el temps «extern» sembla fluir més ràpidament, causant l'impressió de que l'individu va fer un viage a través del temps. No obstant, este fenomen en sí mateixa és viajar en el temps.

El concepte de viage en el temps ha segut freqüentment utilisat per a examinar les conseqüències de teories físiques com la relativitat especial, la relativitat general i la teoria quàntica de camps. Encara que no existix evidència experimental del viage en el temps, sí existixen raons teòriques importants per a considerar possible l'existència de cert tipo de viage a través del temps. En qualsevol cas, les teories actuals de la física no permeten cap possibilitat de viajar en el temps, en un espai-temps del tipo del que es creu és el nostre espai-temps, que no sembla tindre llínees temporals tancades.

Arguments favorables a la factibilidad

La teoria especial de la relativitat d'Albert Einstein (i per extensió la teoria general) permet explícitament un tipo de dilatació temporal que ordinàriament es podria denominar “viage en el temps”. La teoria sosté que relativament a un observador estacionario, el temps sembla fluir més llentament per als cossos que es desplacen ràpidament. Per eixemple, un rellonge que es desplaça semblarà córrer més llent; en incrementar la seua velocitat i acostar-se a la velocitat de la llum semblarà haver-se detingut completament. No obstant, este efecte solament fa possible el “viage en el temps” cap a avant en el futur, mai cap a arrere. Este tipo de viage no és típic de la ciència ficció, i no es té cap dubte sobre la seua existència; no obstant, d'ací en avant “viage en el temps”, pròpiament dit, es referirà al recorregut en algun grau de llibertat cap al passat o el futur.

Molts científics consideren que el viage a través del temps pròpiament dit és impossible. Esta opinió es veu reforçada per un argument basat en la navaixa de Occam. Qualsevol teoria que permeta el viage en el temps requerix que algunes situacions relacionades en la causalitat (o, en el seu cas, retrocausalidad) siguen resoltes. ¿Qué passaria si algú tracta de viajar en el temps i mata al seu propi yayo? (Vore la paradoxa del yayo).

Ademés, en l'absència de qualsevol evidència experimental de la possibilitat del viage en el temps, és teòricament més simple supondre que no pot ocórrer. De fet, el físic Stephen Hawking ha sugerit que l'absència de turistes del futur constituïx un fort argument en contra de l'existència del viage en el temps (vore Conjectura de protecció de la cronologia). Això seria una variant de la paradoxa de Fermi (“si no hi ha visitants extraterrestres és perque els extraterrestres no existixen”), en la que es parlaria de “viagers del temps” en lloc de “visitants extraterrestres”. Donades estes circumstàncies, uns atres sugerixen —als que sostenen la posició de Hawking— que en el cas de que en un futur el ser humà poguera viajar al passat, este no podria retornar a un espai temporal anterior al moment de la posada a punt de l'hipotètica màquina del temps que ho permetera.

També s'ha sugerit que en viajar al passat s'estaria “creant” un univers paralel i no es viajaria al propi passat sino a una còpia d'est, pero en una diferència: l'existència d'un turiste temporal. D'esta manera es tindria dos espais temporals simultàneus: un a on apareix un turiste del temps i un atre a on no apareix. Esta seria una hipòtesis per a discutir la paradoxa de “Si demà planege un viage a hui per a dir-me ‘hola’, ¿per qué hui no tinc un doble al meu costat dient-me ‘hola’?” No obstant, assumint que el viage temporal no és possible, també resulta interessant per als físics la pregunta de per qué i quines lleis físiques ho impedixen.

Arguments oposts a la factibilidad

Ademés d'algunes objeccions llògiques i filosòfiques, s'han senyalat un bon número d'arguments físics que sugerixen impossibilitat tècniques per a certes formes de viage en el temps, i que han mostrat les dificultats tècniques en que incorrerien algunes propostes de viage en el temps. És important destacar que, donat el coneiximent físic actual, és necessari considerar les restriccions que impon la teoria especial de la relativitat per a discutir la factibilidad de dits viages. La teoria de la relativitat especial va ser proposta per Albert Einstein a principis de el XX per a resoldre alguns problemes sorgits en el marc del electromagnetisme i que havien quedat manifest en el famós experiment de Michelson-Morley. Albert Einstein va publicar la seua teoria en 1905; una miqueta més vesprada, en 1908, Hermann Minkowski va descobrir que dita teoria es podia formular adequadament en un espai de quatre dimensions, en la que la dimensió temporal era precisament la quarta dimensió.

Archiu:Espacio temporal.png

Representació llineal del temps, en la concepció clàssica prerrelativista del mateix.

En dita teoria es posa en dubte el concepte clàssic de temps. Abans de la teoria de la relativitat els científics havien assumit una representació llineal per al temps, és dir, es representa com una recta imaginària que es prolonga indefinidament en el passat i el pervindre, apareix com un continu illimitat en una sola dimensió i nosatres ocupem un punt determinat (present), que es mou sempre en la mateixa direcció. La divisió tripartita/tripartida basada en la representació gràfica del temps com una llínea, captura la concepció general del temps que tenien la major part dels científics fins a principis de el XX; encara hui s'utilisa en física clàssica i atres ciències.

Entre els arguments contraris a la possibilitat de viage en el temps més comuns cal destacar:

1. En un espai-temps normal (i.i. un que siga geodésicamente complet i globalment hiperbòlic) una partícula no pot seguir una trayectòria tancada en l'espai-temps, per lo que no és possible per mig de acceleració i deceleraciones tornar al punt de partida.
2. Molts mijos imaginats en la ciència ficció ignoren el principi de conservació de l'energia.
3. Dur una partícula a velocitats propenques a la llum requerix cantitats d'energia progressivament majors.

La possibilitat de les paradoxes temporals

El principi de autoconsistencia de Novikov i càlculs recents de Kip Thorne indiquen que simples masses passant en el temps a través de forats de cuc no podrien generar paradoxes, ya que no existixen condicions inicials que induïxquen una paradoxa una volta que és introduït el viage en el temps. Si els seus resultats poden ser generalisats sugeririen, curiosament, que cap de les paradoxes formulades en les històries de viage temporal puguen ser realment formulades en un nivell físic: és dir, que qualsevol situació que es provoque en una història de viage temporal pot permetre moltes solucions coherents. Les circumstàncies podrien, no obstant, tornar-se casi increiblement estranyes.

Els univers paralels són una possibilitat teòrica que evitaria la major part de les paradoxes relacionades en viages a través del temps. L'interpretació de móns múltiples de H. Everett sugerix que tots els events quàntics possibles poden ocórrer simultàneament en històries exclusives. Estes històries alternes o paraleles, formarien un arbre ramificat que simbolisaria tots els possibles resultats de qualsevol interacció.

Degut a que totes les possibilitats existixen, qualsevol paradoxa pot ser explicada en ocórrer els events paradòxics en un univers diferent. Este concepte és freqüentment utilisat en la ciència ficció. No obstant, en l'actualitat, els físics creuen que dita interacció o interferència entre estes històries alternatives no és possible (vore la conjectura de protecció cronològica de Stephen Hawking).

Paradoxa de l'inexistència de viagers del temps

Si tenim en conte que cada volta sabem més de física quàntica i que la tecnologia progressa a través del temps, es pot postular que deuríem ser visitats per viagers del temps, fet no observat, i que pot ser considerat una paradoxa. Per a explicar açò, s'ha postulat que açò pot indicar que la humanitat s'extinguirà abans de descobrir la tecnologia de viajar en el temps, lo que també s'aplicaria a presunts móns en univers paralels, perque ells tampoc haurien desenrollat la tecnologia per a viajar entre univers.

Una atra paradoxa diu que encara sent possible crear una màquina del temps dins de cent anys, esta no podria tornar més arrere del moment en el que es va construir dita màquina perque es tardaria més de cent anys en crear una relació de temps de cent anys. Dit açò, es podria construir una màquina durant cent dèu anys per a retornar arrere en el temps cent anys, pero no quatrecents. L'única possibilitat seria, per eixemple, que una atra civilisació haguera construït una màquina molt abans de la nostra existència per a aixina poder tornar fins al punt en el que es va construir, és dir, abans d'haver-se creat la terra.

Atres explicacions menys convencionals i en característiques pseudocientíficas, són aquelles que postulen l'existència de viagers temporals amagats. Tals viagers refusarien manifestar-se públicament i actuarien com a autèntics «turistes» temporals o observadors, sense, aparentment, major ingerència en els assunts de la humanitat actual, pero esta hipòtesis seria, per supost, completament indemostrable. S'ha alegat, també, que certs individus podrien ser viagers temporals més o menys amagats, mencionant-se entre ells a notables inventors o lliterats; no obstant cap de les proves aduïdes resulta convincent. De la mateixa manera suposts «visitants» d'atres époques han provat ser, en tots els casos, fraus o productes d'informes inexactos. Certs autors mencionen com a evidència del viage temporal els vestigis de civilisacions en una tecnologia molt similar a la nostra, com per eixemple el mecanisme de Anticitera que data d'entre els anys 82 i 65 a. C. o les bateries de Bagdad, procedents de la mateixa época. En tots estos casos l'existència de tals dispositius tecnològics pot ser explicada molt millor emmarcant-los en el seu context històric.

Tipos de viages en el temps

Els equivalents de viage temporal i viage a la velocitat de la llum

Es pot senyalar que si algú és capaç de moure informació d'un punt a un atre més ràpit que la velocitat de la llum, d'acort a la relativitat especial, equival a que un observador percep una transferència d'informació cap al passat. Per una atra part, no s'han propost mecanismes físics que sugerixquen que eixa possibilitat és tècnicament viable d'acort en la relativitat especial.

La teoria general de la relativitat, per la seua banda, oferix algunes possibilitats teòriques adicionals. Esta teoria formulada per Einstein generalisa la teoria especial de la relativitat que hem considerat fins ara. Esta teoria, ademés de la seua major generalitat, és capaç de descriure adequadament la gravetat des d'un punt de vista relativista. L'interpretació de la gravetat que fa esta teoria és que la matèria “curva” l'espai i el temps que es troba al seu entorn. Estes propietats de la curvatura òbrin noves possibilitats per al viage a través del temps:

• Teòricament existixen solucions de les equacions que inclouen llínees temporals que es curven al voltant d'un círcul i es reconecten en el seu propi passat. La primera i més famosa d'estes solucions, coneguda com univers de Gödel, va ser trobada per Kurt Gödel, encara que dita solució atribuïx a l'univers certes característiques físiques que no semblen correspondre's en les del nostre univers. La teoria de la relativitat general en sí mateixa no prohibix la curva temporal tancada o curva tancada de tipo temps (traducció lliteral de l'anglés closed timelike curve), que pot aplegar a aparéixer en les solucions de les equacions. No obstant, la majoria dels físics creu que és necessari explicar correctament les condicions si es pretén una descripció completa i realista, és dir, les condicions adicionals, les quals, de no complir-se, eliminarien la possibilitat de les curves temporals tancades per les seues implicacions paradòxiques, per eixemple aquelles que es relacionen en l'hipotètica retrocausalidad (la possibilitat que tindria el viager al passat d'influir en el mateix, en els consegüents resultats en el present, segons veem contempla la paradoxa del yayo).
• Existix ademés la possibilitat de que diferents regions de l'espai inicialment separades entren en contacte per mig de la formació d'un «pont» o «forat de cuc». En general estes requeririen passar per estats topológicamente no equivalents que involucren «esgarrat» de l'espai-temps, possibilitat recentment considerada en la teoria de cordes i explicat divulgativamente per Brian Greene en L'univers elegant.

Viages cap al nostre futur.

En realitat totes les partícules viagen contínuament cap al futur, ya que el temps fluïx sempre en la mateixa direcció, i el pas del temps és solament el moviment cap al futur, en els térmens en que els descriu la teoria de la relativitat. Açò ocorre perque el temps es retarda en acostar-se a un objecte a la velocitat de la llum. No obstant, el fluix d'alvanç cap al futur pot ser alguna cosa llent per a la duració de la vida humana. Per a conéixer lo que succeirà demà, tan solament es té que esperar un dia sense necessitat de fer un desplaçament en el temps, pero conéixer el futur lluntà i, per eixemple, conéixer als nostres tataranietos o contemplar la civilisació dins de mil anys, és diferent. L'efecte relativiste de la dilatació del temps oferix, a lo manco teòricament, la possibilitat de viajar al futur evitant envellir.

En la paradoxa dels bessons, els dos germans es trobaven en el futur pero havien recorregut camins diferents, i un d'ells, el que s'havia accelerat fins a viajar a gran velocitat en una nau espacial, havia reduït el seu envelliment. Encara que el temps propi medit per un observador en moviment respecte a un atre serà menor i la magnitut de l'efecte ve donada per la velocitat (v) de l'observador en moviment i la velocitat de la llum (c):

$\Delta \overline{t}=\gamma \Delta t=\frac{\Delta t_0}{\sqrt{1-v^2/c^2}}$

No obstant, des del punt de vista del propi observador en moviment, ell mateixa està en repòs i ell no percep que estiga envellint més llentament. De fet, per a este observador en moviment seria l'observador en repòs qui estaria envellint més ràpidament. Solament en situacions en que apareixen sistemes de referència no inerciales que els dos observadors es troben pot donar-se una situació en que abdós observadors coincidixquen que un d'ells dos ha envellit més llentament.

Si considerem que algú s'allunta en una nau en una velocitat que siga un 90% de la llum, i ignorant l'efecte de Dilatació gravitacional del temps per a simplificar, el temps transcorregut en la nau seria unes 2,30 voltes més llent per a un observador en la Terra. És dir, que inclús anant a esta altíssima velocitat solament guanyaríem un modest factor dos en el nostre viage al futur. Per a fer viages interessants al futur necessitem que la nau vaja a velocitats realment considerables.

Per a viajar a futurs més lluntans ‘solament’ seria necessari fer que la velocitat fora encara més propenca a la de la llum. La nostra nau viajant a gran velocitat en un camí en orige i tornada a la Terra és una màquina del temps per a viajar al futur que, en la mida en que es tinga la capacitat d'incrementar la seua velocitat, pot transportar a un viager sense envellir-ho a qualsevol temps posterior.

És evident que la construcció d'una nau, d'este tipo de màquina del temps, actualment està fòra de les possibilitats tècniques de la nostra civilisació. No obstant, hi ha eixemples que demostren que l'idea és correcta. En la Terra rebem partícules que vénen del centre de la nostra galàxia a distàncies que la llum tarda mils d'anys en recórrer. És dir, varen ser produïdes fa mils d'anys terrestres. No obstant, estes partícules no poden resistir un viage ni tan sols d'un minut, ya que es desintegren en qüestió de segons despuix d'haver segut creades. ¿Cóm explicar esta paradoxa? Fent us de la dilatació temporal: les partícules han segut accelerades a velocitats tan propenques a la de la llum que solament havien envellit segons mentres que en la Terra transcorrien mils d'anys.

Una màquina del temps d'este tipo és unidireccional, és dir, solament permet viajar al futur. Açò, sense dubte, llimita molt l'encant del viage. No seria possible, per eixemple, viajar al futur per a tirar una ullada als resultats d'un joc d'encert i tornar arrere. La possibilitat de viajar al passat, que és la que fa realment interessant una màquina del temps, és molt dubtosa i pot afectar a principis molt generals. Sense perdre de vista estes restriccions, en un atre apartat es tracta cóm es podria transformar una màquina del temps unidireccional basada en la paradoxa dels bessons en una màquina del temps de dos direccions usant un ‘forat de cuc’.

Viages al passat

Molts dels viages al passat usats en arguments de ficció, assumixen que és possible el pas des d'un punt de l'espai-temps sobre una llínea d'univers a un punt anterior de dita llínea d'univers, sense especificar la trayectòria espai-temporal seguida pel viager en el temps. Examinada des del punt de vista d'un observador concret, una partícula que viaja al passat aparentment desapareix en un instant donat i reapareix en un instant anterior. Pero, tant la desaparició de la partícula (inici del viage cap al passat) com l'aparició de la partícula en el passat (arribada al passat), són violacions clares del principi de conservació de l'energia (si no existixen més partícules involucrades). Ademés no està clar si la partícula que desapareix en el futur i reapareix en el passat està seguint una trayectòria fòra de l'espai-temps. Un recurs de la ciència ficció per a parlar a un lloc fora de l'espai-temps ordinari és el concepte d'hiperespacio (si ben no sembla existir cap correlato físic clar de qué podria ser eixa classe de hiperespacio).

El cas podria ser diferent si existixen més partícules involucrades, alguns teòrics com Richard Feynmann varen propondre que una antipartícula podia ser concebuda com una partícula ordinària movent-se cap al passat. Aixina un fotó molt energètic que crea un parell electró-positrón, pot ser concebut com un fotó movent-se cap al futur que «choca» contra un electró movent-se cap al passat i que és rebotat cap al futur. Des del punt de vista d'un observador, l'electró movent-se cap al passat seria vist com positrón i l'electró rebotat com un electró ordinari, en un instant donat, l'electró seria vist dos voltes, una volta com positrón i una atra com a electró. Un procés d'eixe tipo no violaria el principi de conservació de l'energia ya que en tot moment la trayectòria estaria continguda en l'espai-temps i la partícula mai desapareixeria de manera abrupta.

Bibliografia

• Davies, Paul, Cóm construir una màquina del temps, ISBN 0-14-200186-4.
• Davies, Paul, About Clave (‘Sobre el temps’) ISBN 0-684-81822-1.

• Gott, J. Richard, Clave Travel in Einstein's Universe: The Physical Possibilities of Travel Through Clave (‘El viage en el temps en l'univers d'Einstein: les possibilitats físiques del viage a través del temps’), ISBN 0-618-25735-7.
• Nahin, Paul J., Clave Machines: Clave Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction (‘Màquines del temps: el viage en el temps en la física, la metafísica i la ciència ficció’), ISBN 0-387-98571-9.
• Pickover, Clifford A., Clave: A Traveler's Guide (‘Temps: guia per al viager’), ISBN 0-19-513096-0
• Tipler, Frank J., Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation ('Els cilindres rotatius i la possibilitat d'una violació global de la causalitat’), Physical Review (D 9, 2203), 1974.