Paradoja del viaje en el tiempo
Hasta hace poco, la mayoría de los estudios sobre los viajes en el tiempo se basaban en la relatividad general clásica. Para llegar a una versión cuántica de los viajes en el tiempo, los físicos tienen que averiguar las ecuaciones de evolución del tiempo para los estados de densidad en presencia de curvas cerradas de tiempo (CTC).
Novikov[1] había conjeturado que, una vez que se tiene en cuenta la mecánica cuántica, siempre existen soluciones autoconsistentes para todas las configuraciones de la máquina del tiempo y las condiciones iniciales. Sin embargo, se ha observado que tales soluciones no son únicas en general, violando el determinismo, la unitaridad y la linealidad.
La aplicación de la autoconsistencia a las máquinas del tiempo de la mecánica cuántica ha tomado dos caminos principales. La regla de Novikov aplicada a la propia matriz de densidad da la prescripción de Deutsch. Aplicada en cambio al vector de estado, la misma regla da una física no unitaria con una descripción dual en términos de postselección.
En 1991, David Deutsch[2] presentó una propuesta para las ecuaciones de evolución temporal, con especial atención a cómo resuelve la paradoja del abuelo y el no determinismo. Sin embargo, su resolución de la paradoja del abuelo se considera insatisfactoria para algunas personas, porque afirma que el viajero del tiempo vuelve a entrar en otro universo paralelo, y que el estado cuántico real es una superposición cuántica de estados en los que el viajero del tiempo existe y no existe.
La relatividad general
El viaje en el tiempo es el concepto de movimiento entre ciertos puntos en el tiempo, análogo al movimiento entre diferentes puntos en el espacio por parte de un objeto o una persona, normalmente con el uso de un dispositivo hipotético conocido como máquina del tiempo. El viaje en el tiempo es un concepto ampliamente reconocido en la filosofía y en la ficción, especialmente en la ciencia ficción. La idea de una máquina del tiempo fue popularizada por la novela de H. G. Wells de 1895 La máquina del tiempo[1].
No se sabe con certeza si el viaje en el tiempo al pasado es físicamente posible, y tal viaje, si es factible, puede dar lugar a cuestiones de causalidad. El viaje en el tiempo hacia adelante, fuera del sentido habitual de la percepción del tiempo, es un fenómeno ampliamente observado y bien comprendido en el marco de la relatividad especial y la relatividad general. Sin embargo, hacer que un cuerpo avance o se retrase más de unos milisegundos con respecto a otro cuerpo no es factible con la tecnología actual. En cuanto al viaje en el tiempo hacia atrás, es posible encontrar soluciones en la relatividad general que lo permitan, como un agujero negro en rotación. Viajar a un punto arbitrario del espacio-tiempo tiene un apoyo muy limitado en la física teórica, y suele estar relacionado sólo con la mecánica cuántica o los agujeros de gusano.
Ecuación de viaje en el tiempo de la física cuántica
En la física clásica, el movimiento del tiempo se describe más o menos como un movimiento de un estado más organizado a otro menos organizado. Los físicos llaman a esto entropía. Este movimiento puede observarse en sistemas cotidianos como la putrefacción de los alimentos o el crecimiento de un árbol, o en el simple proceso de cocción de una comida en el fogón.
Debido a este aspecto aparentemente unidireccional del movimiento del tiempo, a menudo llamado flecha del tiempo, la mayoría de los físicos están de acuerdo en que viajar hacia atrás en el tiempo violaría una serie de procesos y propiedades conocidas de la física, lo que probablemente lo haría casi imposible fuera de la ciencia ficción.
En comparación, avanzar en el tiempo es relativamente sencillo. Basta con acelerar hasta acercarse a la velocidad de la luz, aprovechando así los efectos relativistas que harán que el tiempo en el mundo exterior viaje mucho más rápido que para ti. En resumen, si viajas lo suficientemente cerca de la velocidad de la luz, envejecerás significativamente más lento que el mundo que te rodea, lo que significa que, a todos los efectos, habrás viajado al futuro.
Gravedad cuántica de bucles
“En un ordenador cuántico, no hay ningún problema para simular la evolución opuesta en el tiempo, o para simular la ejecución de un proceso hacia el pasado”, afirma Nikolai Sinitsyn, físico teórico del Laboratorio Nacional de Los Álamos y coautor del artículo con Bin Yan, postdoctor del Centro de Estudios No Lineales, también en Los Álamos. “Así que podemos ver realmente lo que ocurre con un mundo cuántico complejo si viajamos hacia atrás en el tiempo, añadimos pequeños daños y regresamos. Descubrimos que nuestro mundo sobrevive, lo que significa que no hay efecto mariposa en la mecánica cuántica”.
En el relato de ciencia ficción de Ray Bradbury de 1952, “A Sound of Thunder”, un personaje utilizaba una máquina del tiempo para viajar al pasado profundo, donde pisaba una mariposa. Al volver al presente, encontró un mundo diferente. A esta historia se le atribuye la acuñación del término “efecto mariposa”, que se refiere a la altísima sensibilidad de un sistema complejo y dinámico a sus condiciones iniciales. En un sistema de este tipo, los pequeños factores iniciales influyen mucho en la evolución de todo el sistema.