Cómo construir una máquina del tiempo

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Especial viajes en el tiempo

En el cine y la literatura de ficción, el viaje en el tiempo, en ocasiones es una mera excusa para introducir al lector y al aventurero científico de turno en una época que no le corresponde, desde épocas donde el ser humano todavía no ha visto la luz hasta aquellas donde ya ha conquistado la galaxia o donde incluso el hombre ya se ha extinguido.



Un tema recurrente en la ciencia ficción es el de los viajes en el tiempo. Una de las variantes más populares entre las historias de viaje temporal es la de las paradojas temporales, pero éste es un tema netamente filosófico, metafísico. En realidad, desde un punto de vista físico es irrelevante la existencia de una paradoja, ya que no contradice las leyes físicas, y el problema corresponde al campo de la lógica y la metafísica más que al de la física. Esta última sí que tiene mucho que decir sobre los mecanismos de construcción de una máquina del tiempo. Como si de un manual de bricolage espacio-temporal se tratase, en este breve artículo enumeraré algunas de las formas de viajar en el tiempo más consistentes desde un punto de vista físico. Este artículo será la primera parte de una serie de tres que, partiendo del tema del viaje en el tiempo, tratarán de establecer un nexo de unión entre diversas temáticas muy frecuentes en la ciencia ficción dura.

La idea básica en la que se fundamenta el viaje en el tiempo es tremendamente simple y una de las más importantes de toda la física: el espacio y el tiempo deben entenderse como partes de una sola entidad geométrica, el espacio-tiempo. Es la idea básica que hay tras la relatividad de Einstein y todas las teorías sobre la gravitación de que dispone la física contemporánea. En este caso la ciencia ficción se adelantó un poco a la ciencia, ya que Herbert George Wells ya intuía en su magnífica novela La máquina del tiempo que un viaje de este tipo conllevaba algún tipo de viaje geométrico, dándole al tiempo un sentido que de algún modo intuía el futuro desarrollo de la relatividad por parte de Albert Einstein, Herni Poincaré y Heindrik Lorentz.

Una vez se acepta el hecho de que el espacio y el tiempo forman una misma entidad geométrica se pueden deducir fácilmente procedimientos para viajar por el tiempo, ya que posiblemente al formar parte de una misma entidad un viaje espacial podría llevar asociado un viaje temporal. La introducción del espacio-tiempo como un todo se debe principalmente a Einstein y a Herman Minkowsky, quienes proporcionaron un formalismo geométrico al que deberían adaptarse todas las teorías de la física. La relatividad especial de Einstein no es una teoría sobre propiedades físicas dependientes del movimiento de los cuerpos, como erróneamente se cree, sino un marco geométrico para las teorías físicas, viniendo dadas las medidas relativas de algunas variables físicas como resultado de la imposición de ese marco geométrico subyacente. Aun así, tal teoría no es suficiente para asegurarnos viajes en el tiempo.

En el contexto de la teoría especial de la relatividad de Einstein solo hay dos formas de viajar en el tiempo, o al menos dos que no necesiten del concurso de alguna teoría exótica y poco fundamentada. Una de ellas es desplazarse a altas velocidades, ya que la percepción que tienen del tiempo dos observadores que se muevan el uno respecto a otro a velocidad constante es diferente. Los relojes de un astronauta que permaneciese en la Tierra y otro que viajase a una estrella lejana a velocidades próximas a la de la luz en el vacío no medirían lo mismo. El reloj del astronauta en la nave en viaje iría mucho más lento que el del que se quedase en la Tierra, y al regresar podría encontrarse con que su colega se había convertido en un anciano. Una interesante reflexión sobre las consecuencias psicológicas de un viaje “al futuro” de este tipo aparecen en la magnífica El retorno de las estrellas de Stanislaw Lem.

También existen formas de viajar al pasado en el contexto de la relatividad especial. Podría hacerse si uno pudiese viajar a velocidades mayores que la velocidad de la luz en el vacío. Pero hay un problema, no se puede acelerar ningún objeto físico con masa distinta de cero hasta la velocidad de la luz en el vacío. Se trata de uno de los resultados fundamentales de la teoría de la relatividad. Se requeriría una energía infinita. No hay modo de hacerlo, pero, ¿y si el cuerpo siempre se moviese a una velocidad mayor que la de la luz en el vacío? En ese caso podría realmente viajar al pasado desde el futuro, pero siempre en un espacio habitado únicamente por partículas más veloces que la luz, que se denominan taquiones.

Hasta ahora nadie ha detectado taquiones en un laboratorio y es bastante probable que no existan, o que si lo hacen no sean útiles para un viaje temporal como sugieren algunas de las teorías físicas más punteras. En cualquier caso sólo podríamos viajar si estuviésemos constituidos por taquiones, que no es el caso, y no es fácil imaginarse como podría realizarse una conversión de materia normal a materia taquiónica. Además, los taquiones plantean una serie de problemas y paradojas de modo que son muy pocos los físicos que creen realmente en su existencia. No obstante, sí que podrían emplearse si existiesen, para transmitir información al pasado del modo que describe Gregory Benford en Cronopaisaje.

Si queremos viajar por el tiempo hemos de dar un paso más. La relatividad especial nos permite viajar al futuro pero no al pasado. De hecho el viaje al futuro a altas velocidades es el único tipo de viaje temporal que podríamos realizar con la tecnología que desarrollemos en este siglo. Pero no podríamos volver al tiempo de partida y, en cualquier caso, el viaje al pasado es el que resulta mucho más interesante. Hay que recurrir a una teoría que partiendo de la misma idea geométrica que la relatividad especial vaya más allá. Se trata de la teoría de la gravitación o relatividad general.

Esta teoría sigue manteniendo que hemos de hablar en términos de espacio-tiempo como un todo, pero introduce un nuevo factor en las ecuaciones, el efecto de la materia sobre la geometría. La relatividad especial se puede aplicar a observadores que se muevan a velocidad constante, pero no si se mueven de forma acelerada o bajo la acción de la gravedad. La relatividad general puede aplicarse en estos casos. De hecho, esta teoría relaciona las propiedades de los observadores acelerados con la gravedad. La idea fundamental de la relatividad general es la siguiente: la presencia de materia deforma la geometría del espacio-tiempo. El primero en llegar a esta conclusión fue Einstein, quien, partiendo de una hipótesis conocida como principio de equivalencia, estableció que la presencia de materia crea una curvatura en el espacio. La noción de curvatura espacio-temporal es bastante abstracta, pero puede entenderse más fácilmente recurriendo a una analogía.




Imaginad un papel y una naranja, el papel es plano, no tiene curvatura. Si nos desplazamos a lo largo del papel, por ejemplo trazando una línea con un lápiz, lo encontramos plano. Si el lápiz está orientado perpendicularmente al papel al moverlo a través del papel no cambia de dirección. Esto es una propiedad característica de las superficies planas. Podemos usar la misma orientación para el lápiz en cualquier punto del papel. Ahora doblamos el papel de modo que forma una especie de cilindro sin tapas. Da la impresión, a primera vista, de que ahora el papel estará curvado. Si desplazamos el lápiz a lo largo del borde del cilindro veremos que el lápiz cambia de orientación, pero si lo hacemos a lo largo de la longitud del cilindro no cambia la orientación del lápiz, como sucedía en el papel no doblado para formar un cilindro. Haced la prueba. Aunque el cilindro aparenta estar curvado no lo es en sentido geométrico. Pero la naranja sí. Si colocamos el lápiz en uno de los “polos” de la naranja, al desplazarnos en cualquier dirección el lápiz siempre cambiará de dirección, en todas direcciones y para cualquier ruta que hagamos. El hecho de que el lápiz cambie de dirección es una muestra de que la superficie de la naranja tiene una curvatura. Las propiedades de la curvatura vienen dadas por los cambios de dirección del lápiz, es lo que se llama la conexión, y en el caso de la relatividad general es la presencia de materia la que define la forma de la conexión. Si alguien con conocimientos de física está leyendo esto es posible que sugiera que lo más adecuado fuese hablar en términos de la forma de medir distancias; sin embargo, ésta es la forma más intuitiva de hacerlo, pudiendo relacionar las ideas geométricas de la relatividad general con otras del ámbito de la física de las partículas.

Es decir, la presencia de materia curva el espacio, si el espacio-tiempo fuera el papel, la presencia de materia en su seno haría que se curvase como una naranja, como una superficie más extraña, todo depende de la distribución de materia. La clave para el viaje en el tiempo es la siguiente:

La presencia de materia determina la curvatura del espacio-tiempo. Si la materia se distribuye de forma adecuada se puede curvar tanto el espacio-tiempo, se puede deformar de tal modo que si realizamos un viaje a través del espacio también podemos realizar un viaje a través del tiempo. Por lo tanto, para construir una máquina del tiempo hemos de crear una distribución de materia que permita tal grado de deformación de la geometría del espacio-tiempo.

Se han propuesto varios métodos de viaje temporal, algunos incluso han sido empleados por los autores de ciencia ficción en sus historias, pero aquí solo hablaré de los tres más importantes y factibles. Se trata de los atajos a través del espacio-tiempo, espacio-tiempos con simetrías de rotación en torno a un eje, y distorsiones del espacio-tiempo del tipo “motor de distorsión”.

Si el espacio-tiempo está lo suficientemente curvado y pudiésemos construir un túnel entre dos regiones alejadas entre sí podríamos viajar mucho más rápidamente a través del túnel que viajando de un modo convencional a través de esos dos puntos. Si regresamos al pobre papel al que sometimos a diversas transformaciones geométricas podemos verlo muy fácilmente. Si dibujamos una figura en cada uno de los extremos del papel (a lo largo o a lo ancho, da igual) tendríamos una trayectoria convencional. Pero si deformamos el papel, de modo que los dibujos se conecten entre sí, podríamos viajar de una figura a otra simplemente pinchando con el lápiz en el papel. Mientras que un trayecto requeriría un desplazamiento del lápiz a lo largo de un línea para llegar, si deformamos el papel para unir ambas figuras el viaje es casi instantáneo. Los atajos de este tipo en el espacio-tiempo se conocen como agujeros de gusano. Permitirían un viaje en muy corto tiempo entre puntos muy alejados del espacio. Lamentablemente por sí solos no permiten el viaje hacia el pasado.




Para poder viajar al pasado necesitamos un par de agujeros de gusano y algún objeto que deforme suficientemente el espacio. Objetos de este tipo existen y están bien estudiados: las estrellas de neutrones. Se trata de cadáveres de estrellas en los cuales la materia se ha compactado tanto que se generan enormes campos gravitatorios y magnéticos. También nos serviría un agujero negro, pero éste sería mucho más peligroso que las estrellas de neutrones. De hecho, los propios agujeros de gusano son muy peligrosos. El físico Kip Thorne ha estudiado las propiedades de los agujeros de gusano y ha establecido qué propiedades habrían de tener para que a través de ellos pudiera viajar una nave espacial sin peligro para sus tripulantes.

Thorne ha demostrado que una condición básica para poder construir agujeros de gusano que no se cierren cuando pase una nave a su través es que estén construidos de un tipo de materia especial. Esa materia debería de poseer extrañas propiedades, ¡como una presión negativa y una energía negativa! ¿Existe tal tipo de materia? No lo sabemos, pero lo que sí está claro es que sin ella un agujero de gusano se cerraría en cuanto se acercase una nave y morirían los tripulantes, así que la necesitamos para fabricar una máquina del tiempo. El conseguir una estrella de neutrones o un agujero negro sería un asunto menor. La teoría cuántica permite la existencia de materia tan exótica, pero no sabemos en qué cantidades. Y se necesitarían cantidades ingentes de esta energía exótica.

Otra posibilidad para viajar por el tiempo es hacerlo a través de espacio-tiempos en rotación. Esto fue descubierto por el matemático Kurt Gödel en los años cuarenta del pasado siglo. En concreto Gödel lo demostró haciendo referencia al universo como un todo. Es decir, si nuestro universo girarse en torno a un eje sería posible un viaje al pasado viajando a una galaxia lejana. El problema que tiene este método de viaje en el tiempo es que nuestro universo no rota, o lo hace tan lentamente que no percibimos su giro, por lo que el método del viaje de Gödel no es factible (a pesar de todo, Stephen Baxter recurre a él en Las naves del tiempo para explicar el viaje temporal del viajero de Wells). Pero no todo está perdido, hay otras posibilidades. Un cilindro infinito muy compacto con una masa enorme confinada en su seno podría servirnos, simplemente tendríamos que mover una nave en círculos a su alrededor a velocidades muy elevadas. Pero tampoco existe un cilindro así, ¿qué hacemos entonces? Buscar una cuerda cósmica.




Las cuerdas cósmicas son una variedad de lo que se conoce como defectos topológicos. Se ha sugerido que pueden existir a partir de las diferentes teorías que explican el Big Bang, pero no se ha detectado ninguna todavía. Podríamos decir que las cuerdas cósmicas son los grumos del espacio-tiempo. Serían algo como los bultos de aire que quedan atrapados en el forro adhesivo cuando forramos un libro y que no hay forma de que desaparezcan por mucho que apretemos. Las cuerdas serían algo así, regiones del espacio con forma de cuerda, líneas en las cuales ha quedado un grumo y que no pueden ser eliminadas. Si realmente existen tendrán propiedades muy curiosas y fascinantes, aunque para fabricar un máquina del tiempo lo que nos interesa es que viajar en torno a ellas a gran velocidad sería como hacerlo en torno al hipotético cilindro infinito. Incluso el viaje al pasado podría ser más sencillo todavía. Si dos cuerdas estuviesen los suficientemente cerca habría una región en torno a ellas con forma de cuña en la cual moviéndonos de forma adecuada por sus cercanías podríamos viajar al pasado más eficientemente que dando vueltas alrededor de una sola cuerda. Pero el viaje podría ser muy peligroso. Tanto cerca de un agujero de gusano como de una estrella de neutrones o una cuerda cósmica hay que tener mucho cuidado porque los campos gravitatorios son tan intensos que una pequeña metedura de pata podría convertir a los viajeros temporales en unos spaguettis.

La otra posibilidad es la de algún tipo de tecnología de distorsión espacio-temporal. El físico Miguel Alcubierre ha descubierto una solución de las ecuaciones de Einstein para la gravedad y el espacio-tiempo que tienen la forma de una distorsión. Lo que estas ecuaciones describen es un tipo de espacio en el cual si estuviésemos dentro de una nave en su interior el resto del espacio estaría distorsionado hacia delante y hacia atrás, de modo que la nave podría desplazarse sin realmente moverse, ya que se movería el espacio exterior a la distorsión. Un dispositivo que pudiese distorsionar el espacio-tiempo de esta forma se conoce como motor de distorsión (warp drive en inglés). El problema que tiene el motor de distorsión es que necesita emplear el mismo tipo de energía exótica que los agujeros de gusano, con el agravante, ¡de que podría necesitar una cantidad infinita! No obstante, no está claro del todo y es posible que con una cantidad de energía negativa bastante grande pero finita fuese suficiente para construir un motor de distorsión. Tanto en este caso como en el los agujeros de gusano el problema está en que no sabemos qué cantidad de esa energía se podría utilizar y podría haber restricciones a la cantidad de energía disponible; de hecho, ya se han propuesto algunas. De cualquier modo, el motor de distorsión puede alterar lo suficiente la geometría del espacio de manera que los viajes interestelares rápidos y los viajes por el tiempo podrían realizarse en una simple nave espacial y con menos peligro que en los otros casos. El único peligro vendría dado por la propia distorsión, pero disponiendo de suficiente energía negativa sería más manejable que los agujeros de gusano o las cuerdas cósmicas.




Como habréis podido notar no he mencionado los agujeros negros como método de viaje, ni espacial ni temporal. La razón está muy clara, además de no servir para ello, por lo que sabemos son muy peligrosos. De un agujero negro no hay forma de salir, de ninguna de las maneras, o al menos salir de forma diferente a la de una radiación muy difusa y errática, es una trampa sin salida. Además, incluso en la zona exterior a su horizonte, la zona de no retorno, el viaje es problemático. Solo podríamos acercarnos con cierta seguridad a un agujero en rotación. Sí podríamos emplear uno para fabricar una máquina del tiempo empleando agujeros de gusano, pero una estrella de neutrones nos serviría también y es mucho menos peligrosa. No obstante, un agujero negro sí podría tener alguna aplicación tecnológica, como fuente de energía.

¿Quién podría fabricar máquinas del tiempo empleando alguno de los dispositivos anteriores? ¿Cómo mover las estrellas de neutrones? ¿De dónde obtendríamos grandes cantidades de energía para transformarla en energía negativa exótica? Nosotros no podríamos hacerlo, no disponemos de fuentes de energía o tecnologías capaces de alterar la configuración geométrica del espacio-tiempo, pero quizás una civilización avanzada sí pudiese. El astrofísico ruso Nicolai Kardashev propuso una clasificación de las civilizaciones tecnológicas en tres tipos: I, que incluiría a aquellas que puedan manejar una cantidad de energía equivalente a la generada en todo un planeta para la comunicación interestelar; la II, que podría emplear la energía que genera una estrella para comunicarse y la III, que emplearía la energía disponible en toda una galaxia. Nosotros ni siquiera hemos llegado a la categoría I y parece claro que solo una civilización de ese tipo, o del II, por lo menos, podría fabricar una máquina del tiempo. Pero, ¿de dónde sacarían la energía que necesitasen para fabricar la máquina?. A ese tema dedicaré la segunda parte de esta trilogía de artículos.




Me ha parecido uno de los

Me ha parecido uno de los artículos más interesantes, claros y divulgativos que he tenido el placer de leer. Estoy deseando leer el siguiente de la trilogía.

Gracias kashna.

Gracias kashna.

cosas mas imposibles he

cosas mas imposibles he visto realisarse , desde la creacion en una decada de una bomba superior 1000 a la de hiroshima, a supervacunas; de hecho si exististe la maquina del tiempo, o hay una cosntruccion previa, la estan haciendo los "imperialistas" , de hecho lo que hizo einstein solo fue el comienzo , cuanto no ha avanzado la ingieneria, (genetica, bioingenieria, etc hoy?
todo es posible , de lo contrario lo que antes era ficcion hoy el un hecho real , a modo de jemplo: los viajes a la luna y atraves del sistema solar
luis rodriguez, estudiante LICENCIATURA.

lo que no entiendo es que si

lo que no entiendo es que si la maquina del tienpo funciona si o no

muy bueno ojala que sea para

muy bueno ojala que sea para mejorar la civilizacion<<<<:>>>

muy ingenioso

muy ingenioso

las teorias actuales se

las teorias actuales se basan en enormes energias , simplemente existen energias demasiado sutiles que mueven la materia de la materia, es decir las estructuras energeticas de la materia que mantienen unidas todas las formas de materia conocida y desconocida, (se lo de la tabla periodica), pero dichas formas irreconocibles de materia existen y provienen de esa transformacion o de otros universos paralelos; asi como la misma energia que transmite la memoria genetica y mantiene unidas las capacidades geneticas humanas de generacion en generacion, la cual en estos instantes es desconocida, pero que en unos cuantos años se descubrira, una pista se encuentra en la teoria ondulatoria que pertenece unicamente a la materia inerte, es decir sin vida, la vida precisamente es un tipo de energia undulatoria super sutil, pero de una naturaleza poderosisima, la cual debe ser estudiada con teorias primeramente matematicas las cuales creen modelos abstractos aplicados a decodificar no el adn, si no mas bien la fuerza (energia) que lo mantiene trasnitiendose de generacion en generacion, y que sera de una naturaleza absolutamente desconocida por lo que se tendran que cerar nuevos metodos cientificos para detectarla propongo en este momento la creacion de maquinas con similitudes parecidas a los rudimentarios contadores geiger (por dar una idea), pero de naturaleza distinta en cuanto que detectaran campos magneticos no exactamente simetricos sino pluridimendionales practicamente infinitos,sobre los cuales se basa la extraccion de este canal energetico que transformaria la materia a singularidades excepcionales como para guiarla a simple voluntad (estoy hablendo de una ley cosmica fisica que posiblemente sea descubierta en los siguientes 2 años, aprox.)la cual podria teletransportar nuestros cuerpos y maquinaria a cualquier lugar de este u otro universo, sin emplear como hasta ahora enormes cantidades energeticas las cuales tienen limites y causan desgaste (en el sentido de antimateria), por lo tanto propongo una sencilla formula matematica la cual es la siguiente: E-Ex, donde energia menos energia ( reducida a su minima expresion, extrayendo mediante bombardeo de protones, neutones y antineutrinos) la materia debera ser organica, lo mas cercano es una celula cerebralla cual por naturaleza guarda escenas e intenciones tridimesionales a través de la vida de una persona; dicho bombardeo no debera pasar una millonesima de rtgn.

se te va la pinza jajajaj

se te va la pinza jajajaj

Re: Cómo construir una máquina del tiempo

esta muy bueno el tema me gustaria saber mas acerca de este tema

Re: Cómo construir una máquina del tiempo

Al principio el articulo esta muy bien, pero al autor se no ha sabido poner un limite entre realidad e imaginación.Yo creo que ha metido algún "gazapo" consciente o inconscientemente.

Saludos,UN VIAJERO EN EL TIEMPO

Re: Cómo construir una máquina del tiempo

¿Gazapo, dónde?

¿Alguien ha conseguido

¿Alguien ha conseguido construirla?