Sociedad

Viajar al futuro sí es posible

Las historias de viajes en el tiempo ¿son siempre ciencia-ficción? La física pone muchos problemas para los viajes al pasado, pero nos da algunas opciones para viajar al futuro.

En Interstellar (Christopher Nolan, 2014) se utiliza la gravedad para manipular el tiempo.
En Interstellar (Christopher Nolan, 2014) se utiliza la gravedad para manipular el tiempo.Warner BrosLa Razón

Todos hemos visto alguna vez una historia de viajes en el tiempo. Los protagonistas suelen usar una máquina que les permite entrar en el presente y salir en el pasado. A veces la máquina abre una especie de “pasillo”, y el viaje en el tiempo consiste en caminar a través del pasillo y salir al otro lado… y ya está, ya estamos en otro tiempo. Cuando se le pregunta a algún científico sobre ello nos dice muy educadamente que bueno, que esto es ficción y es divertido para hacer películas, pero que todo parecido con la realidad es pura coincidencia.

En general tienen razón: los viajes en el tiempo que nos solemos imaginar no son posibles. Más que nada porque estamos empeñados en irnos al pasado, y los viajes al pasado son muy problemáticos: generan paradojas y pueden hacer que los efectos sucedan antes que las causas. Si esto se pudiera hacer el menor de nuestros problemas serían los humanos usando máquinas del tiempo para tratar de matar a Hitler. El problema real serían las partículas elementales, que estarían constantemente moviéndose adelante y atrás en el tiempo. La realidad sería un caos de interacciones microscópicas en las que sería imposible distinguir causas y efectos, y el resultado sería un universo impredecible, desordenado, en el que habría poca cabida para estas regularidades a las que llamamos leyes de la física.

Los viajes al pasado, pues, son mala cosa. En cambio, los viajes al futuro… ahí estamos completamente en otro deporte. En ese terreno podemos jugar. Sin trucos, sin trampa ni cartón. Sólo pura y simple física.

El tic-tac de los relojes

El secreto es fácil de entender: hacia el futuro ya estamos viajando ahora mismo. El tiempo consiste en eso: en que todos viajamos hacia el futuro de forma inexorable. Pero normalmente no entendemos el paso del tiempo como un “viaje”; ¿por qué? Seguramente por una razón muy sencilla: porque todos viajamos a la misma velocidad. Cuando para mí pasa una hora también ha pasado una hora para las paredes de mi casa, y para el cielo y los árboles y para un gato. Pero ¿y si pudiéramos cambiar eso? Si para mí pasara una hora y para mi casa pasaran diez años podría ver las paredes deteriorándose delante de mis ojos. No podría mantener la casa limpia, porque la suciedad se acumularía demasiado rápido. A todos los efectos estaría viajando hacia el futuro, y muy deprisa. Sería como ver el mundo a cámara rápida, el propio futuro estaría pasando por delante de mis ojos.

Esto es precisamente lo que la física nos permite hacer. La relatividad de Einstein nos dice que la velocidad a la que corren los relojes no está fijada, y que diferentes objetos pueden “viajar hacia el futuro” a velocidades distintas. Esto abre la puerta a una noción diferente de viaje en el tiempo: esto no va a consistir en meternos en algún sitio y aparecer en el futuro de repente. El juego va a ser ralentizar nuestro propio reloj mientras todos los demás siguen corriendo a la misma velocidad a nuestro alrededor. Dejar que el universo “nos adelante”, y luego volver a ajustar nuestro reloj para “volver a la normalidad”.

La relatividad, en efecto, predice que esto puede suceder. En concreto, dice que los relojes sometidos a un campo gravitatorio intenso corren más lentos; también los que sufren una aceleración muy intensa. Estas dos situaciones son, por decirlo de alguna manera, “máquinas del tiempo” naturales.

Esta icónica imagen muestra la “sombra” del agujero negro que hay en el centro de la galaxia M87, una sombra tan grande que el Sistema Solar (hasta Neptuno) cabría mil veces en su interior. Ninguna imagen captura como ésta hasta qué punto los agujeros negros se han vuelto “reales” en los últimos años.
Los agujeros negros deberían funcionar como "máquinas del tiempo naturales" gracias a su intensa gravedad. El tiempo pasará más lento para los objetos que estén más cerca del horizonte de sucesos, y si logran escapar se encontrarán un universo que ha corrido "a cámara rápida" mientras ellos estaban allí. Este rasgo no sería exclusivo de los agujeros negros: otros objetos con gravedades muy intensas, como las estrellas de neutrones o las enanas blancas, deberían producir el mismo efecto en los objetos cercanos. En la imagen, la "sombra" de M87*, el agujero negro central de la galaxia M87.Event Horizon Telescope

El futuro de los otros

Un ejemplo de estos fenómenos lo tenemos en la cultura popular. En concreto, en la película Interstellar, de Christopher Nolan. Sin entrar en mucho destripe, varios de los personajes se exponen a una gravedad muy fuerte. Sus relojes se ralentizan, y aunque para ellos sólo han pasado unas pocas horas, en el mundo exterior han pasado varios años. Podríamos decir, pues, que estos personajes han viajado al “futuro del mundo exterior”.

Esto nos aporta otro elemento que diferencia los viajes al futuro en la teoría de la relatividad de los que vemos en muchas historias de ciencia-ficción: uno sólo puede viajar al futuro de los demás. No es posible viajar al futuro y verse a uno mismo viejo y canoso, porque en el proceso del viaje nunca hemos dejado de ser nosotros mismos, ni hemos hecho ninguna copia de nuestra persona. Viajar al futuro consiste simplemente en existir, pero en unas condiciones en las que nuestro reloj corra más lento que el del resto del universo. No hay otro “yo” que éste con en el que estamos compartiendo el viaje.

Gemelos en el espacio

Otro ejemplo de este tipo de fenómeno es la famosa paradoja de los gemelos. Se trata de un experimento mental que parte de otra predicción de la teoría de la relatividad: que cuando un reloj se está moviendo lo vemos correr más lento. La paradoja dice así: pongamos que tengo dos hermanos gemelos, y uno de ellos se sube en una nave espacial y el otro se queda en la Tierra. El gemelo que se queda en tierra ve que su hermano se mueve a gran velocidad en la nave, así que lo ve envejecer más lentamente. El gemelo de la Tierra, lógicamente, piensa “Cuando mi hermano vuelva será más joven que yo”. Este razonamiento parece sensato, dado que lo estamos viendo envejecer más lentamente.

El gemelo que está en la nave, por su parte, mira también a su hermano a través de las ventanas de la nave. Pero desde su punto de vista él es el que está quieto y es su hermano de la Tierra el que se está moviendo. Así que el gemelo de la nave ve envejecer a su hermano más lentamente, y en buena lógica piensa “Cuando vuelva a la Tierra, mi hermano será más joven que yo”. Lógicamente, uno de los dos tiene que estar equivocado, pero ambos han hecho razonamientos aparentemente sensatos con la información de que disponen. He ahí la paradoja.

Los astronautas Scott y Mark Kelly son gemelos, y serían candidatos perfectos para comprobar experimentalmente la paradoja de los gemelos. Lamentablemente aún no tenemos naves suficientemente potentes como para observar un efecto biológicamente relevante en el ritmo del tiempo.
Los astronautas Scott y Mark Kelly son gemelos, y serían candidatos perfectos para comprobar experimentalmente la paradoja de los gemelos. Lamentablemente aún no tenemos naves suficientemente potentes como para observar un efecto biológicamente relevante en el ritmo del tiempo.

Esta paradoja se puede resolver, y la solución viene en dos partes. La primera consiste en leer bien lo que la relatividad nos dice: cuando un reloj (o un gemelo) se está moviendo lo vemos correr más lento. La teoría dice que lo vemos, no que esté corriendo de verdad más lento. Es una afirmación sobre la imagen que nos llega del reloj (o del gemelo), no sobre el gemelo mismo. Por tanto, no hay contradicción entre lo que los dos gemelos ven: cada uno ve la imagen del otro, y sí, cabe pensar que ambas lleguen ralentizadas. A menudo en relatividad las imágenes de los objetos pueden llegarnos deformadas. A veces deformadas en el espacio; otras, en el tiempo. El error está en asumir que las imágenes que están viendo son un reflejo fiel de la realidad.

Bien, ya hemos visto que la paradoja no es paradójica, pero todavía no hemos respondido a la pregunta de fondo: ¿cuál de los dos gemelos será más joven cuando vuelvan a encontrarse? Es importante darse cuenta de que esta pregunta es diferente a la anterior. Hace un momento nos preguntábamos por qué ambos gemelos ven a su hermano envejecer más lento que ellos. Ahora nos preguntamos: si el gemelo que va en la nave da la vuelta y vuelve a la Tierra ¿cuál de los dos será más joven? Es sutil, porque tendemos a pensar que ambas preguntas están relacionadas, pero se trata de dos preguntas distintas. Y la física involucrada también es diferente.

Para responder a esta segunda pregunta hemos de recurrir a la norma que venimos usando durante todo el artículo: los relojes se ralentizan cuando están sometidos a gravedad o a aceleración. Por lo tanto, el gemelo que se queda en la Tierra sufre una pequeña ralentización debido a la gravedad de nuestro planeta (este efecto es muy pequeño porque la gravedad de la Tierra no es muy fuerte). En cambio, el gemelo que se va en la nave se ve ralentizado cuando acelera para salir de la Tierra, cuando da la vuelta para volver y cuando frena a su llegada a la Tierra. Lo normal, si la nave se ha movido a velocidades rápidas, es que el gemelo de la nave sea el que más ralentización ha sufrido, y que a la vuelta sea él el más joven. Y curiosamente esto es independiente de lo que ellos vieran durante el viaje al mirarse el uno al otro: toda la física relevante está en los momentos en que la nave acelera y frena.

La paradoja de los gemelos es un ejemplo de cómo las aceleraciones también nos hacen “viajar al futuro”. El gemelo de la nave ha viajado al futuro de su hermano, en el que éste es más viejo que él. Este viaje, como todo viaje al futuro, es irreversible: una vez hecho ya no puede volver a la situación en la que ambos son jóvenes a la vez. Lo que sí puede suceder es que el hermano que se quedó en la Tierra coja otra nave espacial y haga el mismo viaje. Entonces, al volver, ambos tendrían la misma edad de nuevo. Pero ambos serían viejos.

La máquina del tiempo de Einstein

Si alguien siente que estas ideas son meros experimentos mentales y ejemplos sacados de películas… bueno, lo son. Pero estos efectos son reales, y los comprobamos todos los días en algunos satélites artificiales. Los satélites del GPS, por ejemplo, están a 20.000 kilómetros de altura, y por lo tanto están sometidos a una gravedad más débil que nosotros. Debido a esto, sus relojes van más rápido que los nuestros. No mucho, unos pocos milisegundos por mes, pero suficiente para que lo podamos medir. Y suficiente también para que el sistema GPS resultara inutilizable si no corrigiéramos esa pequeña diferencia.

El GPS es capaz de localizarnos dentro de un círculo de un metro de radio. Una precisión espectacular, teniendo en cuenta que los satélites se encuentran a 20.000 kilómetros de altura. Aunque el error generado por el "adelanto" de los relojes de los satélites es muy pequeño, es suficiente para afectar a estos cálculos de exquisita precisión. Por eso los algoritmos del GPS ya incorporan las correcciones debidas a la relatividad general, y gracias a ellas pueden funcionar correctamente.
El GPS es capaz de localizarnos dentro de un círculo de un metro de radio. Una precisión espectacular, teniendo en cuenta que los satélites se encuentran a 20.000 kilómetros de altura. Aunque el error generado por el "adelanto" de los relojes de los satélites es muy pequeño, es suficiente para afectar a estos cálculos de exquisita precisión. Por eso los algoritmos del GPS ya incorporan las correcciones debidas a la relatividad general, y gracias a ellas pueden funcionar correctamente.

¿Algún día usaremos estas ideas para viajar al futuro? Quién sabe. La perspectiva de abandonar irreversiblemente todo lo que conocemos para viajar a un futuro del que no sabemos nada puede ser desalentadora para algunos, y quizá atractiva para otros. Lo que parece claro es que si algún día construimos una “máquina del tiempo relativista” será muy parecida a una nave espacial. Por ahora no sabemos fabricar un campo gravitatorio intenso, pero sí sabemos acelerar cosas. Las aceleraciones necesarias para un viaje sustancial al futuro aún están muy lejos de nuestras capacidades tecnológicas, pero en unas décadas… quién sabe. Quizá mandaremos naves al espacio a que aceleren y frenen, aceleren y frenen… a que repitian este ciclo una y otra vez antes de volver a bajar a la Tierra, convertidas ya en un mensaje en una botella, en una reliquia emergida de las corrientes del gran océano cósmico.

QUE NO TE LA CUELEN

  • Los viajes en el tiempo que solemos ver en las historias de ciencia-ficción se parecen poco a los que permiten las leyes de la física. Un viaje al futuro realista se parecería más a poner en fast-forward el resto del universo, pero sin posibilidad de rebobinar.
  • Aunque lo que describimos aquí es perfectamente plausible, y los fenómenos físicos necesarios se han observado a pequeña escala, lo cierto es que tecnológicamente estamos muy lejos de poder “transportar algo al futuro”. Siendo muy optimista, quizá se podría intentar con objetos muy pequeños a finales del siglo XXI. Siendo más realistas, es probable que sea una aventura para los siglos XXII o XXIIII.

REFERENCIAS

  • Paul J. Nahin. Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction. Springer (2001)
  • Kip Thorne. The Science of Interstellar. W. W. Norton & Co (2014)
  • Robert M. Wald. General Relativity. The University of Chicago Press (1984)