Un nuevo estudio descarta que los viajes en el tiempo sean posibles

Los viajes en el tiempo nunca serán posibles, según un nuevo estudio que arroja luz sobre los principales problemas de la física. Sugiere que la flecha unidireccional del tiempo es una propiedad general y fundamental de la naturaleza que no se puede revertir. Pero el debate sobre los viajes temporales sigue abierto.

Los viajes en el tiempo son uno de los temas más atractivos de la ciencia ficción y la física. ¿Es posible viajar al pasado o al futuro? ¿Qué consecuencias tendría para la causalidad y la lógica? ¿Qué leyes de la naturaleza lo permiten o lo prohíben?

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Tampere y de la Universidad del Este de Finlandia, y publicado en la revista Optica, ofrece una nueva perspectiva sobre este asunto, basada en el concepto de "ondas aceleradas".

Ondas aceleradas

Las ondas aceleradas son soluciones de las ecuaciones de Maxwell que describen cómo se propagan los campos electromagnéticos, como la luz.

Estas ondas tienen la peculiaridad de que su velocidad aumenta a medida que se alejan de la fuente, en lugar de mantenerse constante como las ondas normales.

Además, estas ondas pueden transportar energía y momento lineal infinitos, lo que las hace muy interesantes para posibles aplicaciones tecnológicas.

Problemas teóricos

Sin embargo, las ondas aceleradas también plantean importantes problemas teóricos, ya que violan algunos principios fundamentales de la física, como el principio de relatividad especial y el principio holográfico.

Estos principios establecen que las leyes de la física deben ser las mismas para todos los observadores inerciales y que la información contenida en una región del espacio debe ser proporcional a su superficie, no a su volumen.

Los investigadores finlandeses han demostrado que las ondas aceleradas no pueden existir en un espacio-tiempo plano, como el que describe la relatividad especial, sino que requieren una curvatura del espacio-tiempo, como la que describe la relatividad general.

Ondas periféricas

Esta curvatura implica que el espacio-tiempo tiene una estructura geométrica no trivial, que puede ser descrita por una variedad matemática llamada cono nulo. En relatividad especial, un cono de luz (o cono nulo) es una superficie formada por todos los rayos de luz que pasan por un punto dado.

Esta superficie divide el espacio-tiempo en dos regiones: el interior del cono, donde se pueden enviar señales causales (que respetan el orden temporal de los eventos), y el exterior del cono, donde no se pueden enviar señales causales (que alterarían el orden temporal de los eventos).

Los investigadores finlandeses han demostrado que las ondas aceleradas solo pueden existir en el exterior del cono nulo, donde no pueden interactuar con ninguna otra forma de materia o energía.

Esto significa que las ondas aceleradas son inaccesibles para cualquier observador físico y que no pueden ser utilizadas para transmitir información o energía.

Despertar de un sueño

Esta conclusión tiene importantes implicaciones para la posibilidad de los viajes en el tiempo. Si las ondas aceleradas pudieran existir en el interior del cono nulo, podrían ser usadas para enviar señales al pasado o al futuro, creando paradojas temporales.

Sin embargo, al estar confinadas al exterior del cono nulo, las ondas aceleradas no pueden alterar la causalidad ni violar los principios de la física.

Los autores añaden que, como las ondas aceleradas pueden derivarse de consideraciones geométricas, serían transferibles al comportamiento de todas las formas de onda (como las electromagnéticas o gravitacionales), lo que quiere decir que la dirección única del tiempo es una propiedad general e inmutable de la naturaleza que haría imposible viajar en el tiempo.

Amplias implicaciones

El estudio, que aquí se describe de forma muy simplificada, abre nuevas vías de investigación sobre las propiedades y aplicaciones de las ondas aceleradas, así como sobre la relación entre la geometría del espacio-tiempo y los límites de la física.

Y no solo eso: también ofrece otras implicaciones de amplio alcance, desde efectos ópticos cotidianos hasta pruebas de laboratorio de la teoría general de la relatividad, al tiempo que da una idea de por qué el tiempo tiene una dirección preferida que no podemos burlar, explican los investigadores en un comunicado.

Tema abierto

De todas formas, debido a su carácter teórico, este estudio no significa que no exista ninguna otra posibilidad teórica de viajar en el tiempo. Solo significa que las ondas aceleradas no son una forma viable de hacerlo.

Hay otras teorías y propuestas que exploran otras posibilidades de viajar en el tiempo, como el uso de agujeros de gusano, máquinas del tiempo o curvas cerradas de tipo tiempo.

Estas ideas se basan en diferentes aspectos de la física, como la relatividad general, la mecánica cuántica o la termodinámica. Sin embargo, ninguna de estas ideas ha sido demostrada experimentalmente ni está exenta de problemas lógicos o físicos.

Por lo tanto, la cuestión de si el viaje en el tiempo es posible sigue siendo un tema abierto y fascinante para la investigación científica.

Referencia

Time-varying media, relativity, and the arrow of time. Matias Koivurova et al. Optica Vol. 10, Issue 10, pp. 1398-1406 (2023). DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.494630