¿Cómo construir una máquina del tiempo?

El anuncio de la gran fiesta se hizo público solo después de su finalización. Por lo tanto, tintinear ante un científico solo podría aquellos que, después de haber leído el anuncio, pudieran regresar en el tiempo. Por desgracia, Hawking no sin amargura declaró que no esperaba a nadie. Incluso Hawking from the Future no apareció y no se dijo a sí mismo los fundamentos de la atesorada "Teoría de todo", que podría coronar el grandioso edificio de la física moderna.

¿Pero tal vez el científico no está negociando algo? Al final, hoy, no solo los escritores de ciencia ficción se dedican a las máquinas del tiempo, sino también a los científicos más serios. Y todavía no se han encontrado restricciones fundamentales en su creación, y a los físicos les gusta notar: "Lo que no está prohibido es obligatorio para la ejecución". Mencionaremos solo algunas posibilidades que permitirían a Hawking del futuro moverse a tiempo.

Hawking aumenta la velocidad

El tiempo clásico de Newton fue universal, inmutable y unidireccional, como el flujo de un río o un vuelo en auge. Todo ha cambiado gracias a Einstein: ya en la teoría especial de la relatividad, demostró que el movimiento del tiempo se vuelve más rápido o más lento, dependiendo de la velocidad del movimiento en el espacio. Y si Hawking volará lo suficientemente rápido en relación con la Tierra, entonces todo lo que ocurra en él se precipitará hacia él como en una película acelerada, y se moverá hacia el futuro.

Más precisamente, ya se está moviendo: todos hacemos tales viajes todo el tiempo, aunque esto es casi imperceptible a las velocidades con las que generalmente tenemos que lidiar. Cada vez, después de pasar ocho tediosas horas en un avión que cruza el Atlántico a una velocidad de 920 km / h, Stephen Hawking tiene solo 10 nanosegundos en el futuro. E incluso el actual poseedor del récord de viaje en el tiempo, el cosmonauta Gennady Padalka, que pasó un total de 820 días en la ISS, viajando en órbita terrestre baja a una velocidad promedio de 27, 600 km / h, se trasladó al futuro en solo unas pocas decenas de milisegundos. Probablemente esto no sea demasiado impresionante: hasta que encontremos una manera de acelerar Stephen Hawking a velocidades cercanas a la luz, los efectos de la teoría especial de la relatividad seguirán siendo miserables para él, como para nosotros. Sin embargo, son notables e importantes para la ciencia y las tecnologías precisas, por ejemplo, al observar partículas dispersas en el Gran Colisionador de Hadrones, o al comparar señales de tiempo provenientes de satélites GPS.

Gravity Hawking

Se siguen otros métodos de la física de Einstein para cambiar la velocidad del paso del tiempo. En la descripción de la teoría general de la relatividad, es inseparable del espacio, representando una parte de un continuo continuo de cuatro dimensiones. Por lo tanto, todo lo que dobla el espacio también deformará el tiempo. Entonces, por ejemplo, la gravedad actúa: cuanto más fuerte es, más lento se mueve el tiempo. Este efecto ha sido probado incluso por mediciones directas realizadas por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares y Tecnología (NIST). Al sincronizar un par de relojes atómicos ultraprecisos, los científicos elevaron ligeramente uno de ellos, alejándose ligeramente del centro de gravedad de la Tierra, y pronto hubo discrepancias entre los relojes. Si no fuera por este efecto, Gennady Padalka habría estado un poco más lejos en el futuro. Pero así es como los submarinistas "se vuelven más jóvenes": después de seis meses a una profundidad de 300 m, ganan unos 500 nanosegundos con nosotros.

Pero para que la dilatación del tiempo sea realmente notable, se necesitará un campo gravitacional mucho más poderoso que la tierra. Aquí Hawking del futuro podría prestar atención a los objetos más densos del Universo, por ejemplo, las estrellas de neutrones. En su superficie, la gravedad es tan grande que el tiempo aquí puede fluir muchas veces más lentamente que en la Tierra. Y en la vecindad de los agujeros negros, su desaceleración será aún más notable. Si Stephen Hawking tuviera la oportunidad de caer en uno de ellos, entonces, en algún momento, su tiempo personal comenzaría a fluir más lentamente que el resto del Universo, que toda la historia futura del mundo brillaría ante sus ojos aburridos.

Pero incluso si en el futuro las personas aprenden a acelerar las naves espaciales a una velocidad cercana a la de la luz o encontrar una manera de sobrevivir cerca de un agujero negro, es poco probable que Stephen Hawking pueda visitarse en el pasado y contar los secretos de The Theory of Everything. Todos estos métodos del "viejo Einstein" le permiten avanzar solo, y caminos completamente diferentes conducen al pasado.

Hawking describe círculos

A mediados del siglo pasado, el gran matemático Kurt Godel demostró la solución de las ecuaciones gravitacionales de la teoría general de la relatividad para el Universo, en la que gira toda la materia. Tal rotación lleva espacio-tiempo detrás de él, y si Stephen Hawking comienza a moverse en este continuo giratorio, entonces, para un observador externo, puede moverse más rápido que la velocidad de la luz, desvaneciéndose aún más en el pasado.


Máquina del tiempo criogénica

La forma más obvia de avanzar hacia el futuro es utilizar la congelación criogénica, como sucedió con el personaje principal de la serie animada Futurama. Mientras los años y las épocas están cambiando en la Tierra, su tiempo personal se arrastrará en el frío de una tortuga más lenta, y cuando se despierte, se encontrará en un mundo nuevo. Si solo las personas del futuro pudieran descongelarte o, por ejemplo, hacer crecer un clon de tu cuerpo, trasladando la conciencia junto con todos los recuerdos a un nuevo cerebro.

Desafortunadamente, el Universo no gira, de lo contrario veríamos una diferencia significativa en la radiación que nos llega desde diferentes partes del cosmos. Por lo tanto, todos estos cálculos siguieron siendo solo un ejercicio matemático instructivo. Sin embargo, un cuarto de siglo después de Godel, Frank Tipler demostró que se puede lograr el mismo resultado construyendo un cilindro masivo de longitud infinita y girándolo a lo largo del eje. A medida que la velocidad de rotación del cilindro se acerca a la luz, arrastrará cada vez más el espacio-tiempo circundante. Un vendedor ambulante del futuro solo tendrá que volar a su alrededor para adentrarse en el pasado y decirse a sí mismo los conceptos básicos de "Teoría de todo". El único problema es crear un cilindro sin fin, apenas Stephen Hawking puede permitírselo, e incluso en el futuro.

Sin embargo, los análogos de tal cilindro ya se pueden encontrar en forma terminada: estas son cadenas cósmicas, cuya existencia se suponía en la década de 1990 por Richard Gott. Estos no son en absoluto los objetos increíblemente pequeños a los que se refiere la teoría de cuerdas. Por el contrario, las cuerdas cósmicas, pliegues unidimensionales del espacio-tiempo, pueden tener una longitud de decenas de parsecs y una masa colosal.

En el anillo de luz Ronald Mallett propuso en 2001 una forma original de girar el espacio-tiempo. Según sus cálculos, es suficiente ralentizar dos potentes rayos láser tanto como sea posible y hacer que circulen en un círculo en direcciones opuestas. En el centro de este anillo, el "tejido del cosmos" se enrollará y, moviéndolo, podremos movernos a tiempo. Pero para esto, será necesario no solo crear dos potentes haces de radiación láser y torcerlos en diferentes direcciones. El efecto máximo también se puede lograr disminuyendo la velocidad de la luz; sin embargo, los físicos han aprendido a hacer esto hace mucho tiempo: en 2000, forzando a la luz a moverse a través de un condensado de Bose-Einstein súper frío, la redujeron a 1 m / s.

La gravedad de una cuerda de este tipo debería deformar en gran medida el tejido del cosmos en su vecindad. Y si Hawking del futuro encuentra que al menos un par de estas cuerdas se acercan a la velocidad de la luz, si vuela a su alrededor de la manera correcta, podrá atrapar a su grupo en 2009. Es una pena que aún no se haya probado la existencia de cuerdas cósmicas.

Hawking cae al hoyo

Bueno, el modelo más popular de una máquina del tiempo apareció a mediados de la década de 1980, con una descripción de las molehills "transitables". Mucho antes de eso, se sabía que las líneas dinámicas espacio-temporales deformadas por la gravedad pueden volver a conectarse, formando túneles que conectan sus secciones más diversas, galaxias distantes y otros tiempos. Sin embargo, al Universo no le gustan tales saltos mortales y, muy probablemente, los agujeros de gusano solo existen en el mundo de las partículas elementales, que se colapsan y se convierten en agujeros negros, que también son microscópicos e inestables.

La idea de usar agujeros de topo para viajar en el tiempo primero vino a la mente del astrónomo Carl Sagan, quien lo compartió con su colega Kip Thorne. Llevado por la vívida hipótesis, él y su alumno Mike Morris demostraron que bajo ciertas condiciones esto es posible: el agujero de gusano puede estabilizarse convirtiéndose en un túnel adecuado para viajar en ambas direcciones. Para hacer esto, necesitas una bagatela real, una especie de "sustancia exótica" que actúa contra la gravedad, que busca comprimir y destruir el agujero de gusano. Pronto, se encontró un candidato adecuado para este papel: la energía negativa, que se crea en el vacío entre un par de placas paralelas bajo la influencia de las fluctuaciones cuánticas (en física se conoce como la fuerza de Casimir). Es cierto que para crear un efecto suficientemente poderoso, se requerirá una increíble cantidad de energía, que hasta ahora la humanidad nunca había soñado. Pero es poco probable que Hawking del futuro preste atención a tales pequeñeces.

Podría encontrar un agujero de gusano en el espacio, se cree que algunos de ellos podrían sobrevivir desde los tiempos salvajes de la juventud del Universo, o conseguirlo artificialmente, en un acelerador de partículas súper poderoso. Hawking solo necesitaría crecer hasta un tamaño adecuado y estabilizarlo usando el efecto Casimir. Luego podría conectar una de las entradas del agujero de gusano a un poderoso tractor espacial y transferirlo al futuro usando uno de los métodos de Einstein: dispersarlo casi a la velocidad de la luz o colocarlo más cerca de una estrella de neutrones. El agujero de gusano ahorrará la diferencia de tiempo acumulada entre sus dos entradas, y Hawking solo tendrá que saltar dentro, en otro momento.

Sin embargo, se puede notar que un viaje al pasado por la máquina del tiempo Thorne-Morris solo es posible hasta cierto punto. Hasta el momento en que se creó el agujero de gusano: una de sus entradas se moverá hacia el futuro más rápido que la segunda, pero no se eliminarán en el pasado en este modelo.

Hawking en el país de las paradojas.

A lo largo de los años desde la fiesta trascendental, Stephen Hawking ha presentado algunas nuevas ideas maravillosas relacionadas con la cosmología y la gravedad, los agujeros negros y otros universos ... Tal vez realmente oculta algo, y en el festival en 2009, el científico se reunió a sí mismo desde el futuro y sugirió usted un par de pensamientos nuevos? Aquí nos encontramos con la primera paradoja.

Imagine que Stephen Hawking del futuro aprendió la esencia de Theory of Everything de una publicación, digamos, en Nature, y luego fue al pasado y se lo contó a sí mismo. Luego, después de un tiempo, Hawking de nuestros días informará sobre el gran descubrimiento en la Naturaleza, donde en el futuro leerá sobre él ... Pero entonces, ¿de dónde vino el descubrimiento? ¿Quién lo cometió y cómo? Después de todo, Hawking del futuro acaba de enterarse de él por la revista, y Hawking del pasado escuchó de sí mismo ...

Todo empeorará aún más si Stephen Hawking del futuro tiene un conflicto consigo mismo en el pasado y trata de suicidarse. ¿Quién entonces construye una máquina del tiempo y, habiéndose mudado a una fiesta en ella, cometerá un asesinato? Si nadie. Pero entonces el científico vivirá a salvo en el futuro, se sentará en la máquina del tiempo, irá a una fiesta y se suicidará en el pasado ... Este es el verdadero rey de todas las paradojas temporales, y se han inventado varias posibilidades para resolverlo.

Una de estas posibilidades fue formulada en 1990 por Igor Novikov en el marco del conocido "principio de autoconsistencia". Él dice que es imposible interrumpir el curso natural de las cosas en un bucle de tiempo, ya que la probabilidad de cualquier evento que conduzca a esto rápidamente tiende a cero. En otras palabras, "lo que ya sucedió", y todo ya está inscrito en la historia del Universo. Incluso si Hawking del futuro decide destruirse a sí mismo en el pasado, no tendrá éxito por una variedad de razones. La esencia misma de las cosas no le permitirá cometer un asesinato que viole las leyes, no solo humanas sino también físicas.

Otra teoría es propuesta por la teoría de la existencia de innumerables universos "paralelos" en los que se realizan todos los escenarios posibles. El tiempo se ramifica infinitamente en cada evento probabilístico, y todos ocurren en la realidad, solo en mundos diferentes. En algunos de estos universos, Stephen Hawking participa personalmente en la creación de una máquina del tiempo y asiste a su fiesta en 2009. En algún lugar entra en conflicto consigo mismo en el pasado, y en algún lugar se dice a sí mismo la idea de "Teoría de todo". Es una pena que esto haya sucedido, aparentemente, no en nuestro mundo. O? ..

El artículo "Time Machines, o Hawking vs. Hawking" fue publicado en la revista Popular Mechanics (No. 10, octubre de 2015).

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