Dos personas se reencuentran después de un viaje y sus relojes, que funcionan correctamente, han contado intervalos distintos. Una ha envejecido menos. ¿Significa eso que podría volver y cambiar el día de su partida?
No: acumular tiempos distintos es un efecto relativista comprobado, mientras que volver al propio pasado es una posibilidad mucho más fuerte y no confirmada. Los agujeros de gusano se estudian en modelos teóricos, pero una solución de las ecuaciones no proporciona un método listo para crear y mantener un túnel transitable. El trabajo clásico sobre agujeros de gusano y máquinas del tiempo destaca precisamente esa condición. Morris, Thorne y Yurtsever: conclusión teórica condicional.
¿En qué sentido podemos llegar al futuro?
El tiempo propio es la duración que registra un reloj a lo largo de su trayectoria por el espacio-tiempo. Entre sucesos compartidos de partida y reencuentro, distintas trayectorias pueden dar duraciones diferentes. Quien envejece menos regresa al futuro de los demás habiendo gastado menos años propios. Su reloj avanza durante todo el recorrido. Einstein Online: viaje y comparación de edades.
Las diferencias en el ritmo de los relojes se han comprobado experimentalmente. En experimentos del NIST de 2010, cambiar el movimiento oscilatorio de un ion en un reloj atómico producía el cambio de frecuencia previsto; elevar un reloj alrededor de un tercio de metro permitía comprobar la contribución gravitatoria. Estos efectos de laboratorio son diminutos y no significan que el ion o una persona regresaran al pasado. NIST: qué se movió y se midió, resumen de la investigación original.
El retraso normal de una señal de vídeo no es la explicación. Los relojes acumulan tiempos propios diferentes; si se reúnen y se contabilizan todos los tramos, la diferencia puede compararse sin discutir sobre el tiempo de entrega de las imágenes.
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Diez años en la estación, seis en la nave
En un espacio-tiempo plano, supongamos una estación inercial y una nave que se aleja y regresa con una rapidez de módulo v = 0,8c en ambos tramos uniformes. Despreciamos la duración de las aceleraciones breves y del giro. Si en ambos tramos la estación cuenta T = 10 años, en la nave transcurren
\tau=T\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}=10\sqrt{1-0{,}8^2}=6\ \text{años}.
Aquí c es la velocidad de la luz y τ la duración propia de la nave. El cociente v/c es adimensional, de modo que la unidad sigue siendo años. Si v = 0, tenemos τ = T; para 0 ≤ v < c, la duración es positiva. Acercarse a c no la vuelve negativa ni permite que una nave con masa alcance c.
La persona viajera regresa cuatro años más joven que alguien que tenía su misma edad en la estación, pero el reencuentro ocurre después de la partida para ambas. Son cifras didácticas, no características de una nave existente. El giro rompe la simetría de las trayectorias; toda la diferencia de edad no se «almacena» en un empujón instantáneo. Para una maniobra gradual también hay que incluir su tiempo propio. Einstein Online: función del giro.
¿Qué significa dibujar un agujero de gusano en las ecuaciones?
En la relatividad general, la geometría del espacio-tiempo está vinculada a la distribución de energía, cantidad de movimiento y tensiones. Un agujero de gusano es un modelo que conecta regiones diferentes del espacio-tiempo. Para viajar hace falta además que sea transitable: hay que atravesarlo y salir, en lugar de encontrar un horizonte infranqueable o una región destructiva.
Podemos fijar la geometría deseada y calcular qué materia y tensiones necesitaría para sostenerse. Pero esto no demuestra que ese estado de la materia pueda obtenerse. Deben comprobarse la fuente, la estabilidad, las condiciones iniciales y la respuesta de la geometría ante una persona viajera. El dibujo de una hoja doblada ilustra una conexión más corta; no demuestra que nuestro espacio tridimensional se doble literalmente dentro de una habitación externa.
Los modelos transitables canónicos estáticos y esféricamente simétricos requieren propiedades inusuales de energía y tensiones: ciertos observadores deben medir una densidad de energía negativa. La teoría cuántica permite valores negativos locales respecto a un estado de vacío elegido, pero no acumularlos arbitrariamente durante cualquier tiempo y a cualquier escala. Los estudios de desigualdades cuánticas imponen restricciones bajo supuestos concretos sobre campos y geometría. No es una prohibición universal de todo modelo imaginable ni una instrucción para conseguir «combustible para agujeros de gusano». Ford y Roman: supuestos y restricciones.
Una expresión, distintos tipos de pruebas
Tiempos propios diferentes
Efecto medido
Relojes en trayectorias distintas pueden acumular duraciones diferentes.
Esto no es volver a un suceso anterior a la partida.
Agujero de gusano transitable
Modelo geométrico condicional
Las ecuaciones vinculan una geometría fijada con la energía y las tensiones necesarias.
Un dibujo no demuestra una fuente real, su creación ni su estabilidad.
Bucle hacia el pasado
Construcción hipotética adicional
Un vínculo temporal especial entre las bocas puede dar una trayectoria causal cerrada en un modelo.
No está confirmada la existencia de ese dispositivo físico.
Procesador cuántico, 2022
Protocolo físico, interpretación del modelo
Se implementó un protocolo de transferencia de información cuántica en un chip.
No se creó un túnel transitable en nuestro espacio físico.
¿Qué hay que añadir para viajar al pasado?
Una diferencia de edad corriente no conecta un suceso tardío con otro temprano. En el escenario teórico del agujero de gusano se supone que pueden conservarse sus dos bocas y darles historias temporales distintas, por ejemplo moviendo una. Si el túnel conecta entonces sucesos externos con un desfase temporal suficiente, atravesarlo y volver por un trayecto ordinario puede formar un bucle causal. Aquí se añade el supuesto de una conexión especial entre sucesos; no existe en el problema ordinario de dos relojes. Propuesta clásica condicional, Einstein Online: movimiento de las bocas y desfase temporal.
Una curva temporal cerrada es una trayectoria que localmente apunta siempre hacia el futuro para quien viaja, pero regresa a un suceso anterior propio. Esto plantea un problema de causalidad: ¿cómo conciliar, por ejemplo, una acción con las condiciones de la propia partida? La historia paradójica por sí sola no constituye una prueba física de que el dispositivo exista o sea imposible.
La conjetura de protección de la cronología propone que la física impedirá formar esos bucles. Hawking estudió si grandes contribuciones cuánticas y su reacción sobre la geometría frustrarían la creación de una máquina del tiempo. La palabra «conjetura» importa: este argumento no debe convertirse en un teorema demostrado para todas las teorías posibles de gravedad cuántica. Trabajo original: supuestos y conclusión.
¿No se creó ya un agujero de gusano en un ordenador?
El experimento de 2022 en un procesador cuántico no creó un agujero de gusano transitable en nuestro espacio físico. Los autores implementaron un protocolo cuántico para un modelo simplificado y compararon su comportamiento con una descripción gravitatoria teórica. Transferir información cuántica en un chip no es hacer volar un objeto a través de un túnel espacial. Aclaración expresa de los autores.
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¿Qué es físico en ese experimento?
Los cúbits, el entrelazamiento y los resultados medidos del protocolo son físicamente reales. Es más que dibujar una animación. Sin embargo, la interpretación gravitatoria depende de una correspondencia entre determinados sistemas cuánticos y otro modelo de espacio-tiempo. Tiene un ámbito de aplicación y aproximaciones que se comprueban por separado del funcionamiento del procesador.
Los propios autores señalan las limitaciones del modelo pequeño y simplificado y la ausencia de una descripción gravitatoria completa explícita de ese sistema concreto. Por tanto, «dinámica experimental de un modelo de agujero de gusano» no significa «se observó un pasadizo nuevo en la sala del laboratorio». Explicación de los supuestos por los autores, resumen del trabajo original de Nature.
Si mañana un titular promete una máquina del tiempo, pregunta qué se midió realmente: ¿lecturas de relojes, un protocolo cuántico o una trayectoria a través de una geometría creada? ¿Se ha demostrado la materia que debería sostenerla? Las respuestas determinan la fuerza de la conclusión.
Por tanto, el envejecimiento distinto a lo largo de trayectorias distintas está comprobado. Los agujeros de gusano transitables y los viajes al propio pasado siguen siendo construcciones teóricas condicionales, y estos estudios cuánticos no proporcionan un método para construir un túnel macroscópico. La parte comprobada se desarrolla en movimiento y tiempo y dilatación gravitatoria del tiempo.