¿Universo diseñado? (13E): ¿Viajes al futuro?

En el Post anterior intenté desacralizar (que no desacreditar) las teorías de Einstein sobre el espacio tiempo; aunque reconociendo su genialidad al desarrollar las ideas sobre la relatividad. Enfatice que nada de la realidad descubrió Einstein, sino que elaboró (“inventó”) unas herramientas conceptuales y matemáticas que sí sirvieron a otros científicos para descubrir nuevos aspectos de la realidad física y cosmológica.

Vimos, por una parte, que esas herramientas einstenianas no son útiles para la realidad subatómica. Y por otra, que al igual que el enfoque de Einstein, hay otros que compiten en la búsqueda del "modelo" conceptual y matemático que más útil resulte para avanzar en el conocimiento de nuestro mundo.

Hoy abordaremos algunos aspectos del enfoque einsteniano que, en lo referido a la concepción del tiempo, no cuadran con la realidad que experimentamos o que no se arraigan en ella.

La irrealidad de la singularidad

Empiezo por el descuadre más conocido, pero que incluso por estar tan popularizado, hasta se asume como característica de la realidad en aquellos confines donde nuestra experiencia sensible pueda llegar. Me refiero a las singularidades.

En las formulaciones matemáticas sí que se dan condiciones cuyas únicas y posibles interpretaciones reclaman la noción de "singularidad". Y esto se da cuando cálculos matemáticos dan como resultado el infinito.

¿Qué es el infinito en la realidad física? ¿Cómo entender una singularidad en el espacio-tiempo de la propuesta de Minkowski y Einstein?

Me gusta la definición que me dio Gemini cuando investigaba estos temas: "En cosmología, una singularidad es una región o punto del espacio-tiempo donde las leyes de la física clásica (específicamente la relatividad general) dejan de ser válidas debido a que variables como la densidad, la temperatura y la curvatura espacial se vuelven infinitas".

Pensando en la dimensión tiempo: ¿Cómo entender que la curvatura de la dimensión tiempo se vuelve infinita? 

Para mí está claro que, para ese tipo de resultados teóricos, más que buscar realidades que muestren congruencia con la teoría, más convendría buscar un marco teórico que case mejor con la realidad que experimentamos directamente o a través de las herramientas tecnológicas de las que disponemos.

La marcha atrás en el tiempo

La marcha atrás en el tiempo ya la hemos tratado en esta serie de post en "Los viajes al pasado". Lo saco nuevamente a colación porque este es otro punto de incongruencia entre las predicciones de las formulaciones matemáticas de la teoría de la relatividad y la realidad. Extracto de la Wikipedia lo referido a la relatividad general y el posible regreso al pasado: "la relatividad general  permite trayectorias temporales que podrían interpretarse como viajes hacia el pasado" (La relatividad especial sólo considera los viajes al futuro, posibilidad que yo comparto y que en estos post llamo "saltos al futuro").

En el fondo, "las leyes fundamentales de la física sí son invariantes" (incluida la relatividad general: “Esta invarianza se aplica a todos los sistemas de referencia en su relatividad general”). Dado que esto implica la reversibilidad del tiempo y da al traste con la flecha del tiempo, se busca subsanar esa “deficiencia” de la teoría buscando argumentos que justifiquen dicha flecha fuera del marco conceptual relativista. Principalmente se recurre al incremento constante de la entropía en el universo (El primer artículo enlazado  al inicio de este párrafo pretende, sin embargo, desligar la flecha del tiempo del aumento universal de la entropía).

En cualquier caso, queda claro que el marco relativista propuesto por Einstein “cojea” en lo concerniente a tiempo como dimensión real “transitable”, puesto que su teoría general de la relatividad permitiría “transitar” el tiempo hacia atrás, lo cual se da de bruces con la realidad que experimentamos a diario.

El avance en el tiempo

El avance en el tiempo es uno de los aspectos menos popularizados de las teorías de Einstein. En este caso hemos de incluir también al profesor de matemáticas de Einstein, Hermann Minkowski, puesto que fue este último el que concibió la idea del espacio-tiempo, en el cual todas las entidades físicas avanzamos inexorablemente con una rapidez constante igual que la velocidad de la luz en el espacio (c= 299.792.458 m/s).

La propuesta en esta visión relativista del universo consiste en un mundo de 4 dimensiones, en la cual todo ente material (personas, animales, objetos, astros,…) se mueve inexorablemente, esté quieto, o en movimiento en la superficie terrestre o a través del espacio sideral. Cuando está quieto, también se mueve, pero ese movimiento no se observa en el espacio tridimensional del universo físico. Es un movimiento que en el “mundo cuatridimensional” sólo se manifiesta en el cuarto eje del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. La cuarta dimensión es el tiempo, y las restantes son: la  anchura, la largura y la profundidad. En las tres dimensiones físicas (anchura, largura y profundidad) te mueves voluntariamente cuando vas a la oficina, el taller o al bar. En la dimensión tiempo “te mueves involuntariamente SIEMPRE”. Ese movimiento es lo que aprecias como avance del tiempo: tu desarrollo físico, y a la larga, tu envejecimiento. Según esto, envejecemos porque nos movemos involuntariamente en el la dimensión tiempo, a la vez que también nos movemos.

La velocidad del movimiento voluntario en las tres dimensiones físicas lo decidimos nosotros, según escojamos: a pie, en bicicleta, coche, reactor, nave espacial…

El avance en la dimensión temporal no lo decidimos nosotros, pues es inexorable. Pero en algo podemos influir en la rapidez de avance de ese movimiento. Porque según este enfoque “eninsteniano-minkowskiano”, lo que es inexorable en cuanto a la rapidez de avance es la combinación de la velocidad que tengas en las dimensiones físicas junto con la tasa de avance que resulte en la dimensión temporal (que no sería propiamente una velocidad en el sentido habitual de espacio dividido por tiempo). Y la suma de estas tasas de avances (en espacio y tiempo) es siempre el máximo posible de avance en el universo: la velocidad de la luz en el espacio: c =  299.792,458 km/s ≈ 300.000 Km/s. (Como la luz avanza en el espació el máximo posible de avance para el “combinado” espacio-tiempo, su avance en el tiempo sería 0. En esa “mezcla” de dimensiones físicas con la temporal se usa el término cuadrivelocidad).

Así, pues, si estás parado, avanzas en el tiempo al máximo posible, es decir: al ritmo del tiempo coordinado estándar que mantenemos en la tierra (Tiempo Universal Coordinado (UTC), el cual se asocia a la velocidad de la luz en el espacio, puesto que que a esa velocidad espacial la luz tiene avance temporal = 0. Pero si te desplazas en las dimensiones físicas a alta velocidad, el ritmo de avance en la dimensión temporal se reduce, para compensar el incremento de la velocidad física. Podríamos imaginar que el ritmo de avance en la dimensión temporal sería igual a la velocidad de la luz, menos la velocidad que tengas en las dimensiones físicas.

Esa reducción en el avance temporal es inapreciable en nuestros desplazamientos a escala terrestre incluso con los medios de transporte más veloces. Pero si imaginamos que pudiéramos hacer un viaje interplanetario en una nave que alcanzase la velocidad de 100.000 Km/s, (1/3 de la velocidad de la luz) la “velocidad en el eje temporal bajaría de los 300.000 Km/s que tendríamos en reposo a 282.900 km/s cuando viajásemos a 100.000 m/h”. Aunque esto no es cierto, puesto que en el tiempo no puedes hablar de velocidad. (Esa hipotética e ilustrativa velocidad correspondería a la de la luz tras aplicarle el factor de Lorentz, que relaciona el tiempo propio del viajero y su reloj con el tiempo que transcurre en la tierra). Más correcto es hablar en términos de duraciones, y en ese sentido, el ritmo de tiempo que marcaría el reloj que tuvieses en la muñeca se reduciría hasta un 94,3% del ritmo que marcasen los relojes en la tierra. Lo que avanzase tu reloj durante una hora, los relojes de la tierra avanzarían 1 hora y cuatro minutos. Tus amigos de la tierra habrían envejecido unos 24 días más que tú durante un viaje de un año.

Como ves, el sistema relativista, no sólo es una idea brillante, sino bastante compleja de asimilar. En el fondo me recuerda un poco a las elucubraciones de los geocentristas, que con esfuerzo y complicaciones matemáticas conseguían poner en congruencia sus hipótesis de la Tierra como centro del Universo con las realidades que observaban.

El riesgo de lo bueno de las matemáticas

Lo bueno de las matemáticas es que siempre te llevan a algún “buen resultado”. Buen resultado como fruto de la operatividad implícita en el lenguaje matemático, si es que se han respetado sus reglas. Pero también esa eficacia puede despistar, porque las matemáticas no distinguen entre verdades o falsedades cuando de la introducción de datos de partida se trata o de las hipótesis de trabajo que los correlaciona. Volviendo al geocentrismo: Por siglos fue la concepción cosmológica asumida mayoritariamente hasta el siglo XVI.  En la medida que surgían incongruencias entre las predicciones y las observaciones, se reajustaban las formulas. Se llegó a un sistema muy complejo, pero que ciertamente conseguía concordar con las observaciones astronómicas que estaban al alcance de los astrónomos de entonces.

¿Qué decir de las teorías de la relatividad (la especial y la general, además de las variantes que se han inspirado en ellas)?

Lo cierto es que tendrán que evolucionar si se pretende poner en coherencia con la mecánica cuántica.

¿Se mantendrá la idea de una dimensión de tiempo real, con presente pasado y futuro?

Incluyo a continuación una cita de la carta personal que envió Einstein a la familia de su amigo Michele Besso a raíz de su fallecimiento y poco antes de la muerte del mismo Einstein: “Para nosotros, los físicos creyentes, la separación entre pasado, presente y futuro es solo una ilusión persistente”. (Carta de Einsteins al hijo y a la hermana de Besso, del 21 de Marzo de 1955, redactada en Princeton: “[…]  Für uns gläubige Physiker hat die Scheidung zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nur die Bedeutung einer wenn auch hartnäckigen Illusion […]. Incluida en la correspondencia entre Albert Einstein y Michele Besso: “Correspondance 1903 -1955” . Editorial Herman, Paris 1972).

¿Qué tendría en mente Einstein cuando redacto dicha frase?

Se dice que podría hacer referencia a la idea del “universo bloque”, de cuatro dimensiones. Pero esa idea implica la ausencia de libre albedrío. Estaríamos ante lo que algunos teólogos mantienen como “predestinación”. 

Aun así, la idea de universo bloque no descarta la realidad del presente el pasado y el futuro, sino que los enlaza en una realidad inamovibles por la que “circulan” nuestras conciencias. De ser cierta, esta teoría (basada en el relativismo einsteniano) daría al traste con todas las hipótesis ateas de evolución universal basadas en el azar.

Por la redacción de la frase, a mí me cuadra más la idea de que al final de sus días, quizás Einstein se planteó la irrealidad del tiempo como dimensión y se inclinó por la idea del “eterno presente”, en el que las cosas suceden, pero que no están predeterminadas las que a continuación les seguirán.

Seguiremos en el próximo post.

^{(El 30/12/2025 todos los enlaces incluidos hasta aquí estaban activos.)}