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Máquina del tiempo sin paradojas

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Máquina del tiempo sin paradojas


Diseñan una máquina del tiempo basada en fenómenos cuánticos que está libre de paradojas causales.
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La vida de cada ser humano es finita. Todo ser humano, tarde o temprano, desaparece para siempre. Una vez morimos nos perdemos todas las cosas que sucederán después en esa eternidad que hay por delante. Durante nuestras vidas finitas tenemos la sensación de que sólo vivimos el presente, de que sólo podemos planear el futuro y recordar el pasado. Como máquinas termodinámicas que somos sentimos en nuestra mente el sentido inequívoco de la flecha del tiempo, que apunta siempre desde el pasado hacia el futuro. Pero el ser humano sueña. Sueña, por ejemplo, con evitar los límites de su propia mortalidad a través de máquinas del tiempo que le permitan viajar al futuro para así ver lo que sucederá o al pasado para reescribir la Historia o deshacer la pequeña historia de cada uno.
Desconocemos la naturaleza del tiempo, de hecho ningún físico teórico serio puede afirmar que conoce tal naturaleza. Ante la ausencia de pruebas, el mundo académico de la Física Teórica se divide en dos bandos: los que creen que el tiempo existe y los que creen que el tiempo no existe y es una propiedad emergente de algo, todavía por conocer, más fundamental. No obstante podemos pensar y trabajar en máquinas del tiempo, aunque sólo sea sobre el papel.
La Física nos dice que sí es relativamente fácil viajar al futuro, de hecho lo hacemos constantemente a un segundo por segundo. Pero si queremos trascender nuestro propio periodo biológico de vida necesitamos una solución relativista. Viajando a velocidades próximas a la de la luz podríamos conocer a nuestros descendientes del año 2200 (si es que hay gente por entonces), pero este tipo de viaje en el espacio y en el tiempo no tiene billete de vuelta. No podríamos retornar al pasado (al presente del que se partió) aunque contemos con un DeLorean DMC-12 muy sofisticado. La razón es que tendríamos que ir en contra del la fecha del tiempo.
Aunque casi todas las leyes de la Física son reversibles en el tiempo, la expansión cosmológica y la Termodinámica parecen imponernos esa flecha del tiempo. Además, la causalidad parece que sólo se puede preservar si se impide este retorno al pasado, de otro modo aparecen paradojas causales. Si un individuo viaja al pasado y asesina a su propio abuelo antes de que sus hijos sean concebidos entonces no tendrá nietos, pero entonces, ¿cómo puede uno de ellos efectuar entonces el viaje y matar al abuelo si no existe?
Una solución a esta paradoja del abuelo se dio en alguna novela de ciencia ficción. Las máquinas del tiempo son posibles, pero el Universo destruye a los que lo intentan (con una supernova, por ejemplo) para así preservar la consistencia lógica.
Otra solución a esta paradoja es asumir que el libre albedrío no existe y que todo el Universo es determinista y predeterminado. De este modo los viajes en el tiempo se pueden dar, pero se dan sólo cuando no provocan paradojas, impidiéndose, por ejemplo, los asesinatos de abuelos. El Universo conserva la consistencia lógica a cambio de mostrar el tiempo como un bloque que tiene embebidos ciclos de género tiempo cerrados no paradójicos. En este caso existiría también una cierta censura cósmica.
Pero la paradoja del abuelo es independiente del libre albedrío. Se puede imaginar una partícula que entra en la máquina del tiempo y que al salir tiene una trayectoria tal que interfiere con la suya propia del pasado antes de entrar en la máquina, impidiendo que entre. Otra vez hay paradoja.
Da la impresión de que las paradojas causales son intrínsecas a las máquinas del tiempo, por lo que hay que sospechar que las máquinas del tiempo no son posibles.
Pese a todo, los físicos teóricos se dedican a veces a pensar sobre la posibilidad de máquinas del tiempo ideales. Con ello no pretenden construir una, sino explorar la física que subyace en sus modelos, saber qué es lo impide ese tipo de máquinas, etc. Son, en definitiva, máquinas de tiempo conceptuales que ayudan a avanzar en las teorías.
Algunas de esas “máquinas” están basadas en la Relatividad General y aprovechan las cualidades del espacio-tiempo. Una configuración típica utiliza agujeros de gusano y permite que una nave entre por una de sus bocas y salga por la otra en un tiempo ya pasado. Este tipo de máquinas no suelen permitir viajar a tiempos anteriores a la creación de la propia máquina y responden así a la pregunta de por qué si las máquinas de tiempo son posibles no hay crononautas entre nosotros. Sin embargo, todas estas “máquinas” necesitan de alguna ingrediente especial que contraviene las leyes de la Física, como una energía negativa que mantenga el agujero de gusano abierto incluso cuando hacemos pasar algo a través de él. Normalmente un agujero de gusano colapsa a un agujero negro si hacemos pasar masa o energía por él.
Podemos fantasear con máquinas del tiempo conceptuales para descubrir, un tiempo más tarde, que otro investigador ha encontrado el defecto definitivo que invalida tal máquina. Pero durante un tiempo es al menos divertido trabajar en ello.
Recientemente Seth Lloyd, del Massachusetts Institute of Technology, y sus colaboradores han propuesto un nuevo tipo de máquina del tiempo que evita la paradoja del abuelo. Además, no necesita de un espacio-tiempos fuertemente distorsionado, ni tampoco de materia exótica. En lugar de todo eso se basa en ciertos fenómenos mecánico-cuánticos.
Un fenómeno cuántico extraño es el de teletransporte cuántico, en virtud del cual un par de partículas entrelazadas cuánticamente se hallan en una superposición de estados y el colapso de la función de ondas de una de ellas determina el colapso de la otra. Si se es habilidoso se puede conseguir que el estado cuántico de una de ellas sea teletransportado a la otra. Esto se ha conseguido experimentalmente, pero hay que aclarar que se teletransportan estados y no partículas. Es decir, una cosa es este fenómeno y otra lo que se ve en Star Trek.
La otra propiedad que usa esta máquina del tiempo es la postselección, que es la habilidad de realizar una computación que automáticamente desecha ciertos resultados.
Imaginemos, por ejemplo, que tenemos que resolver un problema en el que estén involucradas un gran número de posibilidades y que la respuesta correcta es una combinación de esas posibilidades. La manera tradicional de resolverlo, y a veces la única, es enumerar todos los casos y escoger la respuesta correcta entre todas ellos, algo que consume mucho tiempo y esfuerzo.
Sin embargo, con la postselección es fácil encontrar la respuesta. Basta con permitir que las variables tomen cualquier valor al azar y luego se postselecciona la respuesta correcta entre ellas con la condición de que debe ser verdadera. Esto elimina automáticamente a todas las demás respuestas incorrectas.
El tema de la postselección es controvertido porque lleva a toda clase de predicciones increíbles sobre la capacidad de computo de hipotéticos ordenadores cuánticos. De este modo, los problemas tipo NP podrían ser resueltos de forma rápida y sencilla. Pero esto es algo que discuten algunos autores.
En la máquina de Lloyd la postselección se usa para que el teletransporte cuántico se dé “al revés”, asegurando que sólo cierto tipos de estados sean teletransportados. Los estados apropiados a ser teletransportados son aquellos que han sido postseleccionados para ser autoconsistentes antes de que sean teletransportados. Sólo después de ser identificado y aprobado, el estado puede ser teletransportado. Esto pone límites al estado original en el que la partícula puede estar antes de ser teletransportada.
El efecto final es que como si el estado de la partícula viajara hacia atrás en el tiempo. Digamos que se postelecciona una curva temporal cerrada. Hagamos énfasis en que es el estado el que viaja hacia atrás en el tiempo y no la propia partícula. Bajo todas estas condiciones el viaje en el tiempo de ese estado se realiza de una manera autoconsistente y no se dan paradojas.
Según Lloyd este formalismo muestra que el viaje en el tiempo cuántico puede ser entendido como un tipo de efecto túnel hacia atrás en el tiempo, que se da incluso en ausencia de un camino clásico desde el futuro al pasado.
Esta máquina está libre de las típicas paradojas que aparecen en otras máquinas del tiempo conceptuales, paradojas que evitan que puedan ser construidas. La razón en este caso es debida a la naturaleza probabilística de la Mecánica Cuántica, pues todo lo que puede pasar en la curva cerrada de género tiempo puede darse de un modo convencional con una probabilidad no nula en la MC gracias a esa misma naturaleza probabilística. Según Lloyd es como si el abuelo consiguiera siempre eludir los intentos de asesinato por parte de su nieto. Ciertas fluctuaciones cuánticas haría desviarse a la bala en el momento crítico.
Tampoco se necesitan distorsiones del espacio-tiempo ni otros fenómenos de la Relatividad General, pues da en un espacio plano. Situaciones de extrema curvatura o distorsión sólo se dan en entornos como el Big Bang o el interior de agujeros negros.
La esperanza de Lloyd y sus colaboradores es que este tipo de trabajos ayuden a formular una teoría cuántica de la gravedad, ya que en ellos se empujan los límites de la teoría cuántica y pueden dar lugar a resultados interesantes y fructíferos.
Lo que no está claro es que se pueda construir tal máquina del tiempo. La postselección sólo se da en Mecánica Cuántica No Lineal, algo que parece posible en teoría, pero que nunca se ha observado. Es más, todas las pruebas y experimentos apuntan precisamente a lo contrario, a que la Mecánica Cuántica (MC) es lineal. Algunos teóricos sugieren que la aparición de la postselección en estas mecánicas cuánticas alternativas es la clase de prueba que demuestra precisamente que la MC es lineal.
Pero si existe la MC no lineal entonces el viaje en el tiempo de estados de partículas es posible. Los autores del trabajo sostienen que este tipo de fenómenos se podrían demostrar en experimentos de teletransporte cuántico.
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Thalia