La conjetura de la protección cronológica es una hipótesis propuesta por primera vez por Stephen Hawking de que las leyes de la física impiden el viaje en el tiempo en todas las escalas excepto microscópicas. La permisibilidad del viaje en el tiempo está representada matemáticamente por la existencia de curvas temporales cerradas en algunas soluciones a las ecuaciones de campo de la relatividad general . La conjetura de protección cronológica debe distinguirse de la censura cronológica bajo la cual cada curva cerrada en forma de tiempo pasa a través de un horizonte de eventos , lo que podría impedir que un observador detecte la violación causal [1] (también conocida comoviolación cronológica ). [2]
Origen del término
En un artículo de 1992, Hawking usa el dispositivo metafórico de una "Agencia de Protección de la Cronología" como una personificación de los aspectos de la física que hacen imposible el viaje en el tiempo a escalas macroscópicas, previniendo así aparentemente las paradojas del tiempo . Él dice:
Parece que hay una Agencia de Protección de la Cronología que evita la aparición de curvas cerradas en forma de tiempo y, por lo tanto, hace que el universo sea seguro para los historiadores. [3]
La idea de la Agencia de Protección de la Cronología parece estar extraída en broma del concepto Time Patrol o Time Police, que se ha utilizado en muchas obras de ciencia ficción [4] , como la serie de historias de Time Patrol de Poul Anderson o la de Isaac Asimov . novela El fin de la eternidad , o en la serie de televisión Doctor Who . "The Chronology Protection Case" de Paul Levinson , postula un universo que va tan lejos como para asesinar a cualquier científico que esté cerca de inventar cualquier medio de viaje en el tiempo.
Relatividad general y correcciones cuánticas
Se han sugerido muchos intentos de generar escenarios para curvas cerradas de tipo temporal, y la teoría de la relatividad general los permite en determinadas circunstancias. Algunas soluciones teóricas en relatividad general que contienen curvas cerradas en forma de tiempo requerirían un universo infinito con ciertas características que nuestro universo no parece tener, como la rotación universal de la métrica de Gödel o el cilindro giratorio de longitud infinita conocido como cilindro de Tipler . Sin embargo, algunas soluciones permiten la creación de curvas cerradas en forma de tiempo en una región limitada del espacio-tiempo, siendo el horizonte de Cauchy el límite entre la región del espacio-tiempo donde pueden existir curvas cerradas en forma de tiempo y el resto del espacio-tiempo donde no pueden. [5] Una de las primeras soluciones de viaje en el tiempo limitadas encontradas se construyó a partir de un agujero de gusano atravesable , basado en la idea de llevar una de las dos "bocas" del agujero de gusano en un viaje de ida y vuelta a una velocidad relativista para crear una diferencia de tiempo. entre ella y la otra boca (ver la discusión en Wormhole # Viaje en el tiempo ).
La relatividad general no incluye efectos cuánticos por sí sola, y una integración completa de la relatividad general y la mecánica cuántica requeriría una teoría de la gravedad cuántica , pero existe un método aproximado para modelar campos cuánticos en el espacio-tiempo curvo de la relatividad general, conocido como semiclásico. gravedad . Los intentos iniciales de aplicar la gravedad semiclásica a la máquina del tiempo del agujero de gusano atravesable indicaron que exactamente en el momento en que el agujero de gusano permitiría por primera vez curvas cerradas en forma de tiempo, las fluctuaciones cuánticas del vacío se acumulan y llevan la densidad de energía al infinito en la región de los agujeros de gusano. Esto ocurre cuando las dos bocas de los agujeros de gusano, llamémoslas A y B, se han movido de tal manera que es posible que una partícula u onda que se mueva a la velocidad de la luz entre en la boca B en algún momento T 2 y salga por la boca A en un momento anterior T 1 , luego viaje de regreso hacia la boca B a través del espacio ordinario, y llegue a la boca B al mismo tiempo T 2 que ingresó a B en el bucle anterior; de esta manera, la misma partícula u onda puede hacer un número potencialmente infinito de bucles a través de las mismas regiones del espacio-tiempo, acumulándose sobre sí misma. [6] Los cálculos mostraron que este efecto no ocurriría para un rayo de radiación ordinario, porque el agujero de gusano lo "desenfocaría" de modo que la mayor parte del rayo que emergiera de la boca A se expandiría y fallaría la boca B. [7] Pero cuando se hizo el cálculo para las fluctuaciones del vacío , se encontró que se reenfocarían espontáneamente en el viaje entre las bocas, lo que indica que el efecto de acumulación podría volverse lo suficientemente grande como para destruir el agujero de gusano en este caso. [8]
La incertidumbre sobre esta conclusión permaneció, porque los cálculos semiclásicos indicaron que el pileup solo llevaría la densidad de energía al infinito durante un momento infinitesimal de tiempo, después del cual la densidad de energía se extinguiría. [9] Pero la gravedad semiclásica no se considera confiable para grandes densidades de energía o períodos cortos de tiempo que alcanzan la escala de Planck ; a estas escalas, se necesita una teoría completa de la gravedad cuántica para realizar predicciones precisas. Por lo tanto, sigue siendo incierto si los efectos de la gravedad cuántica podrían evitar que la densidad de energía crezca lo suficiente como para destruir el agujero de gusano. [10] Stephen Hawking conjeturó que la acumulación de fluctuaciones en el vacío no solo lograría destruir el agujero de gusano en la gravedad cuántica, sino también que las leyes de la física evitarían en última instancia la formación de cualquier tipo de máquina del tiempo; esta es la conjetura de protección cronológica. [11]
Trabajos posteriores en gravedad semiclásica proporcionaron ejemplos de espacio-tiempo con curvas cerradas en forma de tiempo donde la densidad de energía debido a las fluctuaciones del vacío no se acerca al infinito en la región del espacio-tiempo fuera del horizonte de Cauchy. [11] Sin embargo, en 1997 se encontró una prueba general que demuestra que de acuerdo con la gravedad semiclásica, la energía del campo cuántico (más precisamente, el valor esperado del tensor cuántico de tensión-energía) debe ser siempre infinita o indefinida en el horizonte. sí mismo. [12] Ambos casos indican que los métodos semiclásicos se vuelven poco fiables en el horizonte y los efectos de la gravedad cuántica serían importantes allí, en consonancia con la posibilidad de que tales efectos siempre intervengan para evitar que se formen las máquinas del tiempo. [11]
Una decisión teórica definitiva sobre el estado de la conjetura de protección cronológica requeriría una teoría completa de la gravedad cuántica [13] en contraposición a los métodos semiclásicos. También hay algunos argumentos de la teoría de cuerdas que parecen apoyar la protección cronológica, [14] [15] [16] [17] [18] pero la teoría de cuerdas aún no es una teoría completa de la gravedad cuántica. La observación experimental de curvas cerradas en forma de tiempo demostraría, por supuesto, que esta conjetura es falsa , pero a falta de eso, si los físicos tuvieran una teoría de la gravedad cuántica cuyas predicciones hubieran sido bien confirmadas en otras áreas, esto les daría un grado significativo de confianza en las predicciones de la teoría sobre la posibilidad o imposibilidad de viajar en el tiempo.
Otras propuestas que permiten viajar en el tiempo hacia atrás pero evitan las paradojas del tiempo , como el principio de autoconsistencia de Novikov , que garantizaría que la línea de tiempo se mantenga consistente, o la idea de que un viajero en el tiempo sea llevado a un universo paralelo mientras su línea de tiempo original permanece intacta, no califican como "protección cronológica".
Ver también
- Causalidad
- Hipótesis de la censura cósmica
- Principio de autoconsistencia de Novikov
- Viaje en el tiempo
- Agujero de gusano
Notas
- ↑ Monroe, Hunter (29 de octubre de 2008). "¿Son indeseables las violaciones de la causalidad?". Fundamentos de la Física . 38 (11): 1065–1069. arXiv : gr-qc / 0609054 . Código Bibliográfico : 2008FoPh ... 38.1065M . doi : 10.1007 / s10701-008-9254-9 .
- ^ Visser, Matt (1997). "Agujeros de gusano transitables: el anillo romano". Physical Review D . 55 (8): 5212–5214. arXiv : gr-qc / 9702043 . Código Bibliográfico : 1997PhRvD..55.5212V . doi : 10.1103 / PhysRevD.55.5212 .
- ^ Hawking, SW (1992). "Conjetura de protección de cronología". Phys. Rev. D . 46 (2): 603. Código Bibliográfico : 1992PhRvD..46..603H . doi : 10.1103 / physrevd.46.603 . PMID 10014972 .
- ^ "Time Police: SFE: Enciclopedia de ciencia ficción" . Sf-encyclopedia.com. 21 de diciembre de 2011 . Consultado el 25 de agosto de 2014 .
- ^ Gott, J. Richard (2001). Viaje en el tiempo en el universo de Einstein: las posibilidades físicas de viajar a través del tiempo . Houghton Mifflin . pag. 117 . ISBN 978-0-395-95563-5.
- ^ Thorne, Kip S. (1994). Agujeros negros y deformaciones del tiempo . WW Norton . págs. 505–506. ISBN 978-0-393-31276-8.
- ^ Thorne 1994, p. 507
- ^ Thorne 1994, p. 517
- ^ Everett, Allen; Roman, Thomas (2012). Viajes en el tiempo y unidades de deformación . Prensa de la Universidad de Chicago . pag. 190 . ISBN 978-0-226-22498-5.
- ^ Everett y Roman 2012, p. 190
- ↑ a b c Everett y Roman, 2012, p. 191
- ^ Kay, Bernard; Radzikowski, Marek; Wald, Robert (1997). "Teoría cuántica de campos en espaciotiempos con un horizonte de Cauchy generado compactamente". Comunicaciones en Física Matemática . 183 (3): 533–556. arXiv : gr-qc / 9603012v2 . Código Bibliográfico : 1997CMaPh.183..533K . CiteSeerX 10.1.1.339.6036 . doi : 10.1007 / s002200050042 .
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Referencias
- Hawking, SW, (1992) La conjetura de la protección cronológica. Phys. Rev. D46, 603–611.
- Matt Visser, "La física cuántica de la protección cronológica" en The Future of Theoretical Physics and Cosmology: Celebrating Stephen Hawking's 60th Birthday por GW Gibbons (Editor), EPS Shellard (Editor), SJ Rankin (Editor)
- Li, Li-Xin (1996). "¿Debe la máquina del tiempo ser inestable frente a las fluctuaciones del vacío?". Clase. Quantum Grav . 13 (9): 2563-2568. arXiv : gr-qc / 9703024 . Código bibliográfico : 1996CQGra..13.2563L . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 13/9/019 .
enlaces externos
- https://web.archive.org/web/20101125122824/http://hawking.org.uk/index.php/lectures/63
- https://plus.maths.org/content/time-travel-allowed - Kip Thorne analiza el viaje en el tiempo en relatividad general y la base en física cuántica para la conjetura de protección cronológica