La posibilidad de viajar en el tiempo ha fascinado a la humanidad durante siglos, alimentando tanto la imaginación literaria como los debates científicos. En un estudio publicado en Classical and Quantum Gravity el físico Lorenzo Gavassino explora los fundamentos termodinámicos y cuánticos que sostendrían la vida y los procesos físicos en un universo con curvas cerradas de tipo tiempo (CTC, por sus siglas en inglés). A través de un análisis riguroso, el autor presenta un escenario sorprendente que combina la mecánica cuántica y la relatividad para demostrar que, aunque posibles, los viajes en el tiempo serían drásticamente diferentes de lo que la ficción ha representado.

En términos simples, una CTC es una trayectoria en el espacio-tiempo que permite a un objeto regresar al punto de partida en su propia línea temporal. En el universo descrito por la relatividad general de Einstein, estas curvas pueden surgir en ciertos modelos, como los universos del tipo Gödel. En ellos, la geometría del espacio-tiempo tiene propiedades inusuales que permiten la existencia de trayectorias circulares donde el tiempo fluye como una dimensión cerrada.

Gavassino utiliza este marco para analizar qué sucede cuando un sistema físico—como una nave espacial—viaja en una CTC. Según el autor, las implicaciones termodinámicas y cuánticas de tal viaje generan fenómenos fascinantes, como la inversión espontánea de la flecha entrópica del tiempo y la imposibilidad de paradojas clásicas, como el encuentro con versiones más jóvenes de uno mismo.

Un pilar clave del trabajo de Gavassino es el principio de autoconsistencia. Este principio sostiene que, en un universo con CTCs, todos los eventos deben ocurrir de manera que no generen contradicciones. Esto elimina paradojas famosas como la del “abuelo”—donde un viajero temporal podría evitar su propio nacimiento al alterar el pasado. Según Gavassino, las leyes de la mecánica cuántica garantizan automáticamente esta autoconsistencia.

El artículo demuestra matemáticamente que cualquier sistema cuántico que viaje en una CTC debe regresar a su estado inicial al completar el recorrido. Este resultado, derivado de teoremas fundamentales como el de Wigner, establece que los niveles de energía de un sistema en una CTC se discretizan de forma espontánea. Esto significa que las energías posibles del sistema están cuantizadas, separadas por intervalos precisos que dependen de la duración de la curva temporal.

Viajes en el tiempo paradojas
Los viajes en el tiempo no se parecerían en nada a las películas de ciencia-ficción. Crédito: Universal

La termodinámica, y en particular la entropía, juega un papel central en el análisis de Gavassino. La entropía, una medida del desorden en un sistema, tiende a aumentar en el tiempo, marcando la diferencia entre el pasado y el futuro. Sin embargo, en una CTC, la entropía debe volver a su estado inicial al completar el bucle, lo que implica una inversión espontánea de la flecha del tiempo.

El autor ilustra este fenómeno con un modelo simple: una partícula inestable que se desintegra en partículas más ligeras mientras viaja en la CTC. Aunque estadísticamente improbable, las leyes cuánticas dictan que, al completar el recorrido, las partículas ligeras deben recombinarse espontáneamente para formar de nuevo la partícula inicial, revirtiendo así el proceso entrópico.

Uno de los aspectos más intrigantes del trabajo es la idea de que los procesos biológicos y mentales, como la formación de recuerdos, también se ven afectados por las propiedades de las CTCs. Gavassino sostiene que cualquier memoria o registro creado durante el viaje debe ser borrado antes de que el sistema regrese a su estado inicial. Este proceso garantiza que no haya contradicciones en la línea temporal, pero también plantea preguntas profundas sobre la naturaleza de la causalidad y la identidad personal en un universo con viajes temporales.

Además, el autor introduce el concepto del “evento de mínima entropía”, un punto en la CTC donde la entropía es más baja y donde el orden en el sistema parece surgir espontáneamente sin causa aparente. Según Gavassino, este evento desafía nuestras nociones macroscópicas de causalidad, ya que estructuras complejas, como cerebros o libros, podrían aparecer “de la nada” en estos puntos debido a fluctuaciones estadísticas.

Una pregunta frecuente en la ciencia ficción es si sería posible encontrarse con una versión más joven de uno mismo en un viaje temporal. Según Gavassino, las leyes cuánticas y termodinámicas hacen que este escenario sea extremadamente improbable. Cualquier “versión futura” de un viajero en el tiempo que aparezca en una CTC sería, en el mejor de los casos, una copia ilusoria o “clon” generado por fluctuaciones estadísticas, no una extensión causal directa del propio viajero.

Aunque el artículo de Gavassino no aboga directamente por la existencia de CTCs, sí ofrece una visión fascinante de cómo podrían operar en un universo hipotético. Más allá de las complejidades matemáticas, su trabajo destaca la capacidad de la física moderna para abordar preguntas que antes parecían relegadas a la filosofía o la ficción.

El mensaje principal del autor es claro: si los viajes en el tiempo fueran posibles, no se parecerían en nada a las representaciones populares en la literatura o el cine. En cambio, estarían gobernados por las estrictas reglas de la mecánica cuántica y la termodinámica, con consecuencias tan extrañas como sorprendentes. En última instancia, el tiempo no es solo una dimensión lineal que podemos manipular a voluntad, sino una entidad profundamente entrelazada con las leyes fundamentales del universo.

FUENTES

L Gavassino, Life on a closed timelike curve. Class. Quantum Grav. 42 015002. DOI 10.1088/1361-6382/ad98df

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