Una nueva y salvaje teoría de la física explica por qué viajar en el tiempo es imposible
Deslizándose suavemente a través de la vasta extensión del espacio, la luz mantiene un ritmo inquebrantable, cubriendo constantemente 299.792.458 metros por segundo, ni más ni menos, informa sciencealert.com .
Sin embargo, la narrativa sufre un cambio dramático cuando esta onda electromagnética encuentra los campos electromagnéticos que rodean las partículas de materia. Al navegar por este intrincado terreno, la velocidad de la luz puede disminuir significativamente.
Somos testigos de este fenómeno cuando la luz se refracta al pasar a través de un vaso de agua o cuando los innumerables colores de un arco iris se dispersan.
Los físicos han utilizado durante mucho tiempo ecuaciones del siglo XIX para explicar este fenómeno en el contexto de la luz y el electromagnetismo. Sin embargo, todavía luchan por comprender plenamente la repentina alteración en la velocidad de la luz a medida que pasa entre diferentes medios en términos de ondas físicas.
Un trío de físicos procedentes de la Universidad de Tampere ha propuesto una posible resolución a este enigma, pero no sin reevaluar algunos principios fundamentales relacionados con el viaje de una onda de luz a través de la dimensión del tiempo y el espacio.
“Básicamente, encontré una manera muy clara de derivar la ecuación de onda estándar en dimensiones 1+1”, dice el primer autor del estudio, Matias Koivurova, ahora en la Universidad del Este de Finlandia.
“La única suposición que necesitaba era que la velocidad de la onda es constante. Entonces pensé: ¿y si no siempre es constante? Esta resultó ser una muy buena pregunta”.
La velocidad de la luz (o c para usar su abreviatura) es un límite universal para la información que se mueve a través del vacío. Si bien la materia puede efectivamente ralentizar el viaje general de una partícula, la teoría especial de la relatividad dice que esta propiedad fundamental no puede cambiar realmente.
Sin embargo, a veces la física exige un vuelo ocasional de la imaginación para explorar nuevos terrenos. Así que Koivurova, junto con sus colegas Charles Robson y Marco Ornigotti, dejaron de lado esta incómoda verdad para considerar las consecuencias de una ecuación de onda estándar en la que una onda de luz arbitraria puede acelerarse.
Inicialmente, su solución no tenía mucho sentido. Fue sólo cuando agregaron una velocidad constante como marco de referencia que las piezas encajaron.
Envíe una nave espacial a las profundidades del espacio a gran velocidad y sus pasajeros experimentarán el tiempo y la distancia de manera diferente a los observadores que observan su viaje desde lejos. Este contraste es cortesía de la relatividad, una teoría que ha sido probada con éxito una y otra vez en todo tipo de escalas.
Al encuadrar una onda en aceleración frente a una velocidad de la luz constante, los extraños efectos de la novedosa solución del equipo a la ecuación de onda estándar se parecían a los impuestos por la relatividad. Su descubrimiento tuvo profundas implicaciones para el debate sobre si el impulso de una onda de luz aumentaba o disminuía cuando pasaba a un nuevo medio.
“Lo que hemos demostrado es que, desde el punto de vista de la ola, no le sucede nada a su impulso. En otras palabras, se conserva el impulso de la ola”, afirma Koivurova.
No importa cuál sea la onda, ya sea en un campo electromagnético, una onda en un estanque o una vibración en una cuerda, las medidas de la relatividad y la conservación del impulso deben tenerse en cuenta en la ecuación a medida que ganan velocidad. Esta generalización iba a tener otra consecuencia bastante notable, aunque ligeramente decepcionante.
Ya sean nuestros intrépidos viajeros espaciales que se acercan a Alpha Centauri a una fracción de la velocidad de la luz, o su desconsolada familia que envejece lentamente en la Tierra, cada uno de sus respectivos relojes avanza en lo que se considera el tiempo adecuado. Los dos tiempos pueden no estar de acuerdo en cuanto a la duración de un segundo, pero cada uno es una medida confiable del paso de los años dentro de su propio marco.
Si todas las ondas también experimentan el cuidado temporal adecuado de la relatividad, argumentan los físicos, cualquier física gobernada por ondas debería tener una dirección temporal estricta. Uno que no se puede revertir simplemente para ninguna parte.
Hasta ahora, las ecuaciones sólo se han resuelto para una única dimensión del espacio (y del tiempo). También sería necesario realizar experimentos para ver si esta perspectiva de las ondas es cierta.
Si es así, después de todo, nuestro viaje colectivo a través del Universo es verdaderamente una calle de sentido único.
Esta investigación fue publicada en Óptica
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