miniatura|Les dimensions espacials i temporals d'un esdeveniment, des del punt de vista de la llum El viatge en el temps és un concepte de moviment cap endavant o cap enrere d'un punt a l'altre en el temps, de la mateixa manera com es fa en l'espai. A més, algunes interpretacions del viatge en el temps suggereixen la possibilitat de viatjar entre realitats o universos paral·lels.
Aquest article analitza la possibilitat teòrica i tècnica de viatjar en el temps, i la possibilitat que existeixin paradoxes associades a aquest moviment en el temps (per exemple, evitar el naixement dels propis avantpassats).
Els viatges a través del temps en la física Moviment en el temps i en l'espai Segons la descripció convencional de la teoria de la relativitat, les partícules materials, en moure's a través de l'espaitemps, ho fan endavant en el temps (vers el futur) i cap a un costat o altre de l'espai. Que l'energia total i la massa siguin positives està relacionat amb el fet que les partícules es moguin vers el futur.
Un aspecte demostrat i comprovat de la teoria de la relativitat és que viatjar a velocitats properes a la velocitat de la llum provoca una dilatació del temps, de manera que el temps d'un individu que viatja a aquesta velocitat transcorre més lentament. Des de la perspectiva del viatger, el temps "extern" sembla passar més ràpidament, fet que causa que el viatger arribi a un lloc més endavant en el futur. Tanmateix, aquest fenomen en si mateix no és el que sol ser anomenat viatge en el temps.
El concepte de viatge en el temps ha estat sovint utilitzat per a examinar les conseqüències de teories físiques com ara la relativitat especial, la relativitat general i la teoria quàntica de camps, tot i que no hi hagi prova experimental del viatge en el temps i que existeixen raons teòriques importants per considerar possible l'existència de cert tipus de viatge en el temps. En qualsevol cas, les teories actuals de la física no permeten cap mena de viatge en el temps.
La possibilitat de viatjar en el temps La teoria especial de la relativitat d'Albert Einstein (i per extensió la teoria general) permet explícitament un tipus de dilatació temporal que ordinàriament es podria anomenar "viatge en el temps". La teoria sosté que, amb relació a un observador estàtic, el temps sembla passar més lentament per als cossos que es desplacen ràpidament; per exemple, un rellotge que es mou semblarà funcionar més lentament; en augmentar la seva velocitat i acostar-se a la velocitat de la llum, semblarà haver-se aturat completament. Tanmateix, aquest efecte permet únicament "viatjar en el temps" cap endavant vers el futur, mai cap enrere. Aquest tipus de viatge no és típic de la ciència-ficció, i es tenen pocs dubtes de la seva existència. Tanmateix, d'ara endavant, el terme "viatge en el temps" pròpiament dit es referirà al recorregut amb un cert grau de llibertat vers el passat o el futur.
Molts científics consideren que el viatge a través del temps pròpiament dit és impossible. Aquesta opinió es veu reforçada per un argument basat en la navalla d'Occam. Qualsevol teoria que permeti viatjar en el temps requereix que certes situacions relacionades amb la causalitat (o, en certs casos, la retrocausalitat) siguin resoltes. Què passaria si algú provés de viatjar en el temps i matés el seu propi avi?
A més, en absència de qualsevol prova experimental de la possibilitat de viatjar en el temps, és teòricament més simple suposar que no pot existir. De fet, el físic Stephen Hawking suggerí que l'absència de viatgers del futur constitueix un fort argument en contra de l'existència del viatge en el temps (vegeu Conjectura de protecció de la cronologia). Això seria una variant de la paradoxa de Fermi ("Si no hi ha visitants extraterrestres és perquè els extraterrestres no existeixen"), però amb "viatgers del temps" en lloc de "visitants extraterrestres". Tenint això en compte, altres suggereixen –en oposició a la teoria de Stephen Hawking– que, en cas que en el futur els humans poguessin viatjar enrere en el temps, no podrien tornar a un espai temporal anterior a la posada en marxa de la màquina del temps.
També s'ha suggerit que, en tornar al passat, es crearia un univers paral·lel, i no es viatjaria a un passat determinat sinó a una còpia seva. Així doncs, existirien dos espais temporals simultanis: un en què apareix un viatger temporal i un altre en què no apareix. Aquesta seria una hipòtesi per respondre a la paradoxa de "Si demà penso viatjar cap avui per dir-me 'hola', per què avui no tinc un doble meu al costat dient-me 'hola'?" Tanmateix, assumint que el viatge temporal és possible, també resulta interessant per als físics la pregunta de quines lleis de la física impedeixen el viatge en el temps, i per què.
La possibilitat de paradoxes temporals El principi d'autoconsistència de Novikov i alguns càlculs recents de Kip S. Thorne indiquen que simples masses passant en el temps a través de forats de cuc no podrien generar paradoxes, car no existeixen condicions inicials que causin una paradoxa una vegada s'introdueix el viatge en el temps. Si els seus resultats poguessin ser generalitzats, suggeririen, curiosament, que cap de les paradoxes formulades per a les històries de viatge temporal es podrien formular realment en un nivell físic; és a dir, que qualsevol situació que tingui lloc en una història de viatge temporal pot permetre nombroses solucions coherents. Tanmateix, les circumstàncies podrien esdevenir increïblement estranyes.
Els universos paral·lels són una possibilitat teòrica que evitaria gran part de les paradoxes relacionades amb el viatge en el temps. La interpretació de mons múltiples d'Everett suggereix que tots els esdeveniment quàntics possibles poden tenir lloc simultàniament en històries exclusives. Aquestes històries alternatives o paral·leles formarien un arbre ramificat que simbolitzaria tots els resultats possibles d'una interacció.
Atès que existeixen totes les possibilitats, qualsevol paradoxa pot ser explicada, car els esdeveniments paradoxals tenen lloc en universos diferents. Sovint s'utilitza aquest concepte en ciència-ficció. Tanmateix, els físics creuen actualment que no és possible la interacció o interferència entre aquestes històries alternatives (vegeu conjectura de protecció cronològica de Stephen Hawking).
Paradoxa de la inexistència de viatgers en el temps Si es té en compte que cada vegada es tenen més coneixements de física quàntica i que la tecnologia progressa al llarg del temps, es pot postular que s'hauria hagut de rebre la visita de viatgers del temps, fet que no està demostrat, i que pot ser considerat una paradoxa. Per explicar això, s'ha postular la possibilitat que la humanitat s'extingirà abans de descobrir la tecnologia que permeti viatjar en el temps. Això també es pot aplicar a suposats mons en universos paral·lels, car ells no haurien desenvolupat encara la tecnologia per viatjar entre universos.
Altres explicacions menys convencionals, i amb característiques pseudocientífiques, són que també podríem postular que ja existeixen els viatges en el temps -hi ha la creença en suposats viatgers (anomenats, potser equivocadament, extraterrestres) que podrien existir o que existiran. De la mateixa manera, hi ha vestigis de civilitzacions amb una tecnologia suposadament molt similar a l'actual, com per exemple el mecanisme d'Anticitera, que data d'entre l'any 82 i 65 aC; es podria postular que es basen en una tecnologia del seu futur relatiu.
Els equivalents del viatge en el temps i el viatge a la velocitat de la llum Es pot assenyalar que si algú és capaç de moure informació d'un punt a un altre a una velocitat superior a la de la llum, segons la relativitat especial, això equival al fet que un observador percebi una transferència d'informació vers el passat. D'altra banda, encara no s'han proposat mecanismes físics que suggereixin que aquesta possibilitat és tècnicament viable dins el marc de la relativitat especial.
La teoria general de la relativitat, per la seva banda, hi ofereix algunes possibilitats teòriques addicionals. Aquesta teoria formulada per Einstein generalitza la teoria especial de la relativitat considerada fins ara. Aquesta teoria, a més de ser més general, és capaç de descriure de manera adient la gravetat des d'un punt de vista relativista. La interpretació de la gravetat que fa aquesta teoria és que la matèria "corba" l'espai i el temps que es troba al seu voltant. Aquestes propietats de la curvatura obren noves possibilitats al viatge en el temps
En teoria, hi ha solucions de les equacions que inclouen línies temporals que es corbin al voltant d'un cercle i es reconnectin amb el seu propi passat. La primera i més cèlebre d'aquestes solucions, coneguda com a univers de Gödel, fou descoberta per Kurt Gödel, tot i que aquesta solució atribueix a l'univers certes característiques físiques que no semblen correspondre's amb les del nostre. La teoria de la relativitat general en si mateixa no prohibeix la corba temporal tancada o la corba tancada de tipus temps (traducció de l'anglès closed timelike curve), que pot arribar a aparèixer en les solucions de les equacions. Tanmateix, la majoria dels físics creu que cal explicar correctament les condicions si es pretén una descripció completa i realista, és a dir, les condicions addicionals, les quals, si no es complissin, eliminarien la possibilitat de les corbes temporals tancades per les seves implicacions paradoxals, per exemple, les que es relacionen amb la hipotètica retrocausalitat (la possibilitat que tindria un viatger en el passat d'influir-hi, amb els corresponents resultats en el present, com ho contempla la paradoxa de l'avi). També hi ha la possibilitat que regions diferents de l'espai originàriament separades entrin en contacte per mitjà de la formació d'un "pont" o "forat de cuc". En general, això requeriria passar per estats topològicament no equivalents que impliquin una "estripada" de l'espaitemps, una possibilitat recentment valorada en la teoria de cordes i explicada per Brian Greene en L'univers elegant.
Viatges vers el futur Viatjar vers el futur no té, en realitat, res de particular. El temps flueix sempre en la mateixa direcció i només cal esperar que arribi el futur. Tanmateix, aquest viatge pot ser massa llarg per una vida humana. Si es vol saber què passarà demà, cal tenir una mica de paciència, però la qüestió es complica si es vol conèixer els descendents llunyans, i sembla fora de tota possibilitat poder contemplar la civilització d'aquí a mil anys. L'efecte relativista de la dilatació del temps ofereix, almenys en teoria, la possibilitat de viatjar al futur evitant envellir.
En la paradoxa dels bessons, dos germans es troben en el futur havent recorregut camins diferents, i un d'ells, el que havia viatjat a alta velocitat en una nau espacial, havia reduït el seu envelliment. Tot i que el temps propi mesurat per un observador en moviment respecte a un altre serà menor i la magnitud de l'efecte ve donada per la velocitat (v) de l'observador en moviment i la velocitat de la llum (c):
Tanmateix, des del punt de vista del mateix observador en moviment, ell mateix està en repòs i no percep que està envellint més lentament. De fet, per a aquest observador en moviment, ell seria l'observador en repòs que envelleix més ràpidament. Només en situacions en què apareguin sistemes de referència no inercials en què ambdós observadors es trobin pot donar-se una situació en què ambdós coincideixin en quin dels dos ha envellit més lentament.