El tiempo, ese misterioso río que pasa y se aleja

El concepto de tiempo y su origen es todavía un misterio para nosotros

En una de las páginas de esta web, Viajando por el espacio , he intentado transmitir la idea de que los habitantes de la Tierra no estamos en un punto fijo del cosmos, sino que nos movemos por lo menos con cuatro movimientos combinados: rotación de la Tierra sobre su eje norte-sur, traslación de la Tierra en una órbita elíptica alrededor del Sol, giro del Sol en torno al centro de la Vía Láctea, desplazamiento de la Vía Láctea en el espacio.

Se puede afirmar con rotundidad que ni por un segundo permanecemos en el mismo sitio y que nunca regresamos a donde hemos estado. Es realmente algo horripilante, pero convivimos con ello.

Vía Láctea
Estamos en la galaxia llamada Vía Láctea

¿Qué pasa con el tiempo? Es fácil pensar en el tiempo de forma superficial. Pero si hay que concretar qué es realmente el tiempo, surgen serias dificultades debido a que las referencias personales son de una insignificancia insuperable. En la vida diaria pensamos y podemos valorar por minutos, horas, días y años. Tal vez hasta 100 ó 200 años hacia atrás. Pero 1.000, 2.000, 4.000 años se nos escapan de la imaginación.

Cuando se nos dice que los primeros aborígenes de Australia llegaron a ese continente desprendido de la gran placa Gondwana hace 50.000 años, aunque con dificultad podemos imaginar el tiempo transcurrido.

Pero cuando leeemos que Australia se desprendió de Gondwana hace 130 millones de años, somos totalmente incapaces de valorar ese tiempo.

De igual manera, al saber que la Tierra se formó como planeta hace 4.500 millones de años, solamente podemos pensar que fue “hace mucho tiempo”.

Es decir que la vida de una persona, que es de unos escasos 80 ó 90 años, no facilita una referencia adecuada para captar lo que es el tiempo.

Gondwana
Todo este conjunto, antes estaba unido: Gondwana

Desde el tiempo de los filósofos griegos, todos sabemos que hay pasado, presente y futuro. Pero el presente es algo que se escapa al pasado en cuanto pretendemos fijar nuestra atención en él. En cuanto pienso que “este momento es el presente”, “este momento” ya se diluyó y se fue al pasado. Y el futuro no existe todavía. No podemos fijar el tiempo, no hay modo de tenerlo quieto.

Incluso Isaac Newton y después de él hasta comienzos del siglo XX existía la creencia fuertemente arraigada de que el tiempo y el espacio existen independientemente de los sucesos que ocurran en ellos. Es decir que 1º) el espacio está en una situación estable, de reposo por decirlo de alguna manera y 2º) el tiempo es algo absoluto que no tiene principio ni fin y que los relojes miden su transcurrir de manera absoluta y uniforme.

Se consideraba que la medición del tiempo tenía que dar resultados idénticos para todos los observadores, independientemente del lugar en el que se encontraran. Esta concepción del tiempo recibe el nombre de tiempo absoluto. Y es la que todos nosotros percibimos.

Newton
Isaac Newton (1643 - 1727)

El modelo matemático de la teoría de la relatividad de Einstein echó por tierra esas arraigadas convicciones acerca del tiempo y del espacio. La relatividad de Einstein combina las 3 dimensiones espaciales con el tiempo, planteando la existencia de lo que se llama ahora espacio-tiempo. De la teoría de la relatividad se deduce que el espacio-tiempo no es algo estable y absoluto y que el espacio y el tiempo están totalmente interconectados y que si se curva el espacio, también se curva el tiempo. Lo cual indica que el tiempo tiene una forma.

Estas consecuencias de la relatividad produjeron tanta desazón en todo el mundo, que en el año 1921 a Einstein se le otorgó el premio Nobel, no por la Teoría de la Relatividad, sino por sus aportaciones sobre el movimiento browniano y el efecto fotoeléctrico.

La teoría de la relatividad afirma que la distribución de la materia en el Universo distorsiona el espacio-tiempo. Esto hace que los objetos no se muevan siguiendo trayectorias rectilíneas, sino que están curvadas por la deformación del espacio-tiempo. Esta trayectoria curvada es lo que hace parecer que los objetos están afectados por un campo gravitatorio.

Einstein
Einstein en 1921

Numerosos experimentos han confirmado que los tiempos de 2 personas coinciden si ambas están en reposo una con respecto a la otra. Pero no coinciden si están desplazándose una con respecto a la otra.  En uno de esos experimentos se hizo volar alrededor de la Tierra a 2 relojes muy precisos. Uno de ellos voló en dirección Este y el otro, en dirección Oeste. Al regresar al punto de partida, los relojes indicaron tiempos ligeramente diferentes.

Más adelante, en el año 1988, Stephen Hawking divulgó, con enorme éxito, sus trabajos científicos en "Historia del tiempo. Del big bang a los agujeros negros " (Editorial Crítica), que dan un nuevo enfoque al espacio, la materia y el tiempo.

Han transcurrido más de 20 años desde entonces y tanto Stephen Hawking, Roger Penrose y muchos más han seguido elaborando teorías y modelos matemáticos que permitan dilucidar qué es realmente el tiempo. Será muy difícil llegar a comprender lo que algunas mentes privilegiadas consigan desentrañar.

La explicación de ello es muy sencilla: en la vida diaria utilizamos parámetros que son lineales. No estamos preparados para otra cosa.

Hawking
Stephen Hawking (1942)

El segundo postulado de la teoría de la relatividad especial, publicada por Albert Einstein (1879 – 1955) en el año 1905, expresa que "la velocidad de la luz en el vacío es la misma, 300.000 km/seg, para todos los observadores, independientemente de la velocidad de éstos o de la fuente luminosa".

Toda la comunidad de científicos acepta actualmente que la velocidad de la luz es un valor absoluto y constante (300.000 km/seg) para todos los observadores, cualquiera que sea su situación de reposo o de movimiento.
 
Una vez aceptada esta teoría, es fácil deducir que el tiempo transcurre de diferente forma para dos personas que están en movimiento una con respecto a otra.

Para explicar este fenómeno inesperado, reflexione en lo que sucede en el vagón de un tren que viaja a 300 km/hora y representado en la siguiente figura. Suponga que desde una bombilla A situada en el techo del vagón, baja verticalmente  un rayo de luz laser, que incide en el punto B situado dentro del vagón.

Si dentro del vagón una persona (María) está observa este rayo de luz, no tenemos ninguna duda de que María verá que el rayo baja verticalmente desde A hasta B.
Si en el exterior hay otra persona (Juan) observando ese mismo rayo de luz, como el tren se está moviendo a gran velocidad, el punto B del vagón se ha movido hasta C. Por lo cual, Juan verá que el rayo de luz baja desde A hasta C.
Para María, el rayo de luz ha recorrido el trayecto AB. Para Juan, el rayo de luz ha recorrido el trayecto AC.

Tren luz tiempo

Crédito: Elías Astorga Nanjarí

La velocidad de la luz es la misma en ambos casos, pero el camino recorrido por la luz es mayor para Juan que para María. Por la física elemental sabemos que:  “distancia recorrida = velocidad * tiempo”
Entonces, si la distancia vista por Juan es mayor que la distancia vista por María, el tiempo de Juan tiene que ser mayor que el tiempo de Lucía.

En la práctica diaria, esta diferencia de tiempos es insignificante y pasa totalmente desapercibida. Pero si María viajara en una nave espacial que se desplazara  a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, su tiempo sería unas 30 veces menor que el de Juan en la Tierra. Si ella regresara al cabo de un año, se encontraría con la sorpresa de que Juan es 30 años mayor que cuando lo dejó.

Planeta de los simios

Esta teoría inspiró en el año 1968 la película de ciencia ficción “El planeta de los simios” protagonizada por Charlton Heston. En ella, la tripulación de una nave espacial que despegó a fines del siglo XX, sufre una avería que obliga a los tripulantes a un aterrizaje forzoso en un planeta desconocido. Se encuentran con que en dicho planeta hay seres humanos que están dominados y esclavizados por simios inteligentes y bien organizados. Al final de la película se desvela que el planeta no es otro que la Tierra, que se encuentran en la zona de lo que fue la ciudad de Nueva York y que corre el año 3978.

Recomiendo leer un interesante artículo publicado en Zapping 0313, el 24 de mayo de 2008, titulado "¿Corre el tiempo hacia atrás en otros universos?. A primera vista, tal vez a alguien le pueda parecer fantasioso su contenido. Pero el autor es nada menos que Sean M. Carroll un prestigioso investigador que trabaja en el California Institute of Technology. Su investigación abarca cosmología, física de partículas y teoría general de la relatividad de Einstein, con un conocimiento especial en energía oscura.

Carroll es bien conocido como colaborador del blog Cosmic Variance, que no sólo es uno de los blogs científicos más serios sino también la manera en que conoció a su esposa, la escritora de ciencia Jennifer Ouellette.

Pulse aquí para leer el artículo mencionado.

Sean Carroll
Sean Carroll y Jennifer Ouellette

Pulse aquí para ver un excelente artículo acerca de inventos ingeniosos para medir el tiempo, publicado en la web "El Tamiz" el 22 de marzo de 2010.

18 de septiembre de 2012. Científicos españoles del CSIC y canadienses de la Universidad de Waterloo, proponen original experimento que permite la transferencia de información entre el pasado y el futuro, usando para ello las propiedades del vacío cuántico. El trabajo ha sido publicado en la revista Physical Review Letters. El vacío, tal y como lo entendemos clásicamente, es un estado completamente desprovisto de materia. Sin embargo, cuánticamente, el vacío está lleno de partículas virtuales. Es lo que se conoce como fluctuaciones cuánticas del vacío. Pulse aquí para ver la noticia completa.

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