EL TIEMPO
Agradecimiento:
Est post esta inspirado en las obras de Paul Davies,catedrático de física teórica y profesor de matemáticas aplicadas.
Dos grandes revoluciones engendraron lo que se ha dado en llamar la nueva física:la teoría cuántica y la teoría de la relatividad.Esta última,debido casi exclusivamente al trabajo de Einstein,es una teoría del espacio,del tiempo y del movimeinto.Sus consecuencias son tan desconcertantes y profundas como las de la teoría cuántica y hacen tambalear muchas de las ideas más arraigadas sobre la naturaleza del Universo.Esto es especialmente cierto en lo que respeta al tiempo.
El tiempo es tan fundamental para nuestra experiencia del mundo que cualquier intento de cambiar las ideas comunes que se tienen sobre él se enfrenta con gran resitencia y escepticismo.
Nuestra propia noción de identidad personal(el yo)está estrechamente ligada a la memoria y a la experiencia duradera.No es suficiente con decir "
"yo existo en este instante".Ser un individuo implica un continuo de experiencias ligadas mediante un factor vinculante,como la memoria.Las grandes connotaciones emocionales y religiosas del tema explican,probablemente,tanto la resistencia hacia las afirmaciones de la nueva física como la profunda fascinación que los científicos y los expertos comparten por las intrincadas consecuencias de la teoría de la relatividad.
La denominada teoría especial de la relatividad,publicada en 1905,surgió de los intentos de solucionar el conflito aparente entre el movimiento de los cuerpos materiales y la propagación de las pertubaciones electromagnéticas.En particular,el comportamiento de las señales luminosas parece violar el antiguo principio de que todo de moviniento uniforme es relativo.No entraré en detalles técnicos porque excede el objetivo de este post,pero lo importante es que Einstein restableció el principio de la relatividad,incluso en el caso de las señales luminosas.
La primer víctima de la teoría especial fue la creencia de que el tiempo es absoluto y universal.Einstein demostró que,de hecho,
el tiempo es elástico y se puede dilatar o contraer con el movimiento.Cada observador transporta su escala personal de tiempos,que no concuerda generalmente con la de otros observadores.En nuestro propio sistema de referencia,el tiempo nunca aparece distorsionado.Sin embargo,relativamente a otro observador que se mueva de manera distinta,nuestro tiempo puede estar totalmente desincronizado.
Este misterioso desajuste de las escalalas temporales abre la posibilidad de un curioso tipo de viaje a través del tiempo.En un sentido,todos viajamos en el tiempo en dirección al futuro,aunque la elasticidad del tiempo hace que unas personas lleguen antes que otras
.El movimiento rápido nos permite frenar nuestra propia escala del tiempos y dejar que el mundo corra a toda velocidad.Mediante esta estrategia es posible llegar a un momento distante con mayor celeridad que premaneciendo en reposo.En principio,se podría alcanzar el año 2050 en pocas horas.Sin embargo,para conseguir una apreciable distorsión del tiempo se requieren velocidades de muchos miles de kilómetros por segundo.Con las velocidades de los cohetes de que se disponen en la actualidad sólo se pueden detectar minúsculas dilaciones con ayudas de relojes atómicos de alta precisión
.La clave de estos efectos es la velocidad de la luz.Cuáto más nos acercamos a la velocidad de la luz mayores son las distorsiones en la escala temporal.La teoría prohíbe a cualquier objeto natural romper la velocidad de la luz(lo cual tendría el efecto de invertir el curso del tiempo).
(A.Einstein)
Cuando el tiempo se dilata,el espacio se comprime.Un segundo de tiempo equivale a una enorme cantidad de espacio(alrededor de 300.000 kilómetros)
Una ilustración que sirve para entender mejor esta cuestión.Dos gemelos idénticos participan en un experimento:uno de ellos abandona la Tierra en un cohete que viaja a una velocidad cercana a la de la luz hacia la estrella más próxima,alfa Centauri,llega a ella y luego regresa.La duración de este viaje medida por el gemelo que se queda en la tierra es de 10 años.Sim embargo,para el viajero sólo ha transcurrido un año y,por tanto,será más jovel que el que se quedó en casa.Su gran velocidad le ha permitido experimentar un solo año de tiempo durante los diez años que han transcurrido en la Tierra.
Einstein fue más allá y generalizó su teoría para incluir los efectos de la gravedad.En su teoría general de la relatividad,la gravedad no es una fuerza,sino una distrosión de la geometría del espaciotiempo.En esta teoría el espaciotiempo no es "plano",no obedece a los postulados de la geometría euclídea,sino que es curvo o distorsionado,con distorsiones tanto del tiempo como del espacio.
Cuanto más fuerte es la gravedad,más pronunciada es la distorsión del tiempo.Hay estrellas donde el poder de la gravedad es tan enorme que el tiempo se retrasa considerablemente con respeto a nosotros.De hecho,estas estrellas se encuentran en el límite más allá del cual las distorsiones incontroladas del tiempo hacen su aparición.Si la gravedad de la estrella fuera unas cuantas veces mayor,la distorsión del tiempo podría intensificarse hasta que,alcanzado un cierto valor crítico de la gravedad,el tiempo se detendría completamente.
Vista desde la Tierra,la superficie de la estrella aparecería congelada en la inmovilidad.Sin embargo,no podríamos observar esta extraordinaria suspensión temporal,ya que la luz necesaria para ello se ve también afectada por el mismo aletargamiento y su frecuencia disminuye hasta valores por debajo de la región visible del espectro.La estrella nos parecería negra.
La teoría nos dice que una estrella en estas condiciones no permanece inerte sino que se hunde sobre sí misma a causa de su propia gravedad,contrayéndose violentamente en un microsegundo hacia una singularidad espaciotemporal,dejando tras de sí un agujero en el espacio,un agujero negro.La distorsión temporal de la antigua estrella permanece como una mrca en el espacio vacío.
Un agujero negro,por consiguiente,representa un camino rápido hacia la eternidad.En este caso extremo,el gemelo del cohete no sólo alcanzaría el futuro más deprisa,sino que podría alcanzar el fin del tiempo en un abrir y cerrar de ojos.En el instante en que penetrase en el agujero,fuera habría transcurrido toda la eternidad de acuerdo a su determinación relativa del "ahora".Una vez dentro del agujero,por tanto,se encontraría prisionero de una distorsión temporal y sería incapaz de regresar de nuevo al Universo exterior,ya que éste ya habría concluído.
Se encontraría literalmente más allá del fin del tiempo en lo que respecta al resto del Universo.Para emerger del agujero negro debería salir antes de haber entrado.Esto es absurdo y demuestra que no hay escape.El poder inexorable de la gravedad del agujero arrasta al desafortunado astronauta hacia la singularidad donde,un microsegundo después,alcanza el borde del tiempo y desaparece.
La mejor manera de resumir la revolución en nuestra concepción del tiempo que aporta la teoría de la relatividad es decir que,anteriormente,el tiempo se consideraba como algo absoluto,fijo y universal,independiente de los cuerpos materiales y de los observadores.Hoy,el tiempo se considera algo dinámico.Puede dilatarse o contraerse,distorsionarse,incluso detenerse completamente en una singularidad.
Los ritmos de los relojes no son absolutos,sino relativos al estado de movimiento o a la situación gravitacional del observador.Liberar el tiempo de la camisa de fuerza de la universalidad y permitir que el tiempo de cada observador corra hacia delante libre e independientemente,nos fuerza a abandonar algunas hipótesis.
Por ejemplo,no puede haber acuerdo unánime sobre la elección de la "hora".En la paradoja de los mellizos,el mellizo del cohete podría haberse preguntado:
"qué estará haciéndo ahora mi hermano en la tierra?"Sin embargo, el desajuste de sus dos escalas temporales relativas significa que
"ahora" en el marco del cohete es un momento totalmente diferente del
"ahora"visto desde la tierra.No existe un
"momento presente"universal.
Para los que deseen profundizar en estos temas,les recomiendo las obras de Paul Davies,porque además de ser uno de los mejores físicos teóricos,tiene la gran capacidad de explicar los temas de forma comprensible y amena para los no iniciados en física cuántica y astrofísica.
