estudiando al "tiempo"

filosofía y tiempo

2007-12-21T08:57:00.000-08:00

Hace más de mil seiscientos años que San Agustín, con agudeza notable, expresase: «Pero, ¿qué es el tiempo? ¿Quién podrá fácil y brevemente explicarlo? ¿Quién puede formar idea clara del tiempo para explicarlo después con palabras?Por otra parte, ¿qué cosa más familiar y manida en nuestras conversaciones que el tiempo? Entendemos muy bien lo que significa esta palabra cuando la empleamos nosotros y también cuando la oímos pronunciar a otros.

¿Qué es, pues, el tiempo? Sé muy bien lo que es, si no se me pregunta. Pero cuando quiero explicárselo al que me lo pregunta, no lo sé.» (Confesiones, XI, 14).

Saber «qué es» el tiempo cuando nadie nos lo pregunta, y dejar de conocerlo en el momento mismo de comenzar a explicarlo constituye, a primera vista, un hecho de naturaleza sorprendente.

No obstante, su carácter inesperado se disipa a medida que tomamos conciencia clara de la multitud de paradojas que nos asaltan debido al uso inevitable del lenguaje, pues éste se configura por medio de palabras, conceptos y estructuras que por su propia naturaleza verbal ya pertenecen al dominio del tiempo.

Puesto que hemos sido nosotros quienes así lo hemos elaborado con el fin de comunicarnos con, y entre, nosotros mismos, quizá quepa suponer que su temporalidad inherente constituya el reflejo de una relación esencial y reveladora entre el tiempo y el individuo quien, desde la posición ya temporal de su propio marco vivencial, reflexiona, conversa y escribe acerca de él.

Dentro de la esfera de la filosofía del tiempo se recogen las diversas respuestas que a través de los siglos, y de las distintas corrientes filosóficas, han aportado diferentes autores al interrogante fundamental referido al tiempo.

Así, desde la extendida imagen del «río», planteada por Heráclito como metáfora de su naturaleza, hasta los acoplamientos neuronales propuestos por Varela y otros autores en el ámbito de la neurofenomenología, pasando, a modo de ejemplo, por «la imagen móvil de la eternidad» que emana de la mítica cosmológica platónica, «el número del movimiento» en el análisis fisicista de Aristóteles, «la distensión del alma» derivada de la perspectiva psicologista de San Agustín, o «la forma a priori del sentido interno» que resulta del enfoque crítico por parte de Kant, el camino recorrido ha sido largo, aunque de muy errática trayectoria

el tiempo en cuestión

2007-12-21T08:45:00.000-08:00

El primer viaje en el tiempo tendrá lugar este siglo.

Un nuevo modelo de máquina del tiempo basada en láser podría estar construida en 10 años.
Un nuevo prototipo de máquina del tiempo que, en vez de objetos masivos, utiliza energía luminosa en forma de rayos láser para curvar el tiempo, ha sido ideada por el físico de la Universidad de Connecticut, Ronald Mallet.

Ha utilizado ecuaciones basadas en las teorías de la relatividad de Einstein para observar la curvatura del tiempo a través de un rayo de luz circulante obtenido por medio de una disposición de espejos e instrumentos ópticos. Aunque su equipo aún necesita fondos para el proyecto, Mallett calcula que este método permitirá que el ser humano viaje en el tiempo quizá antes de un siglo.

En la teoría especial de la relatividad (1905), Einstein enunció que el intervalo de tiempo medido por un reloj depende de su estado de movimiento. Los relojes de dos sistemas de referencia que se muevan de manera diferente registrarán lapsos de tiempo distintos entre los mismos acontecimientos. Este efecto es conocido como “dilatación” del tiempo.

La dilatación del tiempo se hace realmente notable cuando el movimiento relativo de los sistemas de referencia en los que viajan los relojes implica velocidades cercanas a la velocidad de la luz (300.000 km/seg), de ahí que en la vida corriente no la percibamos directamente. A la velocidad de un avión, por ejemplo, la dilatación del tiempo se sitúa en el orden del “nanosegundo” (la milmillonésima fracción de un segundo), una cantidad muy pequeña para nosotros que, no obstante, ha llegado a ser registrada por relojes atómicos extremadamente precisos, confirmando así el enunciado de Einstein.

Si la velocidad proporciona una manera de distorsionar el tiempo, la gravedad es otra. En la teoría general de la relatividad (1916) Einstein predijo que la gravedad retarda igualmente el tiempo. En la superficie de una estrella de neutrones la gravedad adquiere tal intensidad que el tiempo se retrasa allí un 30 por ciento con respecto al tiempo medido en la Tierra. Un agujero negro representa la máxima distorsión posible del tiempo: en su superficie el tiempo, literalmente, se detiene.

La máquina del tiempo de Ronald Mallett

Diversos fenómenos físicos se han propuesto como métodos para viajar en el tiempo, pero ninguno de ellos (agujeros negros, agujeros de gusano o cuerdas cósmicas) parece fácilmente realizable, pues para llegar a distorsionar lo suficiente el espacio-tiempo requieren una cantidad de masa gravitatoria increíblemente grande.

Como alternativa a estos métodos, Ronald Mallett, de la Universidad de Connecticut, basa su propuesta de máquina del tiempo en la famosa ecuación de Einstein, E=mc2, que establece la equivalencia entre masa y energía. Para curvar el tiempo, su dispositivo utiliza, en lugar de objetos masivos, energía luminosa, en la forma de haces de rayos láser.

Tal como ha explicado a PhysOrg, Mallett ha diseñado un experimento para determinar la existencia de lazos temporales en el que, por medio de una disposición de espejos e instrumentos ópticos, se produce un haz de luz circulante, cuya energía debería curvar el espacio a su alrededor.

De acuerdo con la teoría de la relatividad, la curvatura del espacio afecta igualmente al tiempo, de manera que éste se dilataría en las inmediaciones del haz de luz ofreciendo la posibilidad de observar ahí partículas inestables que contienen una especie de reloj interno: se desintegran en un “tiempo medio” de vida extremadamente breve, que se vería dilatado por efecto de la curvatura del espacio-tiempo, algo que no se observaría en regiones más alejadas del haz. La dilatación de su tiempo medio de vida significa que la partícula ha avanzado hacia el futuro a través de un lazo temporal.

Este efecto recuerda al que se estudia en los grandes aceleradores que impulsan las partículas subatómicas a velocidades cercanas a la de la luz. En concordancia con la relatividad especial de Einstein se observa experimentalmente que el tiempo medio de vida de las partículas inestables que se mueven rápidamente en los aceleradores se estira y su reloj interno transcurre más despacio, de manera que su tiempo medio de vida aumenta, favoreciendo así su detección.

El viaje humano en el tiempo

Cuándo los humanos seremos capaces de viajar en el tiempo depende en gran medida, dice Mallett, del éxito de estos experimentos con partículas, de la existencia de financiación para los mismos y del progreso de la tecnología. Confía en que el ser humano podrá viajar en el tiempo quizá antes de un siglo, ya que la posibilidad de viajar en el tiempo usando este método podría ser verificada en una década.

Mallett publicó su primera investigación sobre el viaje en el tiempo en el año 2000, y desde los años 70 ha investigado sobre gravedad cuántica, cosmología relativista y teorías “gauge” (la clase de teorías que permiten la unificación de interacciones físicas de diferente tipo, como la electricidad, el magnetismo o las interacciones nucleares débil y fuerte).

Como viajero del tiempo usted podría escoger, llegado el momento, entre viajar al futuro o al pasado. Viajar al futuro no entraña complicaciones teóricas, como hemos visto. Para quien hiciese un viaje de ida y vuelta a una velocidad cercana a la de la luz o atravesando un campo gravitatorio muy intenso, habría transcurrido menos tiempo que para quienes quedaron en el punto de partida. A su regreso a casa, el viajero encontraría todo lo que dejó y a su hermano gemelo mucho más envejecidos que él. El viaje hacia el pasado, por el contrario, plantea dificultades teóricas difíciles de afrontar, aunque la física no impide expresamente este segundo tipo de viaje: la teoría de la relatividad lo permite en ciertas configuraciones particulares del espacio-tiempo.

Otras lanzaderas temporales: agujeros de gusano

La propuesta de Ronald Mallett se añade a otras investigaciones sobre la posibilidad de viajar en el tiempo. A mediados de los años 80 el físico norteamericano Kip Thorne formuló un modelo para una máquina del tiempo, basado en el concepto de “agujero de gusano”, que encaja de manera natural en la teoría general de la relatividad, donde la gravedad no sólo distorsiona el tiempo, sino también el espacio.

Lo mismo que un túnel que atraviesa una montaña ofrece un camino más corto que el que rodea la ladera, un agujero de gusano sería un camino menor entre dos puntos que la ruta que los une en el espacio ordinario. Los agujeros de gusano ofrecerían así un atajo entre puntos separados del espacio.

Posteriormente, el físico australiano Paul Davies explicó las dificultades tecnológicas asociadas a la fabricación de una de tales máquinas del tiempo. Una de las mayores es la creación del propio agujero de gusano. Para que el agujero se pudiese atravesar, debería contener “materia exótica”, es decir, materia generadora de antigravedad para combatir la tendencia natural de los cuerpos a colapsar sobre sí mismos.

Thorne ha analizado soluciones de agujero de gusano consistentes con la física conocida, en las que el túnel se mantiene abierto mediante antigravedad cuántica, aunque no está claro que se pueda juntar tanta materia antigravitatoria como para estabilizar un agujero de gusano.
Podría suceder, no obstante, que el Universo contuviese ya estructuras de este tipo de manera natural, tal vez como reliquias del Big-Bang. O bien, podrían aparecer agujeros de gusano a escalas minúsculas, a la llamada “longitud de Planck”, unos 20 órdenes de magnitud menor que el núcleo atómico. En principio, cabría estabilizar un agujero de gusano tan diminuto mediante un impulso de energía, para después agrandarlo hasta una dimensión que permitiera su uso como máquina del tiempo.

Vacío y cuerdas cósmicas

El físico israelí Amos Ori asegura haber resuelto una de las mayores dificultades de las propuestas anteriores, al plantear un modelo que no necesita materia exótica, sino que utiliza el vacío existente en el espacio para viajar a través del tiempo.

La ventaja principal del modelo de Ori es que sólo requiere materia normal frente a los modelos que demandan materia exótica y una ingeniería extraordinaria para recrear en el laboratorio las energías de los agujeros negros.

Un tipo de máquina del tiempo completamente diferente ha sido propuesto por Richard Gott, de la Univesidad de Princeton, haciendo uso de objetos conocidos como “cuerdas cósmicas”, estructuras que reflejan el entrelazamiento de los diversos campos cuánticos inmediatamente después del Big-Bang, y que debido a su dificultad para desenrollarse permanecerían todavía hoy como reliquias de la gran explosión.

Aunque la búsqueda astronómica de estos objetos se ha mostrado hasta el momento poco concluyente, en sus análisis teóricos Gott ha mostrado que si dos cuerdas cósmicas paralelas infinitamente largas se alejasen a gran velocidad el espacio-tiempo se distorsionaría lo suficiente como para permitir líneas de universo que se curvasen en lazos hacia el pasado.

Paradojas

Si algún día se resuelven los problemas de ingeniería implicados en su construcción, la fabricación de una máquina del tiempo arrojará numerosas paradojas. La más famosa es la denominada “paradoja de la abuela”. Imaginemos que alguien viajase a su pasado y matase a su abuela. Como consecuencia, ese viajero nunca habría llegado a nacer. ¿Cómo, entonces, pudo viajar al pasado para perpetrar el homicidio?

La paradoja surge porque el estado actual del mundo está determinado por sus estados anteriores, de manera que cambiar uno de estos estados propaga incontroladamente efectos hacia el estado actual. El viajero del tiempo debería conformarse únicamente con formar parte del pasado, sin intentar cambiarlo. Si viaja al pasado y salva a una niña de ser asesinada, y esa niña llega a ser su abuela, el lazo causal es consistente y no paradójico, pues en este caso las acciones del viajero estarían ya incorporadas en la sucesión de acontecimientos que conduce del pasado al presente. La congruencia causal impone así restricciones a lo que el viajero del tiempo pueda hacer, pero no excluye la posibilidad misma del viaje.

La paradoja de la abuela es sólo una muestra de un conjunto de problemas asociados a la posibilidad del viaje en el tiempo, no sólo hacia el pasado. Imaginemos que un viajero se adelantase hacia el futuro y conociese los detalles del descubrimiento de la vacuna para una enfermedad actualmente incurable. Regresa después a su propio tiempo y comunica esos detalles a los investigadores, que finalmente logran desarrollar la misma vacuna que el viajero halló en su viaje hacia el futuro. La cuestión que se plantea aquí es: ¿de dónde provino la información para el descubrimiento de la vacuna? No del viajero del tiempo, que simplemente la encontró en su viaje, ni de los investigadores a quienes se la comunicó. La información, al parecer, no provino de ninguna parte…

Protección de la cronología

Tan profundos son los problemas físicos y filosóficos del viaje en el tiempo que Stephen Hawking, de la Universidad de Cambridge, ha propuesto una “hipótesis de protección de la cronología”, según la cual la naturaleza encontrará siempre un modo de impedir los lazos causales no consistentes.

Puesto que tales lazos no contradicen la propia teoría de la relatividad, la protección de la cronología necesitará alguna otra teoría que los impida, quizá la teoría cuántica. La resolución de esta cuestión tal vez deba esperar a que los físicos construyan una teoría unificada que incluya la relatividad general y la teoría cuántica.

La protección de la cronología es, por ahora, tan sólo una conjetura; por tanto, el viaje en el tiempo continúa siendo físicamente posible.

artículo escrito por Mario Toboso en la revista digial NUEVA CIENCIA

zig zag, jugando con el tiempo

2007-04-02T19:54:00.001-07:00

He leído recientemente una novela que juega con el tiempo, consiguiendo dominarlo y poder rastrear una nueva dimensión (viajar por las cuerdas del tiempo al pasado). Me gustó y es muy interesante combinar aspectos científicos de la física con situaciones noveladas de investigación, misterio, geografía, historia y relaciones humanas..

Trata de lo siguiente: Elisa Robledo, joven profesora de física teórica, guarda un secreto terrible. Un secreto que se remonta a diez años atrás, pero que no ha dejado de atormentarla desde entonces. Hasta esa mañana, cuando comprende que tendrá que huir para salvar su vida y que necesitará la ayuda de su único amigo, un colega de su departamento de Físicas.

Junto a él, Elisa comenzará a recordar la claves de lo sucedido cuando era alumna del prestigioso científico David Blanes, cuyos análisis, basados en la “teoría de cuerdas”, quizá harían posible contemplar el pasado de la humanidad, convertirla en testigo de la crucifixión de Cristo o vislumbrar la Tierra en pleno periodo Jurásico, pero que acabaron ofreciendo un resultado insospechado y escalofriante.

Ahora, años después, Elisa intentará evitar el peligro letal que se cierne sobre ella y todos los que estuvieron relacionados con aquellos experimentos. Un peligro que es fruto de la implacable persecución de un grupo internacional
empeñado en obtener todos los secretos y la amenaza de un enemigo anónimo y todopoderoso que pretende aniquilarlos...

Zig Zag, es una metáfora de la ciencia, de las coordenadas kantianas de espacio y tiempo, y del lugar y momento del hombre en el universo, laten ecos de otros maestros de la antinomia literaria, del terror y la intriga: Wells, Lovecraft y Borges, desde luego, pero también, amenizando la carga teórica, Bioy Casares o el mismo Verne. Todo ese poso cultural, que enriquece la creación somocista, obra en Zig Zag al servicio de la trama. Pues en ningún momento olvida su autor (José Carlos Somoza) quién es (el oficio de su naturaleza) : un novelista.

Y de los más dotados, sin duda, del panorama actual. Porque un material como el que ha elegido para trabajar, para fabular --las cuerdas del tiempo, los aceleradores de partículas, la física atómica aplicada a la psicología freudiana-- sería, en manos de otro, un magma de compleja ecuación en placeres narrativos. Somoza lo consigue, sin aparente esfuerzo, documentándonos sobre las diabólicas posibilidades de la física nuclear y haciéndonos disfrutar con cada una de las seiscientas páginas de Zig Zag.

Hay, en la novela, un coro de excelentes personajes, a cual mejor dibujado. Físicos, informáticos, paleontólogos e historiadores que se verán embarcados en un proyecto científico tan sugerente como en apariencia descabellado: abrir esas cuerdas del tiempo para que el pasado retorne en imágenes hasta el presente y nos faculte la posibilidad de desvelar algunos de sus más recónditos secretos.

Confinados en una isla del Índico, los científicos protagonistas accederán, en efecto, a algunas de esas estremecedoras visiones: las islas de Gran Bretaña cubiertas por las glaciaciones pleistocénicas o un monte de la Jerusalén de principios de siglo con tres cruces clavadas encima...

De fondo, yace la vieja dicotomía entre el bien y el mal, la pugna entre Dios y la más rebelde de sus criaturas, el riesgo de correr los velos secretos que ocultan la maquinaria secreta de la Naturaleza y la tentación de acceder a sus fuentes secretas...

Estos, con el tiempo, son los temas de fondo. Convirtiendo a esta novela en un vehículo ameno y singular para visitar el pasado.

Este tipo de lecturas ayudan a entender y que querer a la física, ya que no es más ni menos, que el deseo de conocer nuestro mundo. Un universo lleno de misterios que poco a poco se le descubren ciertas invariables que van quedando como normas, construyéndose así la pirámide del conocimiento humano poco a poco. Sobre todo cuando aparecen personas como el estudiante de Nueva Zelanda, Lynds, que con su observación, con su intento de comprender lo que la ciencia va recopilando, no se queda simplemente a la escucha, sino que intenta comprenderlo y por tanto descubrir las claves que permitan certificar horizontes conocidos o descubrir nuevos.

En definitiva, podemos concluir que el Tiempo es una de las dimensiones (de hecho, se la denomina la cuarta dimensión) que más van a dar que hablar en los siglos venideros, hasta que realmente consigamos “viajar en el tiempo”, para ello tenemos que comprender y conocerlo como a nosotros mismos, tanto a nivel macro, como a nivel micro, ya que el propio tiempo no tiene dimensión, es él, de por sí, una dimensión.

amor, gravedad, tiempo y energía

2007-04-02T19:52:00.000-07:00

Respecto a la gravedad y la Ecuación del Amor, tenemos que sustituyendo en la Ecuación del Amor el tiempo al cuadrado por su valor en la ecuación de la relación entre energía y masa E = m c² de Einstein y operando nos encontramos con la ecuación de la gravedad de Newton, que sería igual al amor por la energía.

g = A * E

Dicho de otra forma, una relación entre la aceleración y la energía y, en este sentido, se puede entender como la gravedad de la energía.

En realidad, la Ecuación del Amor no añade nada nuevo matemáticamente pero ayuda a la mente a entender las posibles relaciones entre diversas variables fundamentales en física.

Sin embargo, desde una óptica subjetiva, permite expresar algunas ideas simpáticas.

Al igual que el tiempo el amor es un elemento indisociable de la vida. El tiempo es la cuarta dimensión y el amor se puede ver como ese deseo o sentimiento de la vida al viajar juntos en el espacio y el tiempo.

Viaje que, trasladado a fórmula matemática, nos lleva a que el amor A es igual a:

Las conclusiones más importantes de esta ecuación son las siguientes:

La ecuación del amor podría representar los puntos de vista subjetivo y objetivo de la realidad física si es que alguno de ellos existe de verdad.

El amor, como significado objetivo de la ecuación propuesta, se configura como una propiedad o ley física que relaciona la fuerza por unidad de masa con la fuerza total en una unidad de espacio o energía.

una nueva teoría

2007-04-02T19:51:00.000-07:00

Una nueva teoría física, elaborada por un estudiante universitario de Nueva Zelanda que ha sido comparado con Albert Einstein, propone revisar la forma en que pensamos sobre el tiempo y el espacio porque considera que los cuerpos no pueden tener una posición relativa determinada, ya que, si la tuvieran, no podrían estar en movimiento permanente. Asegura que la flecha del tiempo no existe y que los procesos cerebrales asociados a la conciencia son los que fijan para nuestra percepción los cuerpos en el espacio y en el tiempo.

Esta nueva teoría da al “tiempo” una visión que podría desencadenar explicaciones clarificadoras respecto a lo concebido hasta hoy, al proponer revisar la naturaleza del tiempo, basándose en el constante movimiento de los cuerpos para afirmar que no pueden tener una posición relativa determinada. (publicada Fouklndations of Physics Letters en la edición de agosto del 2006)

Puede cambiar este estudio seguramente la forma en que pensamos sobre la naturaleza del tiempo y su relación con el movimiento, así como las mecánicas clásica y cuántica. Al hacerlo, su autor ha sido comparado con Albert Einstein.

El trabajo demuestra que esta revisión de los valores físicos establecidos hasta ahora sobre el tiempo y la posición de los cuerpos en el espacio proporciona la solución correcta a las paradojas del movimiento y del infinito, excluyendo la del estadio, concebidas originalmente por el matemático Zenón de Elea, hace más de 2.500 años.

La cosmología cuántica y del tiempo también están contempladas en la teoría de Lynds, incluyendo un convincente argumento contra la teoría del tiempo imaginario elaborada por el físico teórico británico Stephen Hawking.

Para ayudar a explicar el trabajo, Lynds propone lo siguiente:

..“ Imagine una taza atraída a cualquier velocidad, grande o pequeña, contra su escritorio. Luego pregúntese si tiene o no una posición relativa determinada con respecto al escritorio en cualquier momento mientras se encuentra en movimiento. Y luego pregúntese, ¿existe algún momento en el cual la taza no esté en movimiento y en que su posición relativa al escritorio no esté cambiando constantemente?. ..” De acuerdo tanto con la física antigua como con la actual, la taza tiene una posición determinada relativa al escritorio. De hecho, la física del movimiento desde Zenón y Newton hasta hoy, toma esta presunción como establecida.

Pero no es así, según Lynds. Debería ser obvio que no importa cuán pequeño sea el intervalo, o cuán lentamente se mueva la taza durante ese intervalo, ya que la taza siempre está en movimiento y su posición está cambiando constantemente, así que no puede tener una posición relativa determinada. De hecho, si la tuviera, no podría estar en movimiento.

Lo mismo puede decirse sobre la posición relativa de cualquier cuerpo en un instante en el tiempo. Si hubiera un instante en el tiempo subyacente al movimiento de la taza, aunque la taza tuviera una posición relativa determinada en ese instante, tal como es la naturaleza de esa noción etérea, también estaría congeladamente estática en ese instante, y por lo tanto no podría estar en movimiento.

La respuesta, por supuesto, es que no existe un instante preciso en el tiempo que subyazca al movimiento de un objeto, ya que su posición está constantemente moviéndose a medida que pasa el tiempo, por lo que no tiene nunca una posición determinada en un momento concreto.

No existe por tanto un cuerpo que esté durante un instante completamente quieto en la naturaleza, por lo que ese instante de quietud es algo enteramente subjetivo que proyectamos al mundo que nos rodea. En otras palabras, es un producto de la función cerebral y de la conciencia.

La ausencia de una posición relativa determinada en cualquier momento de los cuerpos que ocupan el espacio y, por lo tanto, también de su velocidad, significa necesariamente la ausencia de cualquier otro valor físico y de magnitud determinados en un momento dado, incluyendo al propio tiempo y espacio. Naturalmente, el parámetro y el límite de la respectiva posición y magnitud de un cuerpo son solamente determinables hasta los límites de medida posibles, de acuerdo a la hipótesis cuántica general y al principio de indeterminación de Heisenberg, pero esta indeterminación del valor preciso no es una consecuencia de la incertidumbre cuántica.

Esto indica que, en relación con la incertidumbre en una magnitud física precisa, lo micro y lo macroscópico están inseparablemente enlazados, ya que ambos parten de una misma cosa.
No es necesario que el tiempo emerja y cuaje de la espuma cuántica y de la altamente contorsionada geometría del espacio-tiempo presente antes de la escala de Planck, justo antes del Big Bang, como se ha especulado algunas veces. La continuidad estaría presente y sería naturalmente inherente en prácticamente todos los estados y configuraciones cuánticos iniciales, más que en unos pocos específicos, sin importar lo microscópico de la escala.

La propuesta cosmológica del Tiempo Imaginario tampoco es compatible con una descripción física consistente, tanto como una consecuencia de lo anterior, como porque lo relevante es el orden relativo de los eventos, no es la propia dirección del tiempo, ya que el tiempo no va en ninguna dirección. Consecuentemente, no es posible que el orden de una secuencia de eventos sea imaginaria, o en ángulos rectos, relativa a otra secuencia de eventos.

Zenón de Elea fue un verdadero visionario y, en algún sentido, estuvo 2.500 años adelantado a su tiempo.

Los proyectos de Lynds para el futuro inmediato incluyen la publicación de un artículo sobre las propias paradojas de Zenón en la Revista Philosophy of Science, y otro relacionando con el tiempo y la conciencia. También planea explorar más su trabajo en conexión con la mecánica cuántica y tiene la esperanza de que otros hagan lo mismo.

el misterio de las supercuerdas

2007-04-02T19:41:00.001-07:00

¿Es la Teoría de Cuerdas la solución a los problemas de la física?

¿Teoría del Todo?

En 1982 Michael Green y John Schwarz hicieron un descubrimiento que podría convertirse en uno de los avances científicos mayores de todos los tiempos, si resulta ser correcto. Lo que encontraron fue que una Teoría de campo cuántico particular de cuerdas supersimétricas en 10 dimensiones daba infinitas respuestas a todos los órdenes en la Teoría de Perturbación.

Esto fue un tremendo avance dado que la Teoría de Supercuerdas tenía la capacidad de incluir todas las partículas y fuerzas de la naturaleza. Ésta podría ser una teoría de física completamente unificada. En 1985 la prensa tuvo noticia de la misma, aparecieron artículos en Science y New Scientist y llamaron a las cuerdas Teoría del Todo.

El término Teoría del Todo es desesperadamente desorientador. Los físicos normalmente intentar evitarlos pero los medios no los ayudan. Si los físicos encontrasen un conjunto de ecuaciones unificado y completo para las leyes de la física, entonces este sería un fantástico descubrimiento. Las implicaciones serían enormes, pero llamarlo Teoría del todo sería un sinsentido.

Para empezar, sería necesario resolver las ecuaciones para comprender algo. Sin duda que muchos problemas de la física de partículas podrías resolverse a partir de estos principios, tal vez sería posible incluso derivar el espectro completo de partículas elementales.

Sin embargo, estaríamos limitados por la resolubilidad de las ecuaciones. Ya encontramos que es casi imposible derivar el espectro de hadrones compuestos por quarks, incluso aunque creemos tener una precisa teoría de interacciones fuertes.
En teoría cualquier conjunto de ecuaciones bien definidas puede resolverse numéricamente si tenemos suficiente potencia de cálculo. El conjunto de toda la química y física nuclear debería ser posible de calcularse a partir de las leyes que tenemos.

En la práctica los ordenadores son limitados y siempre serán necesarios.

Además de esto, incluso no siempre es posible derivar todo en teoría de las leyes básicas de la física.

Muchas cosas en ciencia se han determinado históricamente por accidente. La fundación de la biología cae en esta categoría. La teoría final de la física no nos ayudará a entender cómo se originó la vida en la Tierra.

El reduccionista más ardiente podría replicar a esto, en teoría, que sería posible derivar una lista de posibles formas de vida de las leyes de la física.

Finalmente debemos decir que incluso dando una teoría unificada de física convincente, sería posible que aún nos quedase la indeterminación de la mecánica cuántica. Esto significaría que ningún argumento podría finalmente zanjar las cuestiones sobre los temas paranormales, religión, destino o temas similares, y más allá de esto hay muchos otras materias de filosofía y metafísica que podrían no ser resueltas, sin mencionar un infinito número de problemas matemáticos. Claramente el término Teoría del Todo es engañoso.

¿Teoría de Nada?

Siguiendo los informes de los medios sobre la Teoría de Cuerdas tenemos un inmediato paso atrás. La gente preguntaba, naturalmente, qué nos diría esta Teoría del Todo. La respuesta fue que podría no decirse aún nada, incluso ni sobre física.

En un examen más profundo se revelaba que la teoría no estaba completa. Aparece solo como unas series de perturbación con un infinito número de términos. Aunque cada término está bien definido y es finito, la suma de las series es divergente.

Para comprender la Teoría de Cuerdas adecuadamente es necesario definir el principio de acción para una Teoría de Campo Cuántico no perturbativo. En la física de partículas puntuales es posible hacer esto al menos formalmente, pero en la Teoría de Cuerdas todos los intentos han sido infructuosos.

Para conseguir cualquier predicción que podamos usar fuera de la Teoría de Cuerdas es necesario encontrar resultados no perturbativos. La Teoría de la Perturbación simplemente no puede aplicarse a la escala de Planck donde los efectos de las cuerdas serían interesantes.

Pero aún quedan más malas noticias. El análisis sistemático demuestra que habría realmente 10 Teorías de Supercuerdas dimensionales diferentes las cuales están todas bien definidas en la Teoría de la Perturbación.

Si tenemos en cuenta las distintas Teorías de Cuerdas abiertas y cerradas con todos sus posibles modos quirales y grupos gauge que no tengan anomalías nos quedan 4 en total.

No está mal si lo comparamos con el infinito número de teorías renormalizables de partículas puntuales, pero una de los argumentos principales de la Teoría de Cuerdas es su unicidad.

Peor aún, para producir una Teoría de Cuerdas de cuatro dimensiones en necesario compactar seis dimensiones en un pequeño espacio curvado. Se ha estimado que hay miles de formas de hacer esto y cada una predice una física de partículas distinta.

Con la Cuerda Heterótica es posible obtener una esperanzadora aproximación al número correcto de partículas y grupos gauge. Por el momento hay demasiadas posibilidades y el problema se hace más difícil debido a que no sabemos cómo se rompe la supersimetría.

Todo esto hace a la Teoría de Cuerdas menos prometedora. Algunos físicos la llamaron Teoría de Nasa y abogaron por una aproximación más conservadora a la física de partículas vinculada más cercanamente a los resultados experimentales. Pero un gran número de físicos persisten. Hay algo en la Teoría de Supercuerdas que es muy persuasivo.

¿Por qué la Teoría de Cuerdas?

La cuestión más común de la gente de a pie sobre la Teoría de Cuerdas es, ¿Por qué?. Para comprender por qué los físicos estudian la Teoría de Cuerdas en lugar de otras teorías de superficie u otros objetos tenemos que volver a sus orígenes.

En 1968 los físicos estaban intentando comprender la naturaleza de las interacciones nucleares fuertes que mantienen a los quarks unidos en los núcleos. Hubo uno idea acerca de la dualidad entre las interacciones dispersas que llevaron a Veneziano y Virasoro a sugerir formas exactas para la amplitud de resonancia dual. Estas amplitudes habían mostrado tener interesantes propiedades en 26 dimensiones y varias líneas independientes de investigación por parte de Nambu, Nielson y Susskind llevaron a la revelación de que las amplitudes eran derivables de una Teoría de Cuerdas.

La Teoría de Cuerdas fue considerada como una Teoría de las interacciones fuertes durante algún tiempo. Los físicos pensaron que la explicación para el confinamiento de los quarks se debía a que estaban de alguna forma unidos por cuerdas. Por lo tanto esta teoría daba paso a otra teoría llamada Cromodinámica Cuántica la cual explicaba las interacciones nucleares fuertes en términos de carga de colores en gluones.

La Teoría de Cuerdas sufrió ciertas inconsistencias aparte de su dependencia de 26 dimensiones de espacio-tiempo. Tenía también modos taquiónicos que desestabilizaban el vacío, pero la Teoría de Cuerdas ya había lanzado su hechizo sobre un pequeño grupo de físicos que sentían que había algo más allí. Ramond, Neveu y Schwarz buscaron otras formas para la Teoría de Cuerdas y encontraron una con fermiones en lugar de bosones. La nueva teoría en diez dimensiones era supersimétrica y, mágicamente, se eliminaron los modos taquiónicos.

¿Pero cuál era la interpretación de este nuevo modelo?. Scherk y Schwarz encontraron que a bajas energías las cuerdas parecerían partículas. Solo a muy altas energías estas partículas se revelarían como bucles de cuerdas. Las cuerdas podrían vibrar en una infinita torre de modos cuantizados en un rango de masa, spin y carga siempre incremental. Los modos más bajos corresponden a todas las partículas conocidas.

Mejor aún, los dos modos del spin podrían comportarse como gravitones. La teoría era necesariamente una Teoría Unificada de todas las interacciones incluyendo la gravedad cuántica.

Aún así solo un pequeño grupo seguía en esta idea hasta el histórico artículo de Green y Schwarz con el descubrimiento de la casi milagrosa cancelación de anomalías en una teoría particular.

Para volver a la pregunta original, ¿por qué la Teoría de Cuerdas?. La respuesta es simplemente que tiene las propiedades matemáticas adecuadas para ser capaz de reducirse a teoría de partículas puntuales a bajas energías, siendo a la vez una Teoría Perturbativa Finita que incluye la gravedad.

El hecho simple es que no hay otra teoría conocida que lleve a cabo tantas cosas. Por supuesto, los físicos han estudiado las matemáticas de las membranas vibrantes en cualquier número de dimensiones. Solo existen un cierto número de posibilidades para intentarlo y solo las Teorías de Cuerdas conocidas funcionan bien en la Teoría de la Perturbación.

Desde luego que es posible que haya otras teorías distintas autoconsistentes pero carecerían de la importante forma perturbativa de las Teorías de Cuerdas. La realidad es que los teóricos de las cuerdas están ahora girando hacia las teorías de membranas, o Teorías de p-brana como se las conoce, donde p es el número de dimensiones de la membrana. Harvey, Duff y otros han encontrado ecuaciones para ciertas p-branas que sugieren que podrían existir Teorías de Campo autoconsistentes de este tipo, incluso so no tienen una forma perturbativa.

Dualidades

En recientes años atrás ha habido algunos nuevos desarrollos que han inspirado una reavivación del interés en la Teoría de Cuerdas. El primero de ellos concierne a la dualidad entre los monopolos eléctrico y magnético.

Las ecuaciones de Maxwell para ondas electromagnéticas en el espacio libre son simétricas entre campos eléctricos y magnéticos. Un campo magnético variable genera un campo eléctrico y un campo eléctrico variable genera uno magnético. Las ecuaciones son las mismas en cada caso, quitando un cambio de signo que aquí es irrelevante.

Sin embargo, es un hecho experimental que no existen cargas monopolares magnéticas en la naturaleza reflejo de la carga eléctrica de electrones y otras partículas. A pesar de algunos minuciosos experimentos solo se han observado campos magnéticos bipolares generados por cargas eléctricas en circulación.

En la electrodinámica clásica no existen inconsistencias en una teoría que coloque juntos un monopolo eléctrico y magnéticos. En la electrodinámica cuántica no es tan fácil. Para cuantizar las ecuaciones de Maxwell es necesario introducir un campo de potencial vectorial desde el cual los campos eléctrico y magnético son derivados por diferenciación.

Este procedimiento no puede hacerse de forma que sea simétrico entre los campos eléctrico y magnético.

Hace 40 años Paul Dirac no estaba convencido de descartar la existencia de monopolos magnéticos. Siempre había declarado que estaba motivado por la belleza matemática en la física. Intentó formular una teoría en la cual el potencial gauge podría ser singular a lo largo de una cuerda que uniese dos cargas magnéticas de tal forma que la singularidad podría ser desplazada a través de transformaciones gauge y debe, por tanto, ser considerada físicamente inconsecuente. La teoría no estaba lo bastante completa pero tenía una salvación. Proporcionaba una considerable explicación de por qué las cargas eléctricas deben ser cuantizadas como múltiplos de una unidad de carga eléctrica.

En los años 70 conocimos gracias a 't Hooft y Polyakov que las grandes teorías unificadas que podrían unificar las fuerzas electrodébil y fuerte estarían alrededor del problema del potencial gauge singular debido a que tienen una estructura gauge más general. De hecho estas teorías predicen la existencia de monopolos magnéticos. Incluso en su formulación clásica podrían contener estas partículas las cuales se formarían fuera de los campos de materia como solitones topológicos.

Existe un modelo simple que da una idea intuitiva de lo que es un solitón topológico. Imagina primero un cable recto tensado como un tendedero con muchas pinzas de la ropa prendidas a lo largo del mismo. Imagina que las pinzas están libres para rotar alrededor del eje del cable pero que cada una está unida a sus vecinas por bandas elásticas en los finales, si giras una pinza levantará al resto con ella

. Cuando se libere oscilará como un péndulo pero la energía será transportada por las ondas que viajan a través del cable. En ángulo de las pinzas es parecido a un campo a lo largo de una línea de una dimensión. La ecuación para la dinámica de este campo es conocida como la ecuación de sine-Gordon. Es un juego de palabras en la ecuación de Klien-Gordon la cual es la ecuación lineal correcta para un campo escalar y la que es el primer orden de aproximación a la ecuación de sine-Gordon para pequeñas amplitudes de onda. Si la ecuación de sine-Gordon es cuantizada se encontrará una descripción para campos escalares de interacción en una dimensión.

El comportamiento interesante de este sistema aparece cuando alguna de las pinzas oscila a través de un gran ángulo de 360 grados sobre la vertical del cable. Si agarras una pinza y la giras de esta forma crearías dos giros en el sentido opuesto alrededor de la línea.

Estos giros son bastante estables y pueden hacerse para viajar por encima y debajo de la línea. Un giro solo puede desaparecer si colisione con un giro en la dirección opuesta.

Estos giros son ejemplos de solitones topológicos. Pueden ser considerados como si fuesen partículas y antipartículas de las que existen en los sistemas de física clásica y son aparentemente bastante diferentes de las partículas escalares de la Teoría Cuántica.

De hecho los solitones también existen en la Teoría Cuántica pero solo pueden ser comprendidos de forma no perturbativa. Por tanto la ecuación cuantizada de sine-Gordon tiene dos tipos de partículas que son bastante distintas.

Lo que hace a esta ecuación tan notable es que es una transformación no-local del campo la cual lo transforma en otra ecuación de una dimensión conocida como el modelo Thirring. La transformación mapea las partículas solitón de la ecuación de sine-Gordon en excitaciones cuánticas corrientes del modelo Thirring, por lo que estos dos tipos de partículas no son tan distintos después de todo. Decimos que existe una dualidad entre los dos modelos, de sine-Gordon y Thirring, tienen diferentes ecuaciones pero en realidad son el mismo.

La relevancia de esto es que los monopolos magnéticos que predice la Teoría de la Gravitación Universal (TGU) tiene también solitones topológicos, aunque la configuración en un espacio tridimensional es más compleja de visualizar que el tendedero de una dimensión.

No sería genial si hubiese una dualidad similar a la de las cargas eléctricas y magnéticas en la descubierta en la ecuación de sine-Gordon?. Si fuese así, entonces la dualidad entre los campos eléctrico y magnético quedaría demostrada. No sería una simetría perfecta ya que sabemos que los monopolos magnéticos deben ser muy pesados en caso de existir.

En 1977 Olive y Montenen pensaron que este tipo de dualidad podría existir, pero las matemáticas de las teorías de campo en 3 dimensiones espaciales son mucho más complejas que en una dimensión y parece estar más allá de cualquier esperanza que se puede construir tal transformación de dualidad. Pero ellos dieron un paso más hacia delante. Demostraron que la dualidad podría existir solo en una versión supersimétrica de una TGU. Esto es bastante tentador dado el creciente interés en las TGU supersimétricas, las cuales se consideran actualmente más prometedoras que la variedad ordinaria de TGU por un gran número de razones.

Hasta 1994 la mayoría de físicos pensaban que no había una buena razón para creer que hubiese algo en la conjetura de Olive-Montenen. Entonces Seiberg y Witten hicieron un avance fantástico.

A través de un conjunto especial de ecuaciones demostraron que una cierta Teoría de Campo Supersimétrico no necesitaba, de hecho, exhibir dualidad electromagnética.

Como añadido, su método puede ser usado para resolver un gran número de problemas que hasta ahora no tenían solución en topología y física.

Finalmente volvemos a la Teoría de Cuerdas con la idea que de la dualidad en la Teoría de Cuerdas en muy natural. En el último año los físicos han descubierto cómo aplicar pruebas de dualidad a diferentes teorías de cuerdas y p-branas en varias dimensiones. Se han podido hacer y comprobar una serie de conjeturas. Esto no prueba que la dualidad sea correcta pero cada vez que una prueba ha tenido la capacidad de demostrar una inconsistencia ha fallado al destruir las conjeturas. Lo que hace a este descubrimiento tan útil es que las dualidades son características no perturbativas para la Teoría de Cuerdas. Ahora muchos físicos ven que las Teorías de p-branas pueden ser tan interesantes como las Teorías de Cuerdas en una configuración no perturbativa.

El último resultado en este esfuerzo es el descubrimiento de que las cuatro Teorías de Cuerdas que se conoce que son finitas perturbativamente se piensa ahora que son derivables de una única teoría en 11 dimensiones conocida como Teoría M. La Teoría M es una hipotética Teoría de Campo Cuántico que describe la relación entre 2-branas y 5-branas a través de una dualidad.

Podría ser incorrecto decir que se comprenden muchas de estas cosas. Aún no existe Aún no existe una formulación correcta para la Teoría M o las Teorías de p-branas en su forma completamente cuántica, pero hay una nueva esperanza dado que ahora se ve que todas las diferentes teorías pueden ser parte de una única teoría.

Cuerdas Negras

Como si un gran avance conceptual no fuese suficiente, los teóricos de las cuerdas se han conformado con otro que llegó el año pasado. Así como los físicos han estado especulando pacientemente durante décadas sobre la dualidad electromagnética, unos pocos también han especulado con que algunas partículas elementales podrían ser algo similar a los agujeros negros por lo que la materia podría ser considerada como una característica del espacio-tiempo. La idea en realidad viene de atrás, al menos desde Riemann.
La teoría comenzó a verse algo menos ridícula cuando Hawking postuló que los agujeros negros en realidad emitían partículas. El proceso podría ser similar a una partícula muy masiva que decae. Si un agujero negro irradiase lo suficiente eventualmente perdería tanta energía que su masa se reduciría a la escala de Planck.

Aún sería mucho más pesado que cualquier partícula elemental conocida pero los efectos cuánticos serían tan abrumadores en tal agujero negro que sería difícil distinguirlo de una partícula masiva extremadamente inestable en su explosión final.

Para hacer tal idea concreta se requiere una teoría completa de gravedad cuántica y dado que la Teoría de Cuerdas proclama ser justo eso parece que el paso natural es comparar estados de cuerdas y agujeros negros. Sabemos que las cuerdas pueden tener un infinito número de estados para un siempre incremental spin, masa y carga. De la misma forma que un agujero negro, de acuerdo con la conjetura no-pelo (no-hair) también está caracterizado solo por su spin, masa y carga.

Es por lo tanto bastante plausible que exista una complementariedad entre los estados de las cuerdas y los estados de un agujero negro, y de hecho esta hipótesis es bastante consistente con todas las pruebas que se han aplicado. Esto no es algo que puede establecerse con certeza, simplemente porque no hay una definición adecuada de la Teoría de Cuerdas para probar esta identidad. No obstante, muchos físicos consideran razonable ver los agujeros negros como estados de cuerdas individuales que están decayendo continuamente a estados más bajos a través de la radiación de Hawking.

El reciente avance debido a Strominger, Greene y Morrison es el descubrimiento de que si consideramos agujeros negros de la masa de Planck en el contexto de la Teoría de Cuerdas entonces es posible para el espacio-tiempo sufrir una suave transición de una topología a otra. Esto significa que muchas de las posibles topologías de las dimensiones enrolladas están conectadas y pueden allanar el camino hacia una solución de la selección de los estados del vacío en la Teoría de Cuerdas.

Simetría de Cuerdas

La Teoría de Supercuerdas está llena de simetrías. Hay simetrías gauge, supersimetrías, covarianza, dualidades, simetrías conformales y muchas más. Pero la Teoría de Supercuerdas se supone que es una Teoría Unificada lo cual significaría que estas simetrías están unificadas. En la formulación perturbativa de la Teoría de Cuerdas que tenemos, las simetrías no están unificadas.

Una cosa sobre la Teoría de Cuerdas que se descubrió muy pronto fue que a altas temperatuas entraría en una fase de transición. La temperatura a la que sucede esto es conocida como la temperatura de Hagedorn tras un artículo escrito por Hagedorn a finales de 1968, pero fue en los años 80 cuando los físicos como Witten y Gross exploraron el significado de esto para la Teoría de Cuerdas.

La temperatura de Hagedorn para la Teoría de Supercuerdas es altísima, tales temperaturas solo han existido durante los primeros 10-43 segundos de la existencia del universo, si es que en efecto tiene sentido hablar de tiempo en estas situaciones.

Los cálculos sugieren que ciertas características de la Teoría de Cuerdas se simplifican por encima de esta temperatura. La implicación parece ser que se restaura una enorme simetría. Esta simetría se rompería u ocultaría a temperaturas más bajas, presumiblemente dejando las simetrías conocidas como residuos.

El problema entonces está en comprender qué es esta simetría. Si se conociera esto podría ser posible comprender qué es realmente la Teoría de Cuerdas y contestar todas las enigmáticas cuestiones que posee. Este es el misterio de las supercuerdas.

Una teoría favorita es que la Teoría de Supercuerdas está descrita por una Teoría de Campo Cuántico Topológica ( N del T: TQTF por sus siglas en inglés ) por encima de la temperatura de Hagedorn. TQFT es una Teoría de Campo Cuántico especial que tiene el mismo número de grados para la simetría gauge que para campos, con lo que es posible transformar todos los campos variables excepto aquellos que dependen de la topología del espacio-tiempo. La gravedad cuántica en un espacio dimensional 2+1 es un TQFT y es lo bastante simple como para poder resolverlo, pero para la Gravedad de Einstein en el mundo real de 3+1 dimensiones esto no se da, o eso parece.

Pero la TQFT en sí misma no es suficiente para resolver el problema del misterio de las supercuerdas. Si el cambio topológico del espacio-tiempo es una realidad entonces necesitamos algo más que eso.

La mayoría de los físicos que trabajan en la Teoría de Cuerdas creen que se necesita un cambio radical en el punto de vista para comprenderlo. Por el momento parece que nos encontramos con la misma clase de contradicciones con las que se encontraron los físicos hace 100 años con el electromagnetismo. Este misterio fue finalmente resuelto por Einstein cuando disolvió el éter. Para resolver la Teoría de Cuerdas en necesario disolver el espacio-tiempo en conjunto.

En la Teoría de Cuerdas como la entendemos ahora, el espacio-tiempo se enrolla y cambia de dimensión.

Se introduce una escala mínima fundamental de longitud, bajo la cual todas las medidas son posibles.

Probablemente sea necesario revisar nuestra comprensión del espacio-tiempo para apreciar qué significa esto.

Incluso la relación entre la mecánica cuántica y la Teoría Clásica parecen necesitar una revisión. La Teoría de Cuerdas puede explicar por qué funciona la mecánica cuántica de acuerdo con algunos teóricos de las cuerdas.

Todo esto junto parece ser un gran conjunto de pasos radicales a dar y puede que sea necesario darlos en un salto en la oscuridad.
Aquellos que trabajan con la gravedad cuántica viniendo del lado de la relatividad más que de la física de partículas ven las cosas de modo diferente. Ellos creen que es esencial mantener la fe en los principios de la invarianza del difeomorfismo a partir de la Relatividad General más que en el trabajo relativo a una métrica de fondo fija como hacen los teóricos de cuerdas. No consideran la renormalizabilidad como una característica esencial de la gravedad cuántica.

Trabajando en esta dirección han desarrollado una Teoría Canónica de la Gravedad Cuántica, la cual también está incompleta. Esta es una Teoría de Bucles, tentadoramente similar en ciertos aspectos a la Teoría de Cuerdas, aunque diferente. Los relativistas como Lee Smolin esperan que este sea un camino que permita salvar el hueco y desarrollar un método unificado.

abstracción sobre el tiempo

2007-04-02T19:34:00.000-07:00

El conocimiento del tiempo a través de la física trae muchos interrogantes y dificultades no resueltas y puede llevarnos a fascinantes y fantásticas especulaciones que pueden superar a la más osada ciencia-ficción.

Es un error muy común cuando pensamos en el concepto de tiempo. apelar al movimiento constante e irreversible del agua en un río sereno …‘El tiempo fluye’, ‘¡Qué rápido pasa el tiempo!’, ‘El tiempo no vuelve’. Ahora bien, ¿desde dónde y hacia dónde fluye el tiempo? ¿A qué velocidad pasa el tiempo?; ¿a 60 minutos por hora? ¿Desde dónde no vuelve?

Esta metáfora contiene la falacia lógica de la circularidad: no podemos explicar al tiempo porque el movimiento del agua en el río es el cambio de posición respecto del tiempo, ¡qué es lo que queremos explicar!.

Otra metáfora confusa es asociarle al tiempo una existencia objetiva similar a la que le asignamos a los objetos materiales.

Podemos ‘perder’ tiempo o ‘ganarlo’. ‘El tiempo es oro’. Pero, ¿dónde está guardado el tiempo que no se pierde? ¿Cuántos quilates pesa un segundo?

En contraste con la complejidad y abstracción del tiempo tenemos objetos, sistemas físicos, extremadamente sencillos y bellos (los antiguos, no los actuales de cuarzo) que se usan para medir el tiempo.

Los relojes son sistemas físicos que pueden estar en diferentes estados visitados periódicamente, por ejemplo cada vez que el péndulo vuelve a su posición inicial, y de esta forma determinan una unidad de medida de tiempo.

La complejidad del tiempo y la simpleza del reloj nos sugieren definir el tiempo en forma operativa como ‘aquella cosa que se mide con una cosa que se llama reloj’.
Esta opción, adoptada por muchos pensadores, nos permite zafar de la trampa del tiempo pero no es totalmente satisfactoria porque no resuelve nuestra inquietud sobre él, y además cae fácilmente en la falacia de circularidad.

Es un desafío definir o explicar lo que es un ‘reloj’ sin usar para nada el concepto de tiempo que se pretende definir. (En la descripción dada arriba de lo que es un reloj, se usó el concepto de periodicidad que no es otra cosa que la repetición, en el tiempo, de un estado del sistema.)

teorías sobre el universo

2007-04-02T19:20:00.000-07:00

Las dos teorías sobre las que se basa nuestro conocimiento sobre lo grande y lo pequeño del universo son la macroscópica de la relatividad general (Einstein) y la mecánica cuántica (Planck) del mundo cuántico microscópico.

En la teoría de la gravedad de Newton, indica que los cuerpos con masa se atraen y que las fuerzas gravitacionales son instantáneas, de modo que si moviéramos al sol ahora, sentiríamos el cambio de la fuerza gravitacional inmediatamente aquí en la tierra.

La relatividad, dice que la información no puede viajar más rápido que la luz. Así que si movemos al sol, sólo podríamos sentir el efecto en la tierra después de 8 minutos, el tiempo que le toma a la luz viajar del sol a la tierra. Einstein se dio cuenta de que había una contradicción entre la relatividad y la teoría de Newton y propuso que el espacio-tiempo es curvo.

Así, pues, el sol curva el espacio-tiempo y la tierra se mueve a lo largo de una trayectoria que es la línea de menor longitud. La teoría de Einstein equivale a reemplazar la mesa de billar por una membrana elástica.

Una bola de billar muy pesada (el Sol) deformaría la membrana elástica y si tiramos otra bola (la Tierra), se siente atraída y su trayectoria estaría determinada por la forma de la membrana elástica.

De hecho, aun si no hubiera ninguna bola la membrana elástica podría oscilar y las ondas se propagarían.

En el espacio-tiempo pueden haber ondas gravitatorias, que han podido ser medidas indirectamente.

En el año 1927 Heisenberg afirmaba que es imposible especificar con exactitud y al mismo tiempo la posición y el momento lineal de una partícula.

Este principio fue fundamental para el desarrollo de la mecánica cuántica en la que los caracteres ondulatorio y corpuscular de la radiación electromagnética pueden interpretarse como dos propiedades complementarias de la radiación.

En la mecánica newtoniana se maneja una constante de gravitación universal, G. La teoría de la relatividad descansa sobre otra constante, c, la velocidad de la luz. Y para describir los efectos cuánticos es esencial otra constante, h, la constante Planck.

El propio Max Planck (1848-1957) se dio cuenta que ciertas combinaciones entre esas constantes nos podían proporcionar magnitudes de espacio o de tiempo.

Es imposible saber si la teoría de la relatividad general de Einstein funciona en el mundo microscópico. En realidad la fuerza de la gravedad es muy débil. Uno de los retos de la física teórica es la de elaborar una teoría general que explique tanto el microcosmos como el macrocosmos.

Otra alternativa es la de la gravedad cuántica de bucles, que predice que es espacio está formado por granos, el menor de los cuales sería como un cubo cuya arista fuese la longitud de Planck (10 elevado a la potencia menos 33), mientras que el tiempo transcurriría a lapsos o saltos semejantes al que antes denominábamos como unidad cuántica de tiempo, es decir 10 elevado a menos 43 segundos.

Hoy sabemos que la materia está compuesta de átomos. Hace un siglo los científicos lo desconocían y dudaban de que pudiera ser comprobado. Esta situación es similar a la actualmente existente respecto ”al tiempo y al espacio".