Los grandes misterios de la física. ¿Es el tiempo una ilusión?

La naturaleza del tiempo, un concepto fundamental para la vida humana pero aún ambiguo en términos científicos, se explora en el primer episodio de una nueva serie de podcasts, Los grandes misterios de la física.

El primer episodio del nuevo podcast, Grandes misterios de la física, profundiza en la naturaleza compleja del tiempo. Al observar las nociones tradicionales de tiempo absoluto, los investigadores discuten teorías que sugieren que el tiempo es relativo y está entretejido con el espacio, un concepto que contradice nuestra experiencia subjetiva. La discrepancia se puede atribuir al aumento de la entropía del universo, pero sigue siendo un misterio por qué el universo comenzó con una entropía baja. Para resolver esto, los expertos sugieren investigaciones adicionales, incluida la eliminación del tiempo de las ecuaciones científicas y el estudio de la termodinámica de los relojes.

Sin un sentido del tiempo que nos lleve de la cuna a la tumba, nuestras vidas tendrían poco sentido. Pero en el nivel más básico, los físicos no están seguros de si existe el tipo de tiempo en el que vivimos.

Este es el tema del primer episodio de nuestra nueva serie de podcasts, Grandes misterios de la física. Organizado y apoyado por Miriam Frankel, editora científica de The Conversation FQxI:Institute for Fundamental Questions, hablamos con tres investigadores sobre la naturaleza del tiempo.

Los científicos han asumido durante mucho tiempo que el tiempo es absoluto y universal, el mismo para todos, en todas partes y que existe independientemente de nosotros. En la mecánica cuántica, que gobierna el microcosmos de átomos y partículas, todavía lo hace. Pero las teorías de la relatividad de Albert Einstein, que se aplican a la naturaleza a gran escala, demostraron que el tiempo es relativo más que absoluto; puede acelerar o ralentizar dependiendo de qué tan rápido viaje, por ejemplo. El tiempo también se entrelaza con el espacio en el «espacio-tiempo».

Las teorías de Einstein permitieron a los científicos imaginar el universo de una manera nueva, como un bloque estático de cuatro dimensiones con tres dimensiones espaciales (alto, ancho y profundidad) y el tiempo como la cuarta. Este bloque contiene todo el espacio y el tiempo simultáneamente, y el tiempo no fluye. Ahora no hay nada especial en el bloque. lo que parece ser el presente para un observador es simplemente el pasado para otro.

Pero si esto es cierto, ¿por qué nuestra experiencia del tiempo cambia tan fuertemente del pasado al futuro? Una respuesta es que la entropía, una medida del desorden, siempre está aumentando en el universo. Cuando se ejecutan los números, explica Sean Carroll, físico de la Universidad Johns Hopkins en los EE. UU., resulta que el universo primitivo tenía una entropía muy baja. «[The universe] fue muy, muy organizado y no aleatorio, y desde entonces es un poco relajado y se vuelve más aleatorio y más desorganizado». Esto probablemente crearía una flecha del tiempo para los observadores humanos.

Sin embargo, no sabemos por qué el universo comenzó con una entropía tan baja. Carroll sugiere que esto puede deberse a que somos parte del multiverso contiene muchos universos diferentes. En tal mundo, algunos universos deberían, estadísticamente hablando, comenzar con baja entropía.

Por otro lado, Emily Adlam, filósofa de la física del Instituto de Filosofía Rotman de la Universidad de Western Ontario en Canadá, cree que el misterio de por qué nuestro universo comenzó con baja entropía es un problema que en última instancia se deriva del hecho de que la física lleno de conjeturas ya era hora.

«Personalmente estoy muy del lado de decir que el tiempo no fluye», explica. «Es una especie de ilusión que proviene de la forma en que estamos integrados en el mundo». Su punto es que en el nivel más básico, todo sucede a la vez, incluso si no nos lo parece.

Adlam argumenta que la mejor manera de entender el tiempo es eliminarlo por completo de nuestras teorías de la naturaleza, eliminarlo de la ecuación. Curiosamente, cuando los físicos intentan combinar la relatividad general con la mecánica cuántica en una teoría de «gravedad cuántica» de todo, el tiempo a menudo desaparece de la ecuación.

Los experimentos también pueden ayudar a arrojar luz sobre la naturaleza del tiempo al ayudar a probar diferentes combinaciones de mecánica cuántica y relatividad general. Natalya Ares es ingeniera[{» attribute=»»>University of Oxford, believes that studying the thermodynamics (the science of heat and work) of clocks may help. “By understanding clocks as machines, there are things that we can understand better about what the limits of timekeeping are,” she argues.

Host:

• Miriam Frankel, Podcast host, The Conversation

Interviewed:

• Emily Adlam, Postdoctoral Associate of the Philosophy of Physics, Western University
• Natalia Ares, Royal Society University Research Fellow, University of Oxford
• Sean Carroll, Homewood Professor of Natural Philosophy, Johns Hopkins University

This article was first published in The Conversation.