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DESCIFRAMOS EL TIEMPO: UNA CONVERSACIÓN CON BRIAN COX
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EL PROFESOR BRIAN COX, CÉLEBRE FÍSICO Y PRESENTADOR DE TELEVISIÓN, NOS EMBARCA EN UN APASIONANTE VIAJE PARA COMPRENDER LA NATURALEZA DEL TIEMPO Y EL ESPACIO. DESCUBRA MÁS.
Brian Cox, físico de partículas y profesor de la Universidad de Mánchester, contempla el tiempo y sus orígenes, junto con los retos filosóficos asociados a un universo eterno. También explica que, fundamentalmente, no sabemos lo que miden los relojes, y por qué observar el segundero de la esfera abre la puerta a los misterios más profundos sobre el espacio y el tiempo.
Escuche nuestro último podcast con Brian Cox sobre el tiempo y la eternidad.
LA BELLEZA DEL UNIVERSO
¿Qué hace que los relojes mecánicos le resulten fascinantes?
Hay una gran diferencia entre que un objeto mecánico mida el paso del tiempo y que lo haga su teléfono. Usted ve el segundero de su reloj, pero ¿qué representa esa aguja? Si le preguntara a Einstein, le diría que mide la distancia que se recorre en el espacio-tiempo. Si preguntara a un experto en termodinámica, le diría que tiene algo que ver con la entropía y que, en última instancia, el reloj mide la desintegración del universo.
Es como una puerta a preguntas y misterios más profundos. Para mí, esto hace que los relojes sean objetos maravillosas. Porque, en el nivel más fundamental, no sabemos lo que hacen realmente. Siempre hay un profundo misterio cuando se mira el reloj, un misterio que está entrelazado con el espacio y el tiempo y con la estructura del propio universo.
Si pudiera desear la próxima complicación de IWC Schaffhausen, ¿cuál podría ser?
Si suponemos que un reloj es un aparato de medición, ¿qué pasaría si pudiera medir su propia edad? Imagínese algo como un cronógrafo que se pone en marcha una vez y no se vuelve a parar. Incluso si funcionaran con perfecta precisión, todos estos relojes medirían una edad única. A un nivel minúsculo, por supuesto, pero cada uno registraría algo diferente. Todos estarían perfectamente sincronizados al salir de fábrica pero volverían con edades diferentes. Porque habrán tomado un camino diferente sobre el espacio-tiempo en las muñecas de sus propietarios, una ruta diferente entre los acontecimientos. Porque así de bello es nuestro universo.
— Brian Cox con el Portugieser Calendario Perpetuo Ref. IW503703 con esfera Horizon Blue
Si arrojara un reloj a un agujero negro, dejaría de hacer tictac y se congelaría para siempre. En lo que llamamos el «horizonte de sucesos» de un agujero negro, el tiempo se detiene. Pero solo cuando se ve desde fuera. Si cayese en el agujero negro con su reloj, este seguiría haciendo tictac a un segundo por segundo.
— Brian Cox durante la entrevista en IWC Schaffhausen
«UN DÍA SIN UN AYER»
¿Qué es el tiempo?
Como ocurre con muchas preguntas sencillas, la respuesta no lo es tanto. La respuesta corta es que no lo sabemos. En el siglo XVII, Sir Isaac Newton supuso que había algo parecido a un gran reloj en el cielo y que el tiempo de todo el mundo marcaba el mismo ritmo. En 1905, Albert Einstein nos demostró con su teoría de la relatividad que no es así. El tiempo corre a diferentes velocidades para diferentes personas en diferentes lugares, tanto si usted acelera con respecto a otra persona como si toma una ruta diferente entre las cosas que suceden.
¿Se detiene alguna vez el tiempo?
Si arrojara un reloj a un agujero negro, dejaría de hacer tictac y se congelaría para siempre. En lo que llamamos el «horizonte de sucesos» de un agujero negro, el tiempo se detiene. Pero solo cuando se ve desde fuera. Si cayese en el agujero negro con su reloj, este seguiría haciendo tictac a un segundo por segundo. Enseguida se acabaría dando cuenta de que el tiempo es más complicado. Es un área de investigación moderna en física. Einstein dijo una vez una famosa frase: el tiempo es algo que miden los relojes.
¿Cuándo comenzó el tiempo?
Existe una idea en física llamada la flecha termodinámica del tiempo. Dice que solo existe una diferencia entre el pasado y el futuro porque en el pasado ocurrió algo extraño: el Big Bang, el origen de nuestro universo. Según esto, el Big Bang de hace 13,800 millones de años marcaría el comienzo del tiempo. Pero no estamos seguros de que ese fuera el momento en que comenzó el tiempo. Ni siquiera sabemos si el universo tuvo un principio. Como dijo el famoso astrofísico y sacerdote Georges Lemaître, esto implicaría que hubo «un día sin un ayer».
Profundicemos en la materia: ¿qué es la eternidad?
En nuestro modelo básico actual del universo, entendemos que el universo no solo se expande, sino que lo hace a un ritmo acelerado. Si el universo sigue así, llegaremos a un punto en el que todo esté muy alejado entre sí y todo tendrá la misma temperatura. Técnicamente, diríamos que la entropía siempre aumenta a medida que el universo pasa de un estado altamente ordenado a algo más desordenado. Sin embargo, una de las cosas que sabemos sobre un reloj es que es un dispositivo termodinámico. Para construir un reloj, se necesita una diferencia de temperatura. En un futuro lejano, llegaremos a un punto en el que ya no existirán diferencias de temperatura en nuestro universo. Supongo que, en ese momento, el tiempo habrá pasado.
Si lleva un reloj, siempre verá que marca un segundo por segundo. Ese es el tiempo en su marco de referencia. Otra persona podría ir a lugares diferentes y hacer cosas distintas. Y cuando vuelvan a encontrarse y comparen relojes, habrán envejecido a ritmos diferentes.
EL TIEMPO DE UNA SINFONÍA
¿Un minuto es siempre un minuto y un segundo es siempre un segundo?
Hay una cierta cantidad de tiempo que, digamos, conlleva una interpretación de la Sinfonía n.o 9 de Mahler. Y ese es el tiempo medido en un reloj quieto frente a la orquesta. Si llevara ese reloj fuera de la sala de conciertos, diera una vuelta y volviera de nuevo, el reloj habría medido algo menos de tiempo entre el comienzo y el final de la sinfonía.
Esto no significa que los relojes no sean precisos. Todo lo contrario. Los relojes miden fiel y exactamente el tiempo transcurrido entre el comienzo y el final de la representación. Más bien el tiempo en sí transcurre de forma diferente en los dos relojes. En la relatividad, y en la realidad, su tiempo es personal para usted. Se trata de diferencias minúsculas, por supuesto, a menos que el reloj viaje cerca de la velocidad de la luz. Entonces, la diferencia sería bastante sustancial.
Cuanto más aceleramos, más despacio pasa el tiempo.
En el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del CERN, en Ginebra, hacemos que los protones recorran el acelerador de partículas a un 99,999999 por ciento de la velocidad de la luz. Recorren el anillo de 27 kilómetros 11 000 veces por segundo a esa velocidad. Para los protones, sin embargo, el tiempo pasa 7000 veces más despacio. Un segundo para nosotros equivaldría a una siete milésima de segundo para ellos.
Pero desde el punto de vista de la partícula, su reloj seguiría marcando un segundo por segundo. Podría decirse que esto es una contradicción, pero no lo es. Porque la otra cara de la moneda es que, desde la perspectiva de la partícula, la circunferencia del anillo del acelerador se reduce de 27 kilómetros a 4 metros. El resultado es el mismo. El espacio y el tiempo se intercambian; se confunden. Es solo otra forma de pensar sobre la relatividad.
¿Entonces la hora que leo en mi reloj es válida solo para mí?
En la teoría de Einstein, existe una cosa llamada tiempo propio. Si lleva un reloj, siempre verá que marca un segundo por segundo. Ese es el tiempo en su marco de referencia. Otra persona podría ir a lugares diferentes y hacer cosas distintas. Y cuando vuelvan a encontrarse y comparen relojes, habrán envejecido a ritmos diferentes. Pero esa persona, en su marco de referencia, siempre verá el tiempo transcurrir a un segundo por segundo.
— El Portugieser Eternal Calendar IW505701 con las fases de la luna con una precisión de 45 millones de años
— El calibre 52640 fabricado por IWC que recibe el engranaje de 400 años que solo completa una revolución cada cuatro siglos
TRAS EL SIGNIFICADO DE «LÍNEA MUNDIAL»
¿Cómo puede transcurrir el tiempo a distintas velocidades para distintas personas?
La teoría de la relatividad de Einstein se ocupa de los acontecimientos. Chasquear los dedos es un acontecimiento; encender una vela es un acontecimiento. Estamos sentados aquí y hablamos entre nosotros. Esto es un acontecimiento. Podríamos decir: el año que viene nos volveremos a ver y entonces descubriremos quién habrá envejecido más. Y hay una respuesta a esa pregunta: depende de la ruta que cada uno haya seguido en el espacio-tiempo.
La ruta que seguimos entre los distintos acontecimientos nos da una longitud definida de nuestro camino. Y esa longitud es el tiempo que miden nuestros relojes. En ese sentido, un reloj no es un aparato de cronometraje sino de medición de distancias. Es similar a preguntar: ¿cuál es la distancia entre Schaffhausen y Londres? Depende de cómo viaje hasta allí.
¿Puede ilustrar con un ejemplo lo que es el espacio-tiempo?
La imagen que he desarrollado del espacio-tiempo a lo largo de los años y que enseño a los alumnos es la de un mapa. Piense en el espacio-tiempo como una colección de todos los acontecimientos: todas las cosas que ocurren en el espacio y el tiempo en nuestro universo. Y ahora imagine que pone puntos en su mapa. Hay una línea que se sigue de un acontecimiento a otro, una ruta que se recorre sobre el mapa. Y eso se llama su línea mundial. Mientras recorremos el mapa, nuestros relojes miden la longitud de nuestra línea del mundo.
Si el tiempo puede entenderse como una distancia, ¿hasta dónde viajamos en una vida?
En la teoría de Einstein, lo lejos que viajamos sobre el espacio-tiempo es nuestra edad. Es una respuesta directa. Si vive 77 años, seis días y 3 segundos, eso es lo lejos que ha viajado, lo cual es algo hermoso. Literalmente, su edad es la distancia que recorre en el espacio-tiempo.
Si se toma la teoría de Einstein al pie de la letra, entonces todo el espacio-tiempo está ya en el mapa. No solo el pasado, sino también el futuro.
UN SENTIDO DEL TIEMPO Y DEL ESPACIO
¿Está la línea del mundo trazada desde el principio? ¿O se va formando a medida que viajamos?
Si se toma la teoría de Einstein al pie de la letra, entonces todo el espacio-tiempo está ya en el mapa. No solo el pasado, sino también el futuro. Existe la idea de un universo de bloques, que entiende el espacio-tiempo como un bloque cuatridimensional inmutable, en oposición a un espacio tridimensional que se modula continuamente a medida que pasa el tiempo. Pero algunos físicos piensan que el futuro se construye de algún modo. Lo que estamos abordando aquí se llama teoría cuántica de la gravedad. La gravedad es la curvatura del espacio-tiempo, íntimamente relacionada con el espacio y el tiempo. Sin embargo, todo el mundo parece estar de acuerdo hoy en día en que probablemente debería haber alguna teoría más profunda.
¿Cómo podría ser esa teoría?
Empezamos a sospechar que el espacio y el tiempo surgieron de otra cosa que no tiene espacio ni tiempo. Una analogía sería la conciencia humana. Se podría pensar en los seres humanos como colecciones de átomos que obedecen a las leyes de la naturaleza. Y de ahí surge algo nuevo, algo diferente.
Esta idea de que podemos mirar un reloj y encontrarlo bello, ¿qué es? Sea lo que sea, surge de algo que no tiene «belleza». Del mismo modo, empezamos a creer que existe una imagen más profunda, que podría ser la teoría cuerdas o alguna teoría cuántica de objetos que interactúan. Y, de algún modo, de ahí surge una sensación de espacio y tiempo.
Gracias, Brian, por este alucinante viaje al cerebro de un físico.
— Brian Cox y Chris Grainger-Herr, CEO de IWC Schaffhausen, durante la grabación del podcast
Para profundizar más en todo lo relacionado con el tiempo y el universo, explore el último episodio de nuestro podcast.
