Los grandes misterios de la física: ¿es el tiempo una ilusión?

La naturaleza del tiempo, un concepto fundamental para la vida humana pero aún enigmático en el lenguaje científico, se explora en el primer episodio de nuestra nueva serie de podcasts, Los grandes misterios de la física.

El primer episodio del nuevo podcast, Grandes acertijos de física, profundiza en la naturaleza compleja del tiempo. Desafiando las nociones tradicionales del tiempo como absoluto, los investigadores debaten las teorías de que el tiempo es relativo y está entrelazado con el espacio, un concepto que va en contra de nuestra experiencia subjetiva. La discrepancia se puede atribuir a un aumento de la entropía en el universo, pero sigue siendo un misterio por qué el universo comenzó con una entropía decreciente. Para resolver este problema, los expertos sugieren investigaciones adicionales, incluida la eliminación del tiempo de las ecuaciones científicas y la investigación de la termodinámica de los relojes.

Sin el sentido del tiempo, que nos lleva de la cuna a la tumba, nuestra vida no tendría sentido. Pero en el nivel más básico, los físicos no están seguros de si alguna vez existió el tipo de tiempo que experimentamos.

Este es el tema del primer episodio de nuestra nueva serie de podcasts, Grandes acertijos de física. Presentado por Miriam Frankel, editora científica de The Conversation, con el apoyo de FQxIInstitute for Foundational 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 existe independientemente de nosotros. Todavía se trata de esta manera en la mecánica cuántica, que gobierna el pequeño universo de átomos y partículas. Pero las teorías de la relatividad de Albert Einstein, que se aplican a la naturaleza a gran escala, demostraron que el tiempo es relativo, no absoluto: puede acelerarse o ralentizarse 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 representar el universo de una nueva manera: como una masa fija de cuatro dimensiones, con tres dimensiones espaciales (alto, ancho, profundidad) y el tiempo como un cuarto cuadrante. Este bloque contiene todo el espacio y el tiempo a la vez, y el tiempo no fluye. No hay nada especial ahora sobre la masa: lo que parece ser el presente para un observador, es simplemente el pasado para el otro.

Pero si esto es cierto, ¿por qué nuestra experiencia del tiempo viaja del pasado al futuro con tanta fuerza? Una respuesta es que la entropía, la medida del caos, siempre aumenta en el universo. Cuando ejecutas 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] Era muy estructurado y no aleatorio y era un poco relajante y solo se ha vuelto más aleatorio y caótico desde entonces”. Esto crea potencialmente una flecha en el tiempo para los observadores humanos.

No sabemos por qué el universo comenzó con una entropía tan baja. Carol sugiere que podría ser porque Somos parte de un multiverso Contiene muchos universos diferentes. En tal mundo, algunos universos, estadísticamente hablando, deberían 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 surgió nuestro universo de baja entropía es un problema que, en última instancia, se deriva del hecho de que la física es lleno de suposiciones ya era hora.

«Personalmente, estoy muy a favor del dicho de que el tiempo no fluye», explica. «Es una especie de ilusión que proviene de la forma en que estamos integrados en el mundo». Su intuición es que, en un nivel básico, todo sucede al mismo tiempo, 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, despojarlo de las ecuaciones. Curiosamente, cuando los físicos intentan unificar la relatividad general con la mecánica cuántica en una teoría de «gravedad cuántica» de todo, el tiempo a menudo desaparece de las ecuaciones.

Los experimentos también pueden ayudar a arrojar luz sobre la naturaleza del tiempo, ayudando a probar diferentes combinaciones de mecánica cuántica y relatividad general. Natalia Ares, ingeniera de[{» 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.The Conversation

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