original es de Freethunk. Acá la tira :
viernes 31 de agosto de 2007
La doble religión
Hoy me encontré con este comic, el cual traduje, venía como link de photobucket, pero creo que el
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jueves 23 de agosto de 2007
El tiempo podría no existir
Y no, no es por la larga pausa en postear si no por este artículo que encontré en Discover Magazine escrito por 10-43 segundos, menos que un trillonésimo de un trillonésimo de attosegundo. ¿Mas allá de eso? Tempus Incognito. Al menos por ahora.
Los esfuerzos para comprende el tiempo bajo la longitud de Planck han llevado a un momento extremadamente raro en la física. El problema, en corto, es que el tiempo podría no existir en el nivel más fundamental de la realidad física. De ser así, entonces, ¿qué es el tiempo? ¿Y por qu´3 se encuentra tan obvia y tiránicamente omnipresente en nuestra experiencia? "El significado del tiempo se ha convertido en algo terriblemente problemático en la física contemporánea", dice Simon Saunders, filósofo de física en la Universidad de Oxford. "La situación es tán incómoda, que por mucho lo mejor que se puede hacer es declararse agnóstico."
El problema del tiempo comenzó hace un siglo, cuando las teorías general y especial de la relatividad de Einstein demolieron la idea de que el tiempo es una constante universal. Una consecuencia es que el pasado, presente y futuro no son absolutos. Las teorías de Einstein abrieron una fisura en la física debido a que las reglas de la relatividad general (que describe la gravedad y las estructuras a gran escala del cosmos) parece incompatible con las de la física cuántica (que gobiernan el dominio de lo pequeño). Unas cuatro décadas atrás, el renombrado físico John Wheeler, entonces en Princeton, y el fallecido Bryce DeWitt, entonces en la Universidad de Carolina del Norte, desarrollaron una extraordinaria ecuación que provee un posible modelo para unificar la relatividad y la mecánica cuántica. Pero la ecuación Wheeler-DeWitt siempre ha sido controvertida, en parte por que añade otro giro aún más confuso a nuestro entendimiento del tiempo.
"Te encuentras con que el tiempo simplemente desaparece en la ecuación Wheeler-DeWitt", dice Carlo Rovelli, físico en la Universidad del Mediterráneo en Marsella, Francia. " Es una cuestión que muchos teóricos han tratado de resolver. Puede ser que la mejor manera de pensar sobre la realidad cuántica sea olvidar la noción del tiempo - que al descripción fundamental del universo debe ser atemporal."
Nadie hasta el día de hoy ha tenido éxito al usar la ecuación Wheeler-DeWitt para integrar la teoría cuántica con la relatividad general. Sin embargo, una respetable minoría de físicos, Rovelli incluído, cree que cualquier unión exitosa de las dos piezas maestras de la física del siglo 20 inevitablemente describirán un universo en el cual no habrá tiempo.
La posibilidad de que el tiempo pueda no existir se conoce entre los físicos como el "problema del tiempo." Si bien puede ser el mayor, está lejos de ser el único acertijo relacionado al tiempo. Muy de cerca en el segundo lugar está este hecho: Las leyes de la física no explican por qué el tiempo siempre apunta al futuro. Todas las leyes -ya sean de Newtond, de Einstein o las informales reglas cuánticas- podrían trabajar igual de bien si el tiempo corriera hacia atrás. Hasta donde sabemos, sin embargo, el tiempo es un proceso de una vía; nunca se revierte, a pesar de que ninguna ley lo restringe.
"Es algo misterioso el por qué tenemos una línea del tiempo tan obvia", dice Seth Lloyd, ingeniero en mecánica cuántica en el MIT. (Cuando le pregunto que es el tiempo, contesta "Me rindo. ¿Hemos terminado?) "La explicación usual para esto es que para poder especificar que ocurren a un sistema, no se tienen que especificar solamente las leyes físicas, si no que se tiene que especificar alguna condición inicial o final."
La madre de todas las condiciones iniciales, dice Llouyd, fue el Big Bang. Los físicos creen que el universo comenzó como una bola de energía muy simple y extremedamante compacta. Aunque las leyes de la física no proveen por sí mismas una línea de tiempo, la contínua expansión del universo lo hace. Conforme el universo se expande, se vuelve aún más complejo y desordenado. El creciente desorden -los físicos lo llaman aumento de entroía- es conducido por la expansión del universo, la cual puede ser el origen de lo que creemos es la marcha incesante hacia adelante del tiempo.
El tiempo, en esta perspectiva, no es algo que existe apartado del universo. No hay ningún reloj marchando fuera del cosmos. La mayoría de nosotros tiende a pensar en el tiempo de la forma en que Newton lo hacía: "El tiempo verdadero, absoluto y matemático en sí, y por su propia naturaleza, fluye de manera constante, sin ser afectado por nada externo." Pero como demostró Einstein, el tiempo es una parte del manto del universo. Contrariamente con las creencias de Newton, nuestros relojes ordinarios no miden algo que sea independiente del universo. De hecho, según Lloyd, los relojes no miden el tiempo para nada.
"Recientemente fui al Instituto de Estándares y Tecnología en Boulder", dice Lloyd (NIST es el laboratorio del gobierno que alberga el reloj atómico que estandariza el tiempo de la nación.) "Dije algo como, 'Sus relojes miden el tiempo de manera muy precisa.' Me contestaron 'Nuestros relojes no miden el tiempo.' Pensé, wow, es muy modesto de su parte. Entonces me dijeron 'No, el tiempo esta definido para ser lo que miden nuestros relojes.' Lo cual es cierto. Ellos definen los estándares de tiempo para el mudo: el tiempo se define por el número de tics de sus relojes."
Rovelli, abogado de un universo sin tiempo, dice que los guardianes dle tiempo del NIST tienen razón. Mas aún, su punto de vista es consistente con la ecuación Wheeler-DeWitt. "Nunca vemos el tiempo realmente," dice. "Vemos solamente relojes. Si dices que este objeto se mueve, lo que realmente dices es que este objeto esta aquí cuando la manecilla de tu reloj está aquí, y así. Decimos que medimos el tiempo con relojes, pero solamente vemos las manecillas del reloj, no el tiempo mismo. Y las manecillas de un reloj son una variable física como cualquier otra. Así que en un sentido hacemos trampa por que lo que realmente observamos son variables físicas en función de otras variables físicas, pero lo representamos como si todo evolucionara en el tiempo."
"Lo que ocurre con la ecuación Wheeler-DeWitt es que tenemos que parar de jugar este juego. En vez de introducir esta variable ficticia -el tiempo, el cual no es observable por sí mismo- deberíamos describir como están relacionadas las variables entre sí. La pregunta es, ¿Es el tiempo una propiedad fundamental de la realidad o solo la apariencia microscópica de las cosas? Yo diría que es solo un efecto macroscópico. Es algo que emerge solamente para las cosas grandes."
Por "cosas grandes" Ravelli se refiere a cualquier cosa que exista más allá de la misteriosa longitud de Planck. Una posibilidad es que si alguna vez los físicos logran unificar la teoría cuántica y la relatividad general, el espacio y tiempo no volverán a ser suaves y contínuos. Más bien, estarían compuestos de fragmentos discretos -quanta, en el argo de la física- tal como la luz está compuesta de pequeños pedazos de energía llamados fotones. Estos serían los cimientos de espacio y tiempo. No es fácil imaginarse al tiempo y espacio hechos de algo más. ¿Donde existirían los componentes del espacio y tiempo, si el espacio y tiempo no existieran?
Como explica Rovelli, todas las partículas de materia y energía también pueden ser descritas como ondas. Y las ondas tienen una propiedad inusual: un número infinito de ellas pueden existir en el mismo lugar. Si algún día se demuestra que el tiempo y espacio están constituidos de quanta, toda la quanta podría existir en un mismo punto adimensional. "El tiempo y espacio de algún modo se funden en esta imagen, " dice Rovelli. "Ya no existe el espacio. Solamente existe quanta "viviendo" una encima de otra sin estar inmersas en un espacio."
Rovelli ha estado trabajando con uno de los más importantes matemáticos del mundo, Alain Connes del Colegio de Francia en París, en este concepto. Juntos han desarrollado un modelo para mostrar como lo que experimentamos como tiempo, podría emerger de una realidad más fundamental y atemporal. Como Rovelli describe "El tiempo puede ser un concepto aproximado que emerge a grandes escalas -algo como el concepto de "superficie del agua"- que tiene sentido macroscópicamente, pero que pierde un concepto preciso a nivel de átomos."
Dándose cuenta que su explicación podría profundizar el misterio del tiempo, Rovelli dice que mucho del conocimiento que ahora damos por seguro, alguna vez fue considerado igual de increíble. "Me doy cuenta de que la imagen no es intuitiva. Pero de esto es de lo que trata la física fundamental: encontrar nuevas maneras de pensar sobre el mundo, proponerlas y ver si funcionan. Pienso que cuando Galileo dijo que la Tierra giraba, era igual de incomprensible. El espacio para Copérnico no era el mismo espacio para Newton, y el espacio para Newton no era el mismo espacio para Einstein. Siempre aprendemos un poco más."
Alguna vez, Einstein encontró consuelo en su sentido revolucionario del tiempo. En marzo de 1955, cuando su amigo de toda la vida Michal Belsso murió, escribió una carta para conzolar a la familia Besso: "Ahora ha partido de este extraño mundo apenas al frente mío. Eso no es nada. La gente como nosotros, que cree en la física, sabe que la distinción entre presente, pasado y futuro es solo una ilusión obstinada."
Rovelli siente otro rompimiento temporal a la vuelta de la esquina. "El ensayo de Einstein de 1905 vino y cambió súbitamente la manera de pensar de la gente con respecto al espacio-tiempo. Estamos en medio de algo como eso." dice. En su momento, el tiempo-sea lo que fuese- podría convertirse en algo aún más extraño e ilusionario de lo que Einstein imaginó.
Interesante no, esta entrada me tomó bastente tiempo para traducir por que no hallaba er... tiempo. Espero en un futuro poder dedicarle más a esto xD
Los esfuerzos para comprende el tiempo bajo la longitud de Planck han llevado a un momento extremadamente raro en la física. El problema, en corto, es que el tiempo podría no existir en el nivel más fundamental de la realidad física. De ser así, entonces, ¿qué es el tiempo? ¿Y por qu´3 se encuentra tan obvia y tiránicamente omnipresente en nuestra experiencia? "El significado del tiempo se ha convertido en algo terriblemente problemático en la física contemporánea", dice Simon Saunders, filósofo de física en la Universidad de Oxford. "La situación es tán incómoda, que por mucho lo mejor que se puede hacer es declararse agnóstico."
El problema del tiempo comenzó hace un siglo, cuando las teorías general y especial de la relatividad de Einstein demolieron la idea de que el tiempo es una constante universal. Una consecuencia es que el pasado, presente y futuro no son absolutos. Las teorías de Einstein abrieron una fisura en la física debido a que las reglas de la relatividad general (que describe la gravedad y las estructuras a gran escala del cosmos) parece incompatible con las de la física cuántica (que gobiernan el dominio de lo pequeño). Unas cuatro décadas atrás, el renombrado físico John Wheeler, entonces en Princeton, y el fallecido Bryce DeWitt, entonces en la Universidad de Carolina del Norte, desarrollaron una extraordinaria ecuación que provee un posible modelo para unificar la relatividad y la mecánica cuántica. Pero la ecuación Wheeler-DeWitt siempre ha sido controvertida, en parte por que añade otro giro aún más confuso a nuestro entendimiento del tiempo.
"Te encuentras con que el tiempo simplemente desaparece en la ecuación Wheeler-DeWitt", dice Carlo Rovelli, físico en la Universidad del Mediterráneo en Marsella, Francia. " Es una cuestión que muchos teóricos han tratado de resolver. Puede ser que la mejor manera de pensar sobre la realidad cuántica sea olvidar la noción del tiempo - que al descripción fundamental del universo debe ser atemporal."
Nadie hasta el día de hoy ha tenido éxito al usar la ecuación Wheeler-DeWitt para integrar la teoría cuántica con la relatividad general. Sin embargo, una respetable minoría de físicos, Rovelli incluído, cree que cualquier unión exitosa de las dos piezas maestras de la física del siglo 20 inevitablemente describirán un universo en el cual no habrá tiempo.
La posibilidad de que el tiempo pueda no existir se conoce entre los físicos como el "problema del tiempo." Si bien puede ser el mayor, está lejos de ser el único acertijo relacionado al tiempo. Muy de cerca en el segundo lugar está este hecho: Las leyes de la física no explican por qué el tiempo siempre apunta al futuro. Todas las leyes -ya sean de Newtond, de Einstein o las informales reglas cuánticas- podrían trabajar igual de bien si el tiempo corriera hacia atrás. Hasta donde sabemos, sin embargo, el tiempo es un proceso de una vía; nunca se revierte, a pesar de que ninguna ley lo restringe.
"Es algo misterioso el por qué tenemos una línea del tiempo tan obvia", dice Seth Lloyd, ingeniero en mecánica cuántica en el MIT. (Cuando le pregunto que es el tiempo, contesta "Me rindo. ¿Hemos terminado?) "La explicación usual para esto es que para poder especificar que ocurren a un sistema, no se tienen que especificar solamente las leyes físicas, si no que se tiene que especificar alguna condición inicial o final."
La madre de todas las condiciones iniciales, dice Llouyd, fue el Big Bang. Los físicos creen que el universo comenzó como una bola de energía muy simple y extremedamante compacta. Aunque las leyes de la física no proveen por sí mismas una línea de tiempo, la contínua expansión del universo lo hace. Conforme el universo se expande, se vuelve aún más complejo y desordenado. El creciente desorden -los físicos lo llaman aumento de entroía- es conducido por la expansión del universo, la cual puede ser el origen de lo que creemos es la marcha incesante hacia adelante del tiempo.
El tiempo, en esta perspectiva, no es algo que existe apartado del universo. No hay ningún reloj marchando fuera del cosmos. La mayoría de nosotros tiende a pensar en el tiempo de la forma en que Newton lo hacía: "El tiempo verdadero, absoluto y matemático en sí, y por su propia naturaleza, fluye de manera constante, sin ser afectado por nada externo." Pero como demostró Einstein, el tiempo es una parte del manto del universo. Contrariamente con las creencias de Newton, nuestros relojes ordinarios no miden algo que sea independiente del universo. De hecho, según Lloyd, los relojes no miden el tiempo para nada.
"Recientemente fui al Instituto de Estándares y Tecnología en Boulder", dice Lloyd (NIST es el laboratorio del gobierno que alberga el reloj atómico que estandariza el tiempo de la nación.) "Dije algo como, 'Sus relojes miden el tiempo de manera muy precisa.' Me contestaron 'Nuestros relojes no miden el tiempo.' Pensé, wow, es muy modesto de su parte. Entonces me dijeron 'No, el tiempo esta definido para ser lo que miden nuestros relojes.' Lo cual es cierto. Ellos definen los estándares de tiempo para el mudo: el tiempo se define por el número de tics de sus relojes."
Rovelli, abogado de un universo sin tiempo, dice que los guardianes dle tiempo del NIST tienen razón. Mas aún, su punto de vista es consistente con la ecuación Wheeler-DeWitt. "Nunca vemos el tiempo realmente," dice. "Vemos solamente relojes. Si dices que este objeto se mueve, lo que realmente dices es que este objeto esta aquí cuando la manecilla de tu reloj está aquí, y así. Decimos que medimos el tiempo con relojes, pero solamente vemos las manecillas del reloj, no el tiempo mismo. Y las manecillas de un reloj son una variable física como cualquier otra. Así que en un sentido hacemos trampa por que lo que realmente observamos son variables físicas en función de otras variables físicas, pero lo representamos como si todo evolucionara en el tiempo."
"Lo que ocurre con la ecuación Wheeler-DeWitt es que tenemos que parar de jugar este juego. En vez de introducir esta variable ficticia -el tiempo, el cual no es observable por sí mismo- deberíamos describir como están relacionadas las variables entre sí. La pregunta es, ¿Es el tiempo una propiedad fundamental de la realidad o solo la apariencia microscópica de las cosas? Yo diría que es solo un efecto macroscópico. Es algo que emerge solamente para las cosas grandes."
Por "cosas grandes" Ravelli se refiere a cualquier cosa que exista más allá de la misteriosa longitud de Planck. Una posibilidad es que si alguna vez los físicos logran unificar la teoría cuántica y la relatividad general, el espacio y tiempo no volverán a ser suaves y contínuos. Más bien, estarían compuestos de fragmentos discretos -quanta, en el argo de la física- tal como la luz está compuesta de pequeños pedazos de energía llamados fotones. Estos serían los cimientos de espacio y tiempo. No es fácil imaginarse al tiempo y espacio hechos de algo más. ¿Donde existirían los componentes del espacio y tiempo, si el espacio y tiempo no existieran?
Como explica Rovelli, todas las partículas de materia y energía también pueden ser descritas como ondas. Y las ondas tienen una propiedad inusual: un número infinito de ellas pueden existir en el mismo lugar. Si algún día se demuestra que el tiempo y espacio están constituidos de quanta, toda la quanta podría existir en un mismo punto adimensional. "El tiempo y espacio de algún modo se funden en esta imagen, " dice Rovelli. "Ya no existe el espacio. Solamente existe quanta "viviendo" una encima de otra sin estar inmersas en un espacio."
Rovelli ha estado trabajando con uno de los más importantes matemáticos del mundo, Alain Connes del Colegio de Francia en París, en este concepto. Juntos han desarrollado un modelo para mostrar como lo que experimentamos como tiempo, podría emerger de una realidad más fundamental y atemporal. Como Rovelli describe "El tiempo puede ser un concepto aproximado que emerge a grandes escalas -algo como el concepto de "superficie del agua"- que tiene sentido macroscópicamente, pero que pierde un concepto preciso a nivel de átomos."
Dándose cuenta que su explicación podría profundizar el misterio del tiempo, Rovelli dice que mucho del conocimiento que ahora damos por seguro, alguna vez fue considerado igual de increíble. "Me doy cuenta de que la imagen no es intuitiva. Pero de esto es de lo que trata la física fundamental: encontrar nuevas maneras de pensar sobre el mundo, proponerlas y ver si funcionan. Pienso que cuando Galileo dijo que la Tierra giraba, era igual de incomprensible. El espacio para Copérnico no era el mismo espacio para Newton, y el espacio para Newton no era el mismo espacio para Einstein. Siempre aprendemos un poco más."
Alguna vez, Einstein encontró consuelo en su sentido revolucionario del tiempo. En marzo de 1955, cuando su amigo de toda la vida Michal Belsso murió, escribió una carta para conzolar a la familia Besso: "Ahora ha partido de este extraño mundo apenas al frente mío. Eso no es nada. La gente como nosotros, que cree en la física, sabe que la distinción entre presente, pasado y futuro es solo una ilusión obstinada."
Rovelli siente otro rompimiento temporal a la vuelta de la esquina. "El ensayo de Einstein de 1905 vino y cambió súbitamente la manera de pensar de la gente con respecto al espacio-tiempo. Estamos en medio de algo como eso." dice. En su momento, el tiempo-sea lo que fuese- podría convertirse en algo aún más extraño e ilusionario de lo que Einstein imaginó.
Interesante no, esta entrada me tomó bastente tiempo para traducir por que no hallaba er... tiempo. Espero en un futuro poder dedicarle más a esto xD
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