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7 ago 2017

¿ESTÁ EL TIEMPO CUANTIZADO?

¿Qué hay entre dos cronones?

La cuantización del espacio-tiempo no está clara y su estudio se está llevando a cabo en el terreno teórico ya que, en el experimental, es prácticamente imposible dadas la inconcebible cantidad de energía requerida.

reloj

Un estudiante, lector del blog realiza la siguiente pregunta:

pregunta

Pregunta sobre el tiempo de Plank (Cronon) de Ramontirrell85

Yo comenzaría por reordenar la pregunta. Creo que lo prioritario es aclarar si el tiempo es una magnitud cuántica o continua.

A esto hay que responder que, de momento, es continua. Nadie ha logrado demostrar que esté cuantizada. Pero, además, conviene precisar que hoy no sería correcto hablar del tiempo así en solitario puesto que desde la Teoría de Relatividad General sabemos que lo que existe es el espacio-tiempo tetradimensional.  Y aunque el tema del espacio-tiempo cuantizado está sobre la mesa hace tiempo, en ciencia, para que algo sea tenido en cuenta, primero hay que demostrarlo experimental u observacionalmente y tal cosa no ha ocurrido ni tiene visos de que vaya a ocurrir. Aunque no es menos cierto que hoy, en física, la teoría camina tan por delante de la experimentación que más parece que estamos filosofando. Y es que los rangos de energía necesarios para los experimentos del tema que nos ocupa no se encuentran al alcance de la mano de nuestra civilización.

En la pregunta se hace referencia al tiempo de Planck, que viene definido como:

tiempo de plank

Expresión del tiempo de Plank

Donde el tiempo de Planck es igual a la raíz cuadrada de una fracción de tal forma que en el numerador del radicando encontramos la constante de Planck reducida (o constante de Dirac) y la constante de gravitación de Newton y en el denominador del radicando la velocidad de la luz en el vacío a su quinta potencia.

Y me gustaría decir que, de momento, no es más que una fórmula, una ecuación matemática que representa al instante de tiempo más pequeño sobre el que se supone que pueden ser aplicadas las leyes de la física –hecho sin confirmar-.  O dicho en otros términos más prosaicos, es el tiempo que tardaría un fotón (la partícula elemental capaz de viajar a la velocidad de luz) en recorrer la distancia de Planck:

longitud de plank

Expresión de longitud de Plank

Donde se repiten las mismas constantes que en el tiempo de Plank pero con distinto orden de magnitud en lo concerniente a la velocidad de la luz.

Y esto no es más que una suposición ya que, hasta ahora, ese instante de tiempo no puede ser alcanzado por nuestros instrumentos de medida. Mucho menos por nuestras experiencias. Conociendo el pensamiento de Planck a veces pienso que si el pobre pudiera levantar la cabeza y ver los líos en que los físicos del siglo XX implicaron a  su constante “h” se tomaría la cicuta para volver a morirse.

Mientras no se desarrolle la Teoría Cuántica de la Gravitación todo esto no tiene mayor realidad que el mundo que hay detrás del espejo de Alicia. Aunque como se encuentra dentro de la lógica físico-matemática siempre cabe la esperanza de que acabe siendo cierto. Pero hay serias dudas al respecto porque cuando entramos en este terreno de la escala de Planck  crujen los cimientos de todas las teorías físicas actuales, de todas las Teorías Clásicas, incluida la Relatividad General. Si está presente la “h” de Planck estamos hablando de Teoría Cuántica y ésta, con las anteriores, la clásicas, sólo han tenido hasta ahora  encontronazos hostiles. ¿Cómo se puede imaginar un espacio-tiempo cuantizado?  ¿Se podría seguir hablando de geometría, de puntos, rectas, curvas,  planos, volúmenes?  ¿Qué sentido tendría hablar de intervalos de tiempo no continuos? Más aún, como pregunta nuestro lector: ¿qué habría entre dos cuantos de tiempo? Para nosotros, hoy, si el tiempo no fuera continuo carecería de sentido. Dicen los entendidos que para que ambas teorías, clásica y cuántica, llegaran a casar posiblemente espacio y tiempo se habrán de convertir en algo no soñado ni imaginado por nadie hasta ahora.

Y es que las esperanzas de alcanzar con nuestros experimentos estas profundidades del Universo son remotas. Dice el profesor José Edelstein, de la USC en su libro “Cuerdas y supercuerdas”, que si pudiéramos dividir el espacio-tiempo en porciones ilimitadamente pequeñas (en el entorno de la escala de Planck) la física cuántica nos depararía un gran dilema. El principio de Heisenberg nos dice que cuanto mayor sea la certeza respecto del instante en que cualquier fenómeno ocurre, más grande será la indeterminación de la energía. Algo similar ocurre con los volúmenes muy pequeños. En un espacio en que las partículas fuesen puntuales irían acompañadas por una cantidad de energía infinita. Esto significa que para aproximarnos en un experimento a estas dimensiones infinitesimales de espacio-tiempo tendríamos que disponer de cantidades de energía inimaginables y, por supuesto, inaccesibles para nosotros. En otras palabras, la experimentación en estos lares es imposible. Pero no acaba aquí la cosa. La Teoría de la Relatividad General nos dice, al respecto, que si en un lugar del espacio-tiempo  muy reducido acumulamos cantidades de energía gigantescas originaríamos la formación de un agujero negro que desgarraría el tejido espacio-temporal. Aquí puede verse la incompatibilidad de la Teoría Cuántica con la Relatividad. Dicen los físicos que para hacerlas compatibles habría que admitir que a esas escalas de Planck no debe existir la geometría, ni el espacio, ni el tiempo.

Claro que tú, estimado alumno  no te contentas con preguntar sobre la cuantización del tiempo, además preguntas:

Y suponiendo que el tiempo estuviera cuantizado, ¿que hay entre un cronón y otro?

Esto es como si en física clásica nos preguntaras: ¿Qué hay entre una hora y otra?

  • Pues 60 minutos, te responderíamos.

¿Y qué hay entre un minuto y otro?

  • Pues 60 segundos

¿Y entre un segundo y otro?

  • Pues 1/5,39*10^(-44) cronones… posiblemente.

¿Y entre dos cronones?

  • Pues NO LO SABEMOS porque, como hemos visto, a esta escala hemos entrado en el mundo cuántico, hemos atravesado el espejo de Alicia, y aquí es posible que ni tan siquiera exista el tiempo, tal como hoy lo concebimos.

Decía Einstein: El tiempo es una ilusión obstinadamente persistente.

Y es que, mi querido lector, en Ciencia lo que NO SABEMOS ocupa un volumen mucho mayor que LO QUE SABEMOS. Tendrás que irte acostumbrando a esta idea. Pero el que con esta pregunta hayas tocado lo que aún no sabemos es muy buena señal porque indica que ya sabes mucho. Sigue estudiando porque las mayores novelas y películas de ciencia ficción son auténticas mamarrachadas comparadas con lo que la Ciencia nos depara sobre la estructura del mundo, del que estamos hechos.

AUTOR: Manuel Reyes Camacho

Todos los artículos del autor para FdeT

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Bibliografía consultada:

  • José Edelstein y Gastón Giribet. “Cuerdas y supercuerdas” La naturaleza microscópica de las partículas y del espacio-tiempo. De RBA editores. 2016. ISBN: 978-84-473-8387-0.
  • David Blanco. “La flecha del tiempo” ¿Tiene el tiempo una única dirección? De RBA editores. 2015. ISBN: 978-84-473-8308-5.
  • Stephen Hawking. “Historia del tiempo”. Del Big-Bang a los agujeros negros. Editorial Crítica. 1988. Barcelona. ISBN: 84-7423-374-7
  • Craig Callender. “¿Es el tiempo una ilusión?” Investigación y Ciencia. Agosto 2010, nº 407

 

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