Versión en español editada a partir del artículo original en inglés.
En la mitología griega Cronos es el dios del tiempo, representado como una serpiente gigante con tres cabezas, de hombre, toro y león. Su consorte Ananke, diosa de la inevitabilidad, lo acompaña por el cosmos e impulsan juntos la rotación de los cielos y el tiempo eterno.
Eso nos habla de cómo veían el tiempo en la antigüedad, como algo primordial, inalcanzable e inevitable, quizá no muy diferente a la visión que tenemos (filosóficamente) hoy, cuando tenemos una herramienta increíble como la ciencia moderna.
Hemos descubierto realidades que no son ortodoxas como los mundos cuántico y cósmico. La ciencia moderna nos mostró que hay planos en que el tiempo, tal como lo conocemos, parece romperse. ¿Qué significa entonces nuestra comprensión del tiempo para lo que entendemos del universo y de nosotros mismos?
Guido Tonelli en su libro “Tiempo, el sueño de matar a Cronos” se pregunta esto como físico de partículas de la Universidad de Pisa, Italia. Él fue uno de los científicos que participó del descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, labor premiada como avance especial en física fundamental. Gizmodo habló con Tonelli sobre nuestra relación con el concepto del tiempo y su rol en los avances de la ciencia.
Gayoung Lee, Gizmodo: “Tiempo: el sueño de matar a Cronos”. ¿Cuál es ese sueño?
Guido Tonelli: El tiempo no es una cuestión de interés para la ciencia y la filosofía, sino algo que llevamos dentro los seres humanos, en particular a medida que nos hacemos mayores. ¿Por qué la continua actividad que todo lo deteriora? No tenemos cómo revertir el avance del tiempo ni cómo escapar al destino de que todo acaba.
Durante milenios los humanos hemos intentado eludir ese destino, dominar o matar a Cronos, el dios del tiempo. Soñamos con detener o revertir ese avance, y ser inmortales. Está en la literatura, la filosofía, la ciencia o la ciencia ficción, digamos.
Lo extraño es que en la ciencia moderna sí hay lugares en los que el tiempo se detiene, como en el centro de los agujeros negros, con una distorsión tan extrema del espacio-tiempo que básicamente, el tiempo no significa nada. Allí Cronos no gobierna, pero son lugares peligrosos para nosotros.
G: ¿Cuándo surgió el concepto moderno del tiempo, y por qué?
T: Hoy nuestra entrevista se decidió en husos horarios entre EE.UU. y Europa, y no cuestionamos si en Europa u otro lugar del mundo hay un fluir diferente en cómo se percibe el tiempo. Compartimos el concepto del espacio y el tiempo absolutos, desde Isaac Newton e Immanuel Kant en el siglo XVII. Un reloj universal que organiza nuestras vidas.
A principios del siglo XX la ciencia empezó a investigar el mundo microscópico, como los electrodos y los átomos que se mueven a velocidades como la de la luz. Se descubrió que para esas partículas el tiempo es totalmente diferente. No se puede distinguir el espacio del tiempo porque están interconectados. Si te mueves a la velocidad de la luz el espacio que tienes por delante cambia y tu tiempo es diferente al del observador que está fuera. Es la revolución de la relatividad especial. La primera, porque la segunda fue más compleja. Albert Einstein intentó diez años después entender la gravedad, y desarrolló la relatividad general, asumiendo que la masa-energía puede distorsionar y cambiar la forma del espacio-tiempo. Se ha probado miles de veces con increíble precisión, pero el problema es que son fenómenos visibles y mensurables en mundos muy alejados del nuestro, el mundo de las partículas microscópicas o del espacio cósmico. Eso cambió nuestra visión del mundo.
G: Mencionas la fascinante distinción entre nuestro mundo “cotidiano” y el de los sistemas galácticos o de partículas. Puedo volcar una taza de café pero no puedo “desvolcarla”, pero en el mundo microscópico es diferente.
T: Absolutamente. No es obvio eso en el mundo microscópico. En lo macroscópico como las galaxias hay una flecha de tiempo clara dependiendo de la complejidad del sistema. En el mundo de las partículas elementales se puede, digamos, cambiar el fluir del tiempo.
G: Las ecuaciones físicas que describen estos sistemas no distinguen entre t y -t para calcular el tiempo como variable.
T: Así es. Se ha demostrado que puedes cambiar el sentido del tiempo en procesos muy simples. La reacción puede ocurrir en la otra dirección pero también tienes que cambiar la carga y la paridad. Hay una simetría total que puede conservarse con los medios adecuados, pero eso ya no es así si aumentamos la complejidad, que tiene que ver con la entropía. En lo macroscópico no podemos hacerlo. Puedes freír un huevo, pero no volver a tener el huevo original.
Cuando el tiempo cambia según quién lo experimenta
G: En términos populares la física parece fundamental, invariable. Pero la física no puede decir con 100% de certeza lo que sucede a veces y tal vez, el tiempo está en esa categoría. ¿Es absoluto o subjetivo?
T: Los humanos tenemos el sentido el tiempo inserto en nuestra biología, no con un órgano especializado sino como algo ya computarizado en nuestro cerebro y que considera diferentes datos que provienen de lo que vemos, de la memoria, y de la comparación de la duración de un proceso con lo que ya experimentamos en el pasado.
La física estudió a personas que perdieron el sentido del tiempo por algún accidente o enfermedad. Despiertas y tienes puesto el pijama, te higienizas, desayunas, te vistes y sales, pero no tienes la clara secuencia del tiempo en el cerebro si te vistes y vuelves a dormir y luego te higienizas o sales desnudo. Eso sucede si pierdes el sentido del tiempo.
La parte del cerebro que se encarga del sentido del tiempo está cerca de la amígdala, región del cerebro que gobierna nuestras emociones más profundas. Por ejemplo, si en Japón hay un terremoto de magnitud 7.1 imagina que estás allí durante unos 10 a 20 segundos. Te paraliza el miedo y esos 20 segundos en tu memoria se convierten en minutos. Cada nanosegundo que pasas con tanto miedo implica que utilizas los intervalos de tiempo más cortos. O sales al cenar con amigos y conversan durante cuatro horas, pero sientes que acaban de llegar. Las pruebas psicológicas también evalúan el sentido del tiempo en situaciones de estrés, como en un examen, cuando sientes que ya pasó una hora y solo pasaron quince minutos. Todo dependerá de tu estado emocional. En el nivel de las partículas elementales o los planetas el fluir del tiempo es independiente del comportamiento de las personas.
G: ¿Qué significa el tiempo para un físico de partículas?
T: En la mecánica cuántica hay una ley importante que es el principio de Heisenberg. Podemos usarlo para medir el ínfimo ciclo de vida de las partículas. En las elementales, las que componen la materia común son estables y pueden durar miles de millones de años pero hay otras más pesadas como los quarks que son inestables. Esas partículas estaban vivas en el universo bebé cuando la temperatura promedio era increíblemente alta pero ahora es de unos 3 grados por sobre el cero absoluto y eso significa que las que tienen mayor energía no sobreviven y básicamente se descomponen en otras partículas.
Si las aceleras a la velocidad de la luz y se descomponen puedes medir la duración de la descomposición y expandir esa duración usando efectos relativistas de unos milímetros o fracción de centímetro. Con sensores muy sofisticados puedes medir el ciclo de vida de la partícula, que es de 10-12 o 10-13 segundos.
El principio de Heisenberg es de la incertidumbre y conecta la energía y el tiempo. Así medimos el bosón de Higgs. Medimos la energía como mejor podemos y la incertidumbre en la energía se relaciona con el ciclo de vida. Estamos midiendo mediante el uso de una limitación. Para mí, eso fue fantástico.
G: ¿Hay ciencia más allá del tiempo? ¿Podrá la física librarse del tiempo?
T: Hay otras posibilidades. Soy físico experimental por lo que hablo de teorías que se han validado con experimentos. Me fascinan, igualmente, las teorías que no se han validado. Podrían ser fantasía, pero siempre existe una posibilidad. En algunas, el tiempo no es algo fundamental sino algo que surge de cualidades diferentes y más fundamentales.
Hoy el tiempo es un elemento importante en la física y no puedes librarte de él. Mañana, no lo sabemos. Tal vez surja un joven físico con una nueva teoría en la que podremos construir nuestro mundo sin usar el elemento clave del tiempo. Son descubrimientos que pueden cambiar nuestra visión del mundo.
