El tiempo, ¿la gran ilusión?; de Manuel López Michelone (Síntesis gerardomora)

El tiempo, ¿la gran ilusión?
Manuel López Michelone
Junio del 2016 (157 páginas)

(Síntesis de gerardomora)

“La física se está haciendo demasiado difícil para los físicos.”
David Hilbert

“El tiempo es lo que hace que las cosas no pasen todas simultáneamente.”
Henri Bergson

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Capítulo 1
¿Qué es el tiempo?
El punto fundamental es que es algo que se repite de manera constante, predecible aunque incluso, no lo haga con una precisión absoluta. p 8

La regularidad en ciertos fenómenos es lo que finalmente nos permite pensar en que pasa el tiempo. p 9

Hay una serie de fenómenos que nos hacen pensar que hay una dirección privilegiada del tiempo. p 9

Nacemos, crecemos, envejecemos y morimos. Nunca pasa al revés. p 10

Hay pues una dirección privilegiada del tiempo, y a esta se le denomina como la flecha del tiempo. p 10

Es importante señalar que estamos hablando de una experiencia que se asocia con la mente humana, con la memoria de hechos que pasan. Por ejemplo, no tenemos memoria del futuro. No lo conocemos porque no ha pasado, no hemos llegado a él. p 10

¿Pero qué tiene que ver la constante de Planck con el tiempo? Podemos pensar en algo a lo que se ha llamado tiempo de Planck, el cual es el tiempo que tarda un fotón, viajando a la velocidad de la luz (3×109 m/s.), en atravesar una distancia igual a la longitud de Planck.Esto es la unidad mínima que podría medirse. Dicho en otras palabras, el tiempo más corto que podemos medir es el tiempo de Planck, y esto es 5.39106(32) × 10-44 segundos. Más debajo de esto no puede siquiera haber medición. Si el universo en el que vivimos está cuantizado, el propio tiempo debería estarlo y aunque nos parezca continuo, no lo es, como cuando nos referimos a la energía, que tampoco tiene naturaleza continua, sino discreta. p 13
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Capítulo 2
La segunda ley de la termodinámica y el tiempo.

Los físicos estudian todas las manifestaciones de la energía. Ésta puede existir en forma de luz, calor, electricidad, magnetismo, energía nuclear, etcétera. La energía puede transformarse de manera que produzca trabajo. En la termodinámica se estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo. Definimos el trabajo en el caso que se transfiera la energía de un cuerpo a otro por medios mecánicos. Si pensamos por ejemplo, en el calor, éste siempre se transfiere de un cuerpo caliente a uno que tiene menor temperatura. Nunca ocurre lo contrario. El calor es pues muy parecido al concepto de trabajo en física. p 14

Hay de hecho dos leyes que nos son fundamentales en el estudio del tiempo. La primera ley se refiere a que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esto implica que el total de energía que hay en el universo es constante y sólo está pasando de un estado a otro. Hasta ahora, nadie ha hallado un solo caso en el que esta ley no se cumpla. p 14

*De la entropía.

Los físicos definieron una cantidad –llamada S– a la que denominaron “entropía”. Esto en términos generales habla del grado de desorden de un sistema. Por ejemplo, podemos tener desordenado nuestro cuarto y la entropía del mismo tiene un valor. Si lo seguimos desordenando, la entropía crecerá. Esta jamás disminuye. ¿Pero qué pasa si lo ordenamos? Tendremos que usar energía para ello y entonces, la entropía de otro sistema crecerá entonces. Para decirlo de manera breve: la entropía nunca disminuye y es simplemente una medida del desorden. p 15

*Dos enunciados de la segunda ley de la termodinámica

Enunciado de Kelvin-Planck
Enunciado de Clausius

La entropía en un sistema es un concepto muy importante, porque habla finalmente de que hay una dirección en los procesos y que son además, irreversibles. Así, un cuerpo cede calor a otro que esté más frío. Nunca puede darse el proceso inverso. Esto significa que es irreversible y que tiene una dirección. Este principio puede aplicarse en muchísimos ámbitos. Las células en el cuerpo humano no están desordenadas y por ende tienen muy baja entropía. El flujo de energía es el que mantiene la vida. La entropía sólo crece cuando cesa de tomar energía y entonces muere. p 15

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Capítulo 3
La flecha del tiempo

La flecha del tiempo es un concepto creado por el astrónomo Arthur Stanley Eddington (1882 – 1944). Su idea parte de lo que aquí ya hemos discutido. Gracias al reconocimiento de que tenemos procesos irreversibles, podemos hablar de antes y después, de pasado y futuro. Esto, dicho más formalmente, es lo que conocemos como la asimetría del tiempo. p 19

Los físicos y filósofos, que se encargan de estudiar el tiempo de manera incansable han definido diferentes flechas del tiempo. Estas son:

Flecha del tiempo termodinámica – A partir de la segunda ley de la termodinámica, que discutimos anteriormente, se sabe que en un sistema aislado, la entropía sólo puede crecer con el tiempo. Esta nunca disminuye. La segunda ley implica pues que el tiempo es asimétrico y la consecuencia de esto es simple: podemos distinguir entre el pasado y el futuro.
Flecha del tiempo cosmológica – Define la dirección de un universo que está aparentemente en expansión. También a esto se le denomina un universo inflacionario. Para algunos físicos, el universo se seguirá expandiendo hasta que llegue un momento en que se llegue a un estado en donde la entropía es máxima y se llegará entonces a una muerte térmica (también llamada Big Chill o Big Freeze). Esto es una especulación en la que no todos están de acuerdo. Hay quien piensa que el universo podría entonces por alguna razón, a contraerse.

Flecha del tiempo causal – La lógica nos dice que para que haya un efecto debe haber una causa.
Flecha del tiempo débil – En la física cuántica, en los experimentos que se hacen en los grandes laboratorios como el CERN, se ha hallado que la fuerza nuclear débil viola la conservación de la paridad, aunque en casos muy raros. Que se rompa la paridad significa que la flecha apunta por muy poco en una dirección. Desde luego que todo esto es muy especulativo.
Flecha del tiempo cuántica – Si tomamos en cuenta la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, la cual es la escuela conceptual que ha tenido más éxitos en el campo de las partículas subatómicas, la evolución cuántica está gobernada por la ecuación de Schrödinger, que es simétrica en el tiempo, pero que al colapsarse la función de onda14, se hace irreversible en el tiempo.
Flecha de tiempo psicológica – Esta flecha tiene que ver con la percepción humana y la memoria. Lo que recordamos es definitivamente el pasado y el futuro es algo que simplemente no podemos recordar. El acumular recuerdos crea en la memoria lo que se denomina una flecha de tiempo mental. Uno podría suponer que esta asociación del pasado (antes) y el futuro (después), es natural en el cerebro humano, pero se ha encontrado en el 2006 que los indios Aimara perciben el futuro por detrás y el pasado por venir. Da la impresión, sin embargo, que esto es simplemente una convención humana. p 21

*¿Es la flecha del tiempo real?

En el sentido relativista, el tiempo no fluye, solamente es parte de este sistema, como la gravedad. Así pues, la percepción de una flecha del tiempo bien podría ser una ilusión de la consciencia nada más. p 21

*Las sorprendentes ideas de Julian Barbour

¿Cómo pudo el universo empezar? ¿Cómo es que se estaba en un estado de muy baja entropía?¿Qué desató el Big Bang? Estas preguntas hablan de que suponemos que el universo, en su estado inicial, estaba muy ordenado, pero algo permitió que se desordenara y entonces nació el tiempo. p 22

Julian Barbour, cree tener una idea fundamental que puede resolver este enigma. La solución –dice él– está en la gravitación. Para ello usó una simulación por computadora, relativamente simple, en donde se tienen 1000 partículas que interactúan sólo por la gravedad. Barbour y sus colegas muestran que hay un “universo” ordenado en algún momento de la simulación. A partir de ahí, dicho universo (de juguete) se divide en ramas en direcciones temporales diferentes.

Dentro de cada rama, la flecha del tiempo fluye, incrementando el desorden, creando dos futuros que comparten un pasado. Barbour indica: “Esta es una idea simple y clara que explica la base de la flecha del tiempo” p 22

Barbour y sus colegas piensan que su experimento podría mostrar de alguna manera que el universo es eterno. p 23

Barbour entonces discurrió que quizás el movimiento de la materia podría impactar en el movimiento del tiempo lo cual, cabe destacar, no es algo trivial a considerar. p 23

Después de correr muchas veces la simulación, los investigadores hallaron un patrón: en algún momento durante la simulación, todas las partículas se juntaban en una bola homogénea, un momento de complejidad mínima ¿de entropía mínima? y entonces la complejidad empezaba acrecer, las partículas se separaban en cualquier dirección (¿el nacimiento del tiempo?). Entonces Barbour y colegas se dieron cuenta de la conexión que había entre el universo creado y la flecha del tiempo. p 23

*El punto de Jano y los dos futuros posibles

Pero las ideas de Barbour y sus colegas podrían además solventar la dificultad que no ha sido posible resolver: que la asimetría del tiempo puede nacer naturalmente de las leyes simétricas de la física. Barbour y sus colegas prueban incluso de forma matemática que si el universo real se comporta esencialmente como el que ellos plantearon en su simulación, debe entonces surgir la flecha del tiempo cuando existe la gravedad. Al momento en el que ocurrió el Big Bang le han llamado los investigadores, el punto de Jano. p 24

*El universo eterno de Barbour

La propuesta de Barbour sobre un universo eterno es una conclusión asombrosa porque eso significaría que el tiempo no habría empezado nunca, siempre habría existido. Para Barbour el Big Bang es el punto de Jano, en donde dos flechas incrementan la entropía del sistema original. p 24

La propuesta de Barbour, sin embargo abre la posibilidad que la gravedad sea un elemento fundamental que explique por qué el tiempo fluye en una dirección y esto podría –dice el propio Barbour– en una nueva medida que incorporar la gravitación y reemplazara el concepto termodinámico de entropía. De hecho el científico cree que la entropía no es aplicable al universo como un todo. p 25

*Entaxía, un nuevo concepto más general que la entropía

Más notable aún de Barbour, Koslowski y Mercati, es que han definido una nueva métrica diferente a la trazada por Clausius con la entropía. En nuevo concepto lo han bautizado como “entaxía”, el cual mide el grado de orden creado por la gravedad. Es en esencia lo opuesto a la entropía. Barbour dice que el máximo valor de entaxía se logra en el punto de Jano, donde la gravedad concentra a la materia y a la energía y las une. Y entonces llega a una conclusión que ya no debe sorprendernos: “La entaxía del universo ha sido decreciendo desde el Big Bang ” p 25

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Capítulo 4
El determinismo de Newton

Para la física newtoniana, si conocemos el estado de un sistema en este momento, podemos  saber cómo era en el sistema en el pasado y en principio, podríamos predecir con gran precisión cómo sería en el futuro. Newton encontró que las leyes fundamentales de la Naturaleza no tienen una dirección privilegiada en el tiempo, lo cual es una conclusión extraordinaria. p 27

Hay que reconocer que la mecánica newtoniana es una teoría que sí, resuelve muchos problemas clásicos, pero que no puede lidiar con lo que se encontró cuando se creó la mecánica cuántica. Ahí, los científicos notables que lograron construir este impresionante “edificio teórico” de cómo son las cosas a nivel subatómico, encontraron que para empezar, no se puede saber al mismo tiempo la posición de una partícula y su velocidad. Esto es el llamado Principio de Incertidumbre, postulado por Werner Heisenberg en 1927. p 30

*La irreversibilidad en la mecánica cuántica

La impredictibilidad de un sistema cuántico es consecuencia de la naturaleza no determinista del sistema por sí mismo. Dicho de otra manera, en un sistema cuántico tenemos solamente una tendencia pero no podemos asegurar que esto va a ocurrir. Hay en alguna medida la posibilidad de una elección, p 30

*¿Mecánica clásica o mecánica cuántica?

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Capítulo 5
Boltzmann y la entropía

El incremento del desorden o entropía, es lo que distingue el pasado del futuro, dándole una dirección al tiempo.     Stephen Hawking

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Capítulo 6
La hipótesis del pasado

La entropía, que puede caracterizarse como el grado de desorden de un sistema, es lo que nos permite entender que existe el tiempo, que éste no es reversible y que además, causa la asimetría del tiempo mismo. p 42

Probablemente la gran dificultad de todo esto es que Boltzmann puede explicar porqué la entropía se incrementará en el futuro, pero no nos dice por qué fue la entropía más baja en el pasado. p 42

Esta es precisamente la hipótesis del pasado, la cual asume que la entropía en el universo era más baja que la que tenemos hoy. p 42

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Capítulo 7
El tiempo y la teoría especial de la relatividad

La teoría de la relatividad es acerca del espacio y del tiempo. Parte de la idea en que nos encontramos en un espacio de cuatro dimensiones, el espacio-tiempo y en este contexto tenemos más que puntos en el espacio, tenemos eventos. Podemos considerar la realidad del espacio- tiempo como una colección infinita de eventos (x, y, z, t), al igual que consideramos al espacio como una colección infinita de puntos en tres dimensiones (x, y, z) p. 47

Para Einstein el tiempo, sin embargo, no es universal e igual para todos. Este cambio profundo en la concepción del tiempo es fundamental para entender la teoría relativista. Para Einstein, no existe un sistema coordenado universal para representar todos los acontecimientos. Lo que se tiene es algo que se llama espacio-tiempo. El espacio y el tiempo no son por sí mismos absolutos. Son relativos. Y la consecuencia de ello es que lo que llamamos espacio y tiempo son diferentes para diferentes observadores. Y de hecho, el concepto de la simultaneidad, cuando ocurren dos eventos “al mismo tiempo”, también cambia. Suena extraño, porque nuestra concepción del mundo exterior, del medio en el que nos desenvolvemos, no parece indicarnos esto. p 48

Si mandamos tres naves espaciales, a diferentes sitios en el espacio, a diferentes velocidades, y todos llevan un reloj que inició –digamos– a las 10 de la mañana, a la hora del lanzamiento. Cuando cada nave llegue a su destino, encontrará que las horas que marcan los relojes son diferentes. Y no es que estén mal los mecanismos de los relojes en cuestión, esto es también es un resultado de la teoría de la relatividad. p 48

Einstein hizo algo más que enunciar las leyes del movimiento (que no es poca cosa). Por una parte, trabajó sobre cuerpos que se mueven a velocidades constantes y en ausencia de la gravedad. Esto es de hecho lo que se denomina la relatividad especial. Cuando se incluye la fuerza de la gravedad, entonces hablamos de la teoría general de la relatividad. p 49

Cuando Einstein habla de velocidades, hay que reconocer que se refiere a las que se acercan a la velocidad de la luz, una constante universal y hasta donde sabemos, la velocidad más alta en este universo. p 49

Antes de poder hablar de los fenómenos relativistas, empecemos por decir que la luz, a pesar de que tiene un comportamiento de onda-partícula, en muchas ocasiones, podemos verlo como una onda. p 49

La luz tiene una propiedad notable: puede transmitirse como onda sin necesidad de tener un medio físico para ello. Para, por ejemplo, transmitir sonido, necesitamos del aire, p 49

*El gedanken (experimento mental) de Einstein

Los principios de la relatividad, son los siguientes:
– No hay experimento que se pueda hacer que pueda demostrar que uno está sin moverse o moviéndose a velocidad constante.
– La luz se comporta como ondas de manera que su velocidad no depende de la velocidad de la fuente que la emite. Al mismo tiempo, no requiere de un medio físico para viajar. p 50

Estos dos resultados parecen poco interesantes, pero combinados son especialmente importantes. Los seres humanos estamos acostumbrados a sumar velocidades. Si yo voy a 50 kms por hora en un tren y corro por el pasillo del vagón, en dirección hacia la máquina del tren, la velocidad final mía será de 50 kms/hora + mi velocidad en el pasillo. Pero, ¿qué pasa si voy en un tren que va a la velocidad de la luz y yo corro igualmente dentro de éste? La velocidad final no es 300,000 kms/seg + mi velocidad. No, la velocidad final no rebasará el límite de la luz. p 50

*El tiempo pasa según quien lo observa

Hagamos otro experimento mental. Supongamos que estamos dentro de una caja, en donde tengo una linterna (que apunta hacia el techo). En el techo de la caja hay un espejo y en el piso hay un detector de dicha luz. Encendemos la linterna y entonces emitimos un pulso de luz, el cual rebota en el espejo y llega al detector, que emite una señal cuando le llega la luz.

*Un experimento mental sobre las trayectorias de la luz

Si me encuentro dentro de la caja, la luz tomará cierto tiempo de ir de la fuente (la linterna) al techo y de regreso al detector. Ahora imaginemos que esta misma caja se mueve en movimiento rectilíneo uniforme de manera cercana a la velocidad de la luz. Para un observador exterior (pensemos que la caja tiene una ventana transparente desde donde podemos ver todo), el pulso de luz traza una trayectoria que es más larga que la que vemos nosotros, que estamos dentro de la caja. Para el observador exterior entonces, el pulso debería tardar más pues debe cubrir una distancia mayor para poder llegar al detector. Por lo tanto, para el observador externo el pulso tarda más tiempo que lo que mide el observador dentro de la caja. p 51

Las predicciones de Einstein todas han sido corroboradas en un número extenso de diversos experimentos. El universo se comporta como dice la teoría especial de la relatividad de Einstein. p 52

*El tiempo se dilata

La paradoja de los gemelos: se toman dos gemelos. El primero realiza un viaje a una estrella en una nave que va a una velocidad cercana a la de la luz. El otro gemelo se queda en el planeta. Cuando el gemelo viajero regresa, es más joven –por muchos años– que el gemelo que no viajó. Esto pasa porque el tiempo del gemelo viajero, el “tiempo propio” de éste, de la nave espacial, va más lento que el tiempo del gemelo que se quedó en la Tierra. p 53

Einstein ha demostrado (a través de la teoría especial de la relatividad), que el tiempo no es universal como Newton pensaba. El tiempo es personal. Una conclusión notable. p 57

Albert Einstein se percató en algún momento que la gravedad era una fuerza diferente a la electromagnética y a las fuerzas débil y fuerte nucleares. La gravedad parece ser una fuerza universal pues afecta a todos los objetos por igual. Einstein entonces enunció algo que llamó “el principio de equivalencia”, el cual indica que la gravedad es equivalente a la aceleración. p 58

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Capítulo 8

Generalizando la teoría de la relatividad

*¿Cómo es el espacio-tiempo?

Einstein nos dice que la gravedad es universal y que su acción es la que curva el espacio-tiempo. De hecho, la materia y la energía modifican el espacio tiempo, lo curvan y eso es precisamente la gravedad. En la historia del desarrollo de la física, la gravitación sigue siendo un problema no resuelto. No se ha podido incorporar a las otras fuerzas de la Naturaleza y hay quienes creen, como el cosmólogo Sean Carroll, que la gravedad bien podría ser una característica del universo en el que vivimos, del espacio-tiempo por sí mismo, como también sugiere que es el tiempo. p 59

El espacio-tiempo es pues, una especie de malla en donde se colocan los objetos y su peso bien podría asumirse como la gravedad e interacción que tiene con otros objetos. Una imagen común es pensar en una gran tela en donde echamos una pesada pelota en medio de ella y vemos su  interacción con pelotas menos pesadas. p 59

La pelota más pesada (en la imagen, la Tierra), distorsiona el espacio-tiempo, la forma de la tela y como resultado lo que se observa es un efecto “equivalente” (para citar la palabra usada por Einstein) al de la gravedad. p 60

En esta perspectiva, entender cómo funciona el Sistema Solar parece ser muy sencillo: hay una gran bola en el centro (el Sol) y ésta curva el espacio-tiempo alrededor de ella. Como los planetas se mueven, estos hacen una trayectoria curva alrededor del objeto más pesado y es lo que llamamos la fuerza de gravedad. Para Einstein la gravitación viene a ser simplemente la distorsión del espacio-tiempo y por ello se piensa que la masa del objeto tiene inherentemente una gravedad definida porque es la magnitud con la que puede deformar el espacio-tiempo a su alrededor. p 60

Podemos entonces pensar que la teoría general de la relatividad es similar a la teoría especial, porque en ambos casos hay conos de luz. El asunto es que ahora los conos se pueden doblar o curvar, porque la gravedad está presente. La curvatura puede entonces ser mayor o menos en ciertas regiones del espacio-tiempo. p 62

No existen realmente líneas rectas en el espacio-tiempo, a menos que no haya nada que lo distorsione. p 62

*Y hacen su aparición los agujeros negros

¿Qué tan grande puede ser la distorsión del espacio-tiempo? Si consideramos que el Sol es una enana blanca, podemos fijarnos en estrellas que son inmensamente más masivas que nuestro Sol y entonces sabremos que la gravedad puede ser gigantescamente grande. Para hablar en los términos de Einstein, la distorsión del espacio-tiempo puede ser mucho más grande. Esto es un campo gravitatorio muy fuerte y es donde entra la idea de los agujeros negros, que son regiones en el universo en donde la gravedad es tan, pero tan fuerte, que ni la luz puede escapar de ellos. p 62

En un agujero negro la curvatura del espacio-tiempo se vuelve infinita. A esto se le denomina una singularidad. El campo gravitacional llega a ser tan fuerte que todo se aplasta dentro de éste en una densidad infinita. p 62

*Hay una variedad de agujeros negros

Cuando una estrella típica colapsa, lo hace en una enana blanca, pero si es lo suficientemente masiva, puede convertirse en una estrella de neutrones cuando se le agota su combustible de fusión nuclear. Cuando ésta se colapsa forma un agujero negro que tiene más o menos tres veces la masa del Sol. p 63

Se supone que hay un agujero negro muy masivo en el centro de nuestra galaxia. Una teoría muy favorecida por la cosmología moderna es que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro gigantesco. Su tamaño vendría a ser de un millón a mil millones de veces la masa del Sol. Por ejemplo, el agujero en la Vía Láctea, es de unos 4.1 millones de veces la masa del Sol y gira de forma muy rápida. p 63

Otro tipo de agujeros negros, de media masa, pueden ser miles o cientos de miles de veces la masa del Sol. Tenemos inclusive agujeros negros que podrían llamarse “primordiales”, que podrían pesar apenas gramos. Hay físicos que piensan que podrían hacerse agujeros negros en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. p 63

Con lo que hemos dicho anteriormente, debe ser claro que el tiempo se vuelve mucho más lento en la medida que nos acercamos a un agujero negro. p 63

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Capítulo 9
Los agujeros negros y el tiempo

La teoría general de la relatividad predice efectos en el tiempo cuando un observador se encuentra en un campo gravitacional. Pero el propio campo gravitacional, en la medida que el objeto se hace más masivo, más influencia tiene y entonces el modelo planteado por Einstein busca entender qué pasa cuando esta fuerza se vuelve insoportablemente fuerte. Y es aquí donde nacen los agujeros negros. p 65

Siendo éste campo tan fuerte, el tiempo iría cada vez más lento y esto nos llevaría a un momento en el que es tan lento el paso del tiempo que nunca llega. El tiempo pues, desaparece en el agujero negro (o es infinitamente lento), que es más o menos decir lo mismo. p 67

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Capítulo 9
Los agujeros negros y el tiempo

Capítulo 10
La entropía de los agujeros negros

Capítulo 11
Los viajes en el tiempo

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Capítulo 12

El gran rebote de acuerdo a Peter Lynds

Un universo alternativo sería el que forma el Gran Rebote, el cual viene a ser un modelo de un universo cíclico, que oscila. Si esto es así, el Big Bang inició nada más un período de expansión del universo, que pudo seguirse de un modelo de contracción. Esto haría que la expansión del universo se detuviese por algún motivo y entonces empezara a contraerse, generando un Big Crunch. Si se repite esto cíclicamente hablaríamos del Big Bounce, o Gran Rebote. p 87

Peter Lynds ha presentado un modelo del universo donde el tiempo es cíclico. p 88

*La teoría de la inflación.

Hay quien ha propuesto que el Big Bang es en realidad una pequeña historia de un universo mucho más grande, es decir, el Big Bang es un hecho local. De hecho, desde la Tierra podemos ver apenas un pedazo del universo y no sabemos si en otras partes, invisibles para nosotros, el universo es igual o diferente. De aquí parte la Teoría de la Inflación, la cual fue originada por Alan Guth (1947 – ), en los años 80s del siglo pasado, con la se hizo acreedor al Premio Kavil en el 2014 “por formular una teoría pionera sobre la inflación cósmica”. p 90

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Capítulo 13

¿Podría ser el tiempo un campo?

¿Qué son realmente los campos? Una primera definición es que un campo es una cantidad física que toma diferentes valores en diferentes puntos en el espacio. Los físicos han encontrado que esta noción de campo permite hacer un análisis de las fuerzas y de hecho, por ello se piensa que una fuerza se debe siempre a un campo. p 92

Un campo que puede “observarse” es el campo magnético. p 93

*Partículas elementales vistas como campos.

Hoy en día muchas veces no hablamos de campos, sino de partículas elementales, atómicas y subatómicas, las cuales cada vez parece haber más. Pero estas partículas pueden pensarse como campos. Y de hecho, una asombrosa conclusión es que las partículas son en realidad campos. p 93

Sean Carroll, un cosmólogo que ha trabajado por años en el tema del tiempo, dice que cuando por ejemplo, el material radioactivo decae, lo que vemos es que éste se convierte en diferentes tipos de partículas. Los neutrones decaen en protones, electrones y neutrinos. Pero he aquí lo interesante: estos protones, electrones y neutrinos no están dentro del neutrón listos para aparecer. Simplemente aparecen cuando los neutrones decaen. Dicho en otras palabras: imaginen una caja que contiene objetos y cuando la abren, uno va a sacando estos objetos. Pero en la física de partículas la caja no contiene objetos realmente. Cuando se abre la misma, estos objetos se crean, no existían antes. p 94

Si consideramos este decaimiento en término de campos, veremos que la energía y la excitación de un campo se transfiere a otros en la medida que ellos vibran unos contra otros. Esto hace más fácil explicar los nuevos tipos de partículas que aparecen. p 94

En los grandes colisionadores como el que hay en el CERN, lo que se hace es que los protones energéticos, que pueden verse como excitaciones de un campo, vibran juntas y transfieren su energía a los campos adyacentes, formando nuevas excitaciones y por lo tanto, dando como resultados nuevas partículas, incluso el bosón de Higgs. Higgs, encontrada el 4 de julio del 2012 y predicha por Peter Higgs cincuenta años atrás, aproximadamente. Y esta concepción podría explicar más fácilmente cómo trabaja la “partícula de Dios” p 94

La idea de que este bosón le da masa a las partículas, suena poco convincente. Lo que podría  explicarse mejor es que el campo de Higgs interacciona con otros campos dándoles (a las partículas, que son campos excitados), masa. p 95

*El chronon, ¿la partícula del tiempo?

Regresemos a nuestro esfuerzo por entender el tiempo. ¿Qué tal si el tiempo es un campo? Si es así, debería comportarse como un campo, con las características que los definen a estos. Esto es, el campo tiene intensidad, lo cual es un número, un escalar y en la medida que es mayor dicho número (la intensidad), mayor la influencia o perturbación que el campo ocasiona en una región dada. p 96

Observemos macroscópicamente al tiempo. Si fuese un campo, todo lo que estuviese dentro de su influencia sería susceptible de notarlo. Y podemos ver que el tiempo tiene efectos, por mencionar el más importante: primordialmente envejecemos. Pero no sólo los seres humanos, sino todo el entorno, animales e incluso cosas. Todo envejece hasta el propio universo. Un campo del tiempo explicaría algunas cosas. p 96

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Capítulo 14
Los taquiones: ¿Partículas más rápidas que la luz?

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Capítulo 15
Lee Smolin y sus polémicas teorías

Smolin piensa que el considerar el tiempo como real es una visión “revolucionaria” pues de alguna manera contradice la idea de Einstein de que se trata de una ilusión, persistente, sí, pero sólo una ilusión. p 101

Y el físico teórico hace aquí una hipótesis bastante criticable, que las leyes de la física no son fijas, sino que evolucionan con el tiempo. p 102

Ya hemos hablado en esta obra de Julian Barbour, un excéntrico físico que indica que el mundo es solamente una colección de momentos, cada uno como un instante congelado en el tiempo. No hay orden para esos momentos, no hay secuencia ni relación causa-efecto. Existimos, piensa Barbour, de momento en momento. Si experimentamos pasar el tiempo es porque un particular momento en el tiempo tiene memoria de otro momento pasado. Y es cierto, algunos momentos son interesantes, pues contienen la vida, los planetas, a complejidad para decirlo en una palabra. Otros momentos son aburridos, porque quizás sólo tienen energía o incluso ni siquiera eso, están vacíos. p 102

Hay sin duda muchos elementos extraños en la naturaleza del tiempo e incluso, en lo que conocemos del universo actualmente. Hay una curiosidad inmensa para tratar de entender por qué la masa del electrón es exactamente de 9.10938356 × 10-31 kg., que de no serlo, quizás la materia no existiría como la conocemos. Pasa lo mismo con los descubrimientos como el de la materia oscura, que a ciencia cierta no se sabe qué es, pero que hace la labor de una fuerza como anti-gravitatoria, forzando a las galaxias a separarse. Pareciera que los valores de la densidad de la materia oscura estuviesen muy calibrados. Un valor más grande o más pequeño, podrían hacer la diferencia entre tener o no estrellas. p 103

*Smolin y el principio antrópico

Y entonces la gran pregunta es ¿por qué estos parámetros fundamentales caen en estos rangos tan precisos? ¿Qué determina estos valores? Una explicación que ofrecen los físicos es el “principio antrópico” (ver apéndices), pero que en muchos sentidos no parece ser más que una explicación “a modo”. Y para esto Smolin tiene sus propias ideas. Él piensa que hay una “selección natural cosmológica”, en donde se propone que toda la cosmología, los valores fundamentales de las fuerzas y partícula elementales se explican por una evolución al mejor estilo darwinista. Pudiese haber habido otros valores, pero al no funcionar, simplemente desaparecieron. p 103

*Un entrelazamiento cuántico infinito

Pero Smolin va más allá cuando retoma el tema del tiempo y propone más ideas sorprendentes. Sugiere, por ejemplo, que cada átomo en el universo está conectado causalmente con cada átomo en el universo, sin importar qué tan separado esté uno del otro, una especie de entrelazamiento cuántico pero de proporciones infinitamente grandes. De acuerdo a esta visión, el fracaso de la mecánica cuántica para predecir el comportamiento de un átomo individual viene del hecho de que no se toma en cuenta el vasto número de interconexiones que se extienden a través del universo. Y esto lleva a Smolin a pensar en algo que llama “tiempo global preferente”, que es un tiempo absoluto, en franca contradicción con lo que nos ha enseñado Einstein al respecto. p 104

Las ideas de Lee Smolin, para muchos físicos, más que revolucionarias, son una visión filosófica indemostrable en el mejor de los casos. No parece estar claro cómo se podrían probar estas propuestas. p 104

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Capítulo 16
Lo que piensa el físico Paul Davies

Para Davies, las ideas de Barbour le parecen que son muy simples. El tiempo existe, dice Davies, en términos prácticos, aunque Barbour lo niegue. Decir que no hay tiempo es como decir que no hay materia. La verdad es que la materia se manifiesta a sí misma en nuestro mundo casi microscópico y el espacio-tiempo también lo hacen evidentemente. p 105

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Capítulo 17
¿Hacia dónde va la física moderna?

Unificar la física parece ser un tema muy complicado y nadie espera que se resuelva pronto. Construir la soñada teoría unificada está lejos siquiera de poderse formular. Lo que tenemos son teorías parciales, que en algunos casos explican solamente un conjunto limitados de datos.

Para que exista una teoría unificada se requiere tener las ecuaciones que gobiernan el universo y por ejemplo, la gravitación parece ser un problema inexpugnable. p 109

Definitivamente el peor problema es cómo incorporar la gravitación en una teoría completa, unificada. p 110

*La teoría de las cuerdas

No obstante todos los avances del modelo estándar, en 1984 nació la teoría de las cuerdas, la cual es un modelo teórico que se basa en la premisa de que las partículas materiales son en realidad estados vibracionales, es decir, es lo que se denomina en un contexto más extendido “cuerdas” o “filamentos” p 111

La propuesta de la teoría de cuerdas es que un electrón no es un punto sin estructura interna y con dimensiones cero, sino que se trata de un conjunto de cuerdas minúsculas, de estados vibrantes, que se mueven en más de cuatro dimensiones en el espacio-tiempo. En este sentido, siendo cuerdas, las partículas podrían oscilar de diversas formas. Una forma de oscilación significaría ver un electrón pero si vibrara de otra manera, podríamos estar viendo un protón o quizás un neutrón. El punto más importante de la teoría de cuerdas es que se busca alejar la concepción de que las partículas son puntos. p 111

Hoy en día existen cinco formulaciones de la teoría de cuerdas, aunque hay una premisa que indica que probablemente éstas son casos límites de una teoría única en un espacio de 11 dimensiones. A esta teoría se le denomina “M”. p 112

La teoría de cuerdas es probablemente uno de los intentos más recientes para tratar de explicar cómo es el universo en el que vivimos y se entiende como una teoría microscópica de la gravedad. p 112

Estamos acostumbrados a que las partículas tienen un tamaño que bien podemos considerar puntual y que por ello, ocupa un lugar en el espacio en cada instante de tiempo. Si tomamos la representación de la teoría de cuerdas, entonces estaríamos hablando no de una partícula, sino de una cuerda, la cual ocuparía una línea en el espacio-tiempo en cada instante de tiempo. p 113

La unificación de la física sólo se podrá dar cuando se tenga una teoría que combine la teoría de la relatividad, la fuerzas básicas de la Naturaleza: la fuerza nuclear fuerte y débil, el electromagnetismo y la fuerza de la gravedad y además, que de alguna manera sea compatible con el modelo estándar o en el mejor de los casos, que pueda hacer las predicciones que dicho modelo tiene y que ha sido muy funcional. Finalmente, habrá probablemente incorporar el tema del tiempo, el tema de este libro. Hay pues mucho trabajo por hacer. p 113

*¿Es posible una teoría unificada de la física?

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Capítulo 18
Algunas conclusiones

En el problema del tiempo hay dos posturas evidentes: la primera es que no hay realmente diferencia entre el pasado y el futuro y por otra parte, que existe una flecha del tiempo, en donde la segunda ley de la termodinámica nos dice que la diferencia entre el pasado y el futuro es prácticamente un hecho, una obviedad porque la podemos constatar todos los días simplemente viéndonos en el espejo, observando cómo envejecemos. Pero incluso con esto, es necesario ver que la entropía siempre crece y nos lleva siempre al problema de la baja entropía con la que supuestamente empezó el universo a partir del Big Bang, que hay que decirlo, es una de las teorías más aceptadas hasta ahora. p 116

Hawking, quien ha dedicado muchos años al problema del tiempo, define básicamente el paso del mismo como el aumento de entropía, y es esto lo que distingue el futuro del pasado, como ya hemos dicho antes y que ahora enfatizamos. Para Hawking hay tres flechas del tiempo fundamentales:
La flecha termodinámica, que es por la cual la entropía siempre aumenta,
La flecha psicológica, que es la dirección que nosotros, los seres humanos “sentimos” que pasa el tiempo y
La flecha cosmológica, que es la dirección del tiempo en la que el universo se está expandiendo en lugar de contraerse. p 118

Si acaso llegásemos a tener una teoría unificada de fuerza, bien podríamos preguntarnos ¿Qué es lo que hace que estas leyes sean el motor de un universo describible? Por supuesto que son cuestiones que parecen ir más allá de la física y entrar en el terreno de la filosofía, aunque finalmente un físico es por definición un filósofo de la naturaleza. p 119

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//https://www.unocero.com/noticias/ciencia/el-tiempo-en-la-fisica-una-ilusion/

//http://www.mediafire.com/file/bzta1kbqqmihf65/la+gran+ilusi%C3%B3n-final.pdf

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