Friday, August 06, 2010

Meditaciones sobre el concepto de Tiempo


En física, un campo es cualquier magnitud física que presenta cierta variación sobre una región del espacio. En ocasiones campo se refiere a una abstracción matemática para estudiar la variación de una cierta magnitud física; en este sentido el campo puede ser un ente no visible pero sí medible.

Históricamente fue introducido para explicar la acción a distancia de las fuerzas de gravedad, eléctrica y magnética, aunque con el tiempo su significado se ha extendido substancialmente, para describir variaciones de temperatura, tensiones mecánicas en un cuerpo, propagación de ondas, etc.

Así por ejemplo, las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea.

La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.

Hay campos, sin embargo, como el magnético, que se puede inducir creando una corriente eléctrica que pasa por un cable. Si ponemos una brújula cerca del cable por donde pasa la corriente, veremos que la aguja se mueve. Se ha creado un campo inducido por la fuerza eléctrica (de hecho, la naturaleza de la electricidad y magnetismo parecieran tener las mismas raíces).

Pensando en estas cuestiones, hace ya mucho tiempo llegué a algunas conclusiones que pongo a la consideración de mis cuatro lectores. En física describimos un fenómeno particularizando por ejemplo, su posición en el espacio, (x, y, z), con sus coordenadas, y le añadimos la coordenada t, tiempo. De esta manera, tenemos el llamado espacio-temporal. Esto significa, en algún sentido que los objetos existen en un lugar del espacio y en un tiempo determinado.

La t, el tiempo, es una coordenada por demás curiosa. Por una parte, pareciera que no afecta los experimentos que se realizan. Por ejemplo, supongamos que mido algo en el laboratorio. El experimento lo puedo realizar muchas veces y pareciera que esta coordenada t está de más. No la usamos, no la necesitamos en un sinnúmero de casos. Vaya, como que el experimento siempre se comporta de alguna manera sin importar esta coordenada t.

Pero ¿será así realmente? Pienso que "el tiempo" en física no ha sido correctamente interpretado porque tiene un extraño carácter. Así por ejemplo, consideremos la vida de los seres vivientes. Todos pasan por un proceso temporal, en donde los seres nacen, crecen, maduran y finalmente mueren. Este proceso es en una sola dirección, como lo es el tiempo, el cual siempre va hacia adelante ("la flecha del tiempo"), pero nunca retrocede. Pienso que el tiempo es un campo, sí, un campo parecido al campo gravitacional o eléctrico. Todo aquello que está dentro de un campo está regido por el campo mismo. No podemos escapar al campo gravitacional, por ejemplo, y por ello no nos echamos a volar, por eso las gotas caen de arriba hacia abajo (detalle que me sigue asombrando cuando me estoy bañando y cae el agua por la regadera). El campo rige nuestra presencia en la superficie de la Tierra. Se supone que hay una partícula generadora del campo gravitacional, llamada gravitón, que no ha sido hallada pero que podría ser la culpable de que estemos todos pegados a la superficie terrestre.

¿Es el tiempo un campo? De lo que hemos definido parece que sí. Afecta a los seres humanos y los hace envejecer. ¿Qué otra cosa puede provocar el envejecimiento? ¿Por qué siempre se produce? ¿se puede revertir? Mientras estemos dentro del campo del Tiempo, nos pasarán estas cosas. No podemos deshacernos del envejecimiento que a la postre nos llevará a morir.

¿Afecta el campo temporal a los objetos inanimados? Sí, los afecta. Podemos saber la edad de las cosas con pruebas que miden, por ejemplo, el decaimiento radioactivo, una función -curiosamente- del tiempo mismo. Así pues, también las cosas, los objetos inanimados, dentro del campo temporal, tienen un comportamiento que no puede escapar a la influencia de este hipotético campo.

Por ende, creo que habría que buscar redefinir el tiempo como un campo. Quizás haya también una partícula, la cual podría llamarse "tempus" (del latín), la cual provocaría la existencia de campos temporales.

Surgen entonces preguntas simpáticas: ¿Pueden crearse campos temporales independientes al campo temporal en donde intento hacer algo de esta naturaleza? ¿se pueden capturar o siquiera identificar este tipo de partículas? ¿Podría haber lugares donde no hay tiempo? ¿donde hay estas singularidades?

Ahí se los dejo a la reflexión.

9 comments:

Juanito perez said...

Interesantes todos tus post...

David Webb said...

Antes de opinar quiero decirle que es muy interesante su post, yo también tenía algunas ideas acerca de lo qué es el tiempo pero resulta que ya se le ocurrienron a un chico listo, jeje.

OK, empiezo: Hasta el siglo XIX (e inicios del XX) se concebía que todas las ondas necesitaban de un medio para poder viajar, por eso la idea del éter fue difícil de desechar. Ahora sabemos que eso solo aplica para las ondas mecánicas, no para las electromagnéticas.

Que todo campo tenga asociada un particula, es un idea sumamente interesante y facilitadora en cuestiones de simetrías y comprensión de la física. Hasta donde sé, no se han detectado ondas gravitacionales y de los gravitones sabemos mucho menos. Mi idea, suposición, o lo que sea, es que no necesariamente a todo campo debe existir una partícula asociada. Me aventuro extrapolar esto para el tiempo.

Saludos.

Francisco said...

Ah, el tiempo, extraña cosa en verdad!
No sé suficiente teoría de campos para opinar sobre la idea de promover al tiempo de su más tradicional papel de variable o coordenada al de campo.
En su tiempo tuve mi propia idea sobre la naturaleza del tiempo que puede o no ser original. Es dificil saber en estos tiempos. Es posible y probable que a alguien más, incluso muchos más se les haya ocurrido lo mismo. En ese tiempo trabajaba con autómatas celulares, que como sabes, (aquí has escrito sobre ellos) discretizan el espacio y el tiempo y funcionan entonces "como a brinquitos". Estudiar un fenómeno dinámico con un autómata celular es como verlo en una película a cuadros, cada imagen capturada en un instante en el tiempo y nos vamos a la siguiente, que es el estado del sistema un tiempo finito después. Es hacer un modelo de un objeto real con piezas de Lego. Si las piezas son suficientemente pequeñas, es probable que no pierdas la esencia del fenómeno que estás estudiando.

En general yo pensaba que esto era una idealización, un artilugio usado para modelar un sistema, pero después me nació la idea y qué tal que no? Qué tal que el tiempo en realidad no es continuo, sino discreto? Después de todo la materia es discreta y la mecánica cuántica se encargó de discretizar la energía también... Pero y el tiempo? Es decir, que tal que hay una unidad de tiempo "elemental", indivisible, el intervalo de tiempo más pequeño que existe. En ese sentido comienza a parecerse a tu partícula de tiempo.

Has leído el libro de Julian Barbour, donde finalmente argumenta que el tiempo es una ilusión y que se puede desarrollar una física que no lo necesita (!?). La verdad, yo intenté leer su "End of Time" pero no le entendí.

Finalmente, recuerdo que hace unos 10 años estuve cenando con un profesor de física de la Universidad de Rochester, de cuyo nombre desgraciadamente no me acuerdo. El caso es que estuvimos hablando sobre viajar en el tiempo y el me platicó que eso ya es algo
bastante establecido (!?) y me describió sus propios experimentos con partículas elementales al respecto.
Recuerdo que en aquel tiempo yo estaba fascinado con la química cuántica y le platiqué a mi profesor que yo quería trabajar en cuántica pero que NO quería hacer cálculos ab initio de propiedades de moléculas que es lo que la mayoría de los químicos cuánticos hacían (o hacen?), sino que quería meterme a cuestiones teóricas como esa, como la de la naturaleza del tiempo y la posibilidad de viajar en él. Se me quedó viendo como a un niño que acaba de preguntar una necedad... y me dijo, recuerdo bien: sí, pero vas a tener que estudiar mucho más que los dos cursos que daban en el posgrado!

La Barista Aficionada" said...

Desde el punto de vista químico en la mayoria de los seres vivos, tiempo solo significa oxidación.

A pesar de eso el post del tiempo es interesante, pero la realidad es que solo la materia manipulada podría experimentar otro tipo de tiempo, nosotros en el terreno real solo vemos el tiempo como un vector continuo. En cuanto a los estudios del tiempo, la realidad es que parece una lapida de la cual solo nos han podido salvar los médicos y muy a medias, ya que en tiempos de platón la gente no envejecia ahora si envejece y ve todo su cuerpo oxidado e inutilizado...todo por quererle ganar al tiempo, como bien dices el campo más fuerte que hay en el mundo.

De hecho yo siempre he dicho que Dios es tiempo", pues todo pasa por Chronos ... Lo que nunca he entendido es el por qué los físicos no se rinden a estudiar algo que es inmanejable y que no se ve que el hombre pueda manejar siquiera un poco, ¿Podrías comentar de experimentos tangibles para tratar de manipular el tiempo?...

saludos

Luyten said...

El tema del tiempo siempre me ha atraído. Desde hace mucho he traído en la mente algunas preguntas, ¿cual es la diferencia entre la "idea de tiempo" y entropía? ¿y si todos los procesos físicos fueran reversibles a gran escala, como interpretaríamos el tiempo?. Realmente entiendo muy poco de termodinámica, así que es probable que estén mal planteadas

Oknis said...

Que tal.

Muy interesante, pero ¿qué hay de Einstein? quien planteaba que "a mayor velocidad, el tiempo pasa mas lento"
Por ejemplo: Si tengo dos relojes perfectamente sincronizados, y pongo uno en un cohete supersónico, cuando el reloj vuelva a mis manos se notará que la hora que marca este reloj será inferior a la hora que marca el reloj que no se movió.

Saludos.

Ing. LopezVivas

Oknis said...

Que tal.

Muy interesante, pero ¿qué hay de Einstein? quien planteaba que "a mayor velocidad, el tiempo pasa mas lento"
Por ejemplo: Si tengo dos relojes perfectamente sincronizados, y pongo uno en un cohete supersónico, cuando el reloj vuelva a mis manos se notará que la hora que marca este reloj será inferior a la hora que marca el reloj que no se movió.

Saludos.

Ing. LopezVivas

Morsa said...

Oknis,

En el caso que mencionas, cada marco de referencia crea su propio campo de tiempo. Así como cuando tienes dos imanes. Cada uno tiene su propio campo. No veo ahí ninguna dificultad.

saludos
Manuel

Oknis said...

Eres Grande, maestro.