Friday, July 18, 2014

¿Estará el tiempo cuantizado?



Hoy me desperté pensando en la mecánica cuántica, en la cual disto parsecs de ser un experto, pero sé que entiendo algunas cosillas. Por ejemplo, Max Planck, que nació el mismo día que yo, fue quien inventó (¿descubrió?) lo que se llama la constante de Planck y que él denominó cuanto de acción, pues este ocurre en una unidad de tiempo, que llamamos "segundo". El cuanto de acción es 6.62606896(33) ×10-34, Joules por segundo, la cual es una cantidad por demás minúscula, sin embargo, tiene consecuencias notables.

Antes de Planck, los físicos pensaban que el mundo era contínuo. Las señales de radio, por ejemplo, parecían contínuas. ¿Dónde estaban estos cuantos y de qué estamos hablando al mencionar la cuantización de la energía? Pues no es muy difícil. Ocurre que por ejemplo, si una partícula adquiere energía, no puede adquirir una cantidad X de la misma, sino que es un múltiplo del cuanto de acción. Vamos, es como si yo quisiera pasar de un sitio A a un sitio B sin necesidad de pasar por sitios intermedios entre A y B. A eso se refiere la cuantización y el mundo, desde que Planck salió con su cuanto de acción, ya no fue el mismo.

Max Planck

Otro ejemplo, imaginen que tengo dos números 1 y 3. Si los números estuviesen cuantizados, podría pasar del 1 al 2 y de ahí al 3 sin problemas, pero como esto no ocurre en las matemáticas, para pasar del 1 al 2, tengo que pasar por el 1.1, 1.2, 1.3, etcétera, pero más aún, tengo que pasar por el 1.01, 1.02, 1.03, etcétera, hasta llegar al 1.1. Pero podría ser peor, puedo ser más fino y pasar del 1.001 al 1.002, 1.003 etcétera. Si hubiese una cuantización numérica, por ejemplo considerando solamente los enteros, el paso de un valor al que sigue tendría que ser por "cuantos de valor numérico entero", lo que significaría que pasaría del 1 al 2 sin tener que considerar los valores entre ellos.

Si tomamos esto en cuenta, pensemos en el tiempo. ¿Cuál es la mínima cantidad de tiempo en la que podemos pensar? ¿Un segundo? Naah, porque podemos medir décimas de segundo, centésimas de segundo e incluso no es una locura pensar en medir milésimas de segundo. Vamos, que en las Olimpiadas, en algunos deportes (natación, 100 metros planos), se miden hasta centésimas de segundo con cotidianidad.


Los fisicos buscan cada vez medir con más precisión, y la siguiente tabla, nos muestra que -al menos en principio- podríamos pensar en el yoctosegundo, es decir, 10-24 segundo. O sea, 0.0000000000000000000000001 de segundo. ¿Se puede ir aún más allá? El valor del segundo es bastante cotidiano y humano, y el hombre es la medida de todas las cosas, pero cuando empezamos a dividir el segundo, ¿hasta dónde podemos llegar? No lo sé y no sé si se sepa. Yo creo que hoy en día no existe el cuanto temporal, al cual en uno de mis más brillantes ingenio le llamaría "tempus", digo, que es la palabra latina para el "tiempo".

Dicho de otra manera, supongamos que existe una cantidad mínima de tiempo, así como el cuanto de acción de Planck, esto querría decir que pasar de un momento a otro no sería un contínuo, sino un pasaje discreto de eventos temporales, del tempus 1 al tempus 2 sin pasar por el tempus 0.5, por ejemplo.

¿Qué implicaciones tendría? No lo sé, pero me queda claro que la parte del tiempo y su naturaleza es aún demasiado misteriosa para los seres humanos. Pienso que de saberse este cuanto temporal, podríamos saber, por ejemplo, el tiempo que tarda en darse cuenta un campo de la existencia de un objeto en el mismo. A todas luces, para la realidad y dimensiones humanas, esto parece ser instantáneo, pero quizás no lo es, bueno, si es que existe tempus como tal.

Por otra parte, sospecho que quien estudie estas cosas debe tomar la velocidad de la luz como un parámetro importante para dilucidar la cuestión. Por alguna razón (y es uno de los preceptos en la teoría de Einstein), la velocidad de la luz es constante y la máxima que hay en el Universo conocido. ¿Por qué es así? Misterio. ¿Cómo serían las cosas si no fuese cierto esto? Tampoco lo sé. Mi ignorancia es pues, enciclopédica.

2 comments:

LuxAeterna said...

Bueee... el tiempo de Planck es un acercamiento conceptual debido a nuestro conocimiento limitado (o más bien a nuestra actual incapacidad de ser más precisos) del espacio.

Leo en la web:

El tiempo de Planck representa el tiempo que tarda un fotón viajando a la velocidad de la luz en atravesar una distancia igual a la longitud de Planck (la distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica). Una medida inferior previsiblemente no puede ser tratada adecuadamente en los modelos de física actuales debido a la aparición de efectos de gravedad cuántica.

Desde la perspectiva de la mecánica cuántica, se ha considerado tradicionalmente que el tiempo de Planck representa la unidad mínima que podría medirse en principio; es decir, que no sería posible medir ni discernir ninguna diferencia entre el Universo en un instante específico de tiempo y en cualquier instante separado por menos de 1 tiempo de Planck.

También recordé haber leído esto:

Las imágenes de campo profundo tomadas por el telescopio espacial Hubble en 2003 han arrojado dudas sobre esta teoría. La predicción era que las imágenes de objetos situados a muy largas distancias deberían ser borrosas. Esto se debería a que la estructura discontinua del espacio-tiempo a la escala de Planck distorsionaría la trayectoria de los fotones, del mismo modo que la atmósfera terrestre distorsiona las imágenes de los objetos situados fuera de ella. No obstante, dichas imágenes son más nítidas de lo esperado, lo que ha sido interpretado como una indicación de que el tiempo de Planck no es el intervalo más corto del Universo.

Francisco said...

Teorías que incluyen un cuanto de tiempo han sido propuestas desde hace ya algún tiempo y se le conoce como "cronón", o "chronon" en ingles, idioma en el que es más facil encontrar referencias.

Tienes razón en pensar que la naturaleza del tiempo es misteriosa. De hecho, hay quien piensa que el tiempo es solamente una "ilusión" de nuestros sentidos y que en cierta manera no es real. No me preguntes cómo. Leí hace algunos años un libro de un Julian Barbour que afirma esto. Tal vez en el otro extremo, más recientemente, Lee Smolin, un físico reconocido y controversial, ha afirmado en su libro "Time reborn", que el tiempo es "the most fundamental feature of reality".
Otro concepto relacionado con lo que discutes es el "tiempo de Plank" que es del órden de 10 a la menos 44 segundos. Esto es por supuesto un límite teórico, ya que es muchísimo mas breve de lo que podemos medir. Se supone que el tiempo de Plank es el límite teórico abajo del cual de acuerdo a las leyes físicas no es possible ni detectar ni medir ningún cambio.