Obtenga la definición científica del tiempo y aprenda lo que la ciencia tiene que decir sobre el principio y el final del tiempo, el viaje en el tiempo y la dilatación del tiempo.
El tiempo es familiar para todos, pero difícil de definir y entender. La ciencia, la filosofía, la religión y las artes tienen diferentes definiciones de tiempo, pero el sistema de medición es relativamente consistente.
Los relojes se basan en segundos, minutos y horas. Si bien la base de estas unidades ha cambiado a lo largo de la historia, remontan sus raíces a la antigua Sumeria. La unidad internacional de tiempo moderna, la segunda, se define por la transición electrónica del átomo de cesio. Pero, ¿qué es exactamente el tiempo?
Definición científica
Los físicos definen el tiempo como la progresión de eventos del pasado al presente hacia el futuro. Básicamente, si un sistema no cambia, es intemporal. Se puede considerar que el tiempo es la cuarta dimensión de la realidad, utilizada para describir eventos en el espacio tridimensional. No es algo que podamos ver, tocar o probar, pero podemos medir su paso.
La flecha del tiempo
Las ecuaciones físicas funcionan igualmente bien si el tiempo avanza hacia el futuro (tiempo positivo) o hacia atrás en el pasado (tiempo negativo). Sin embargo, el tiempo en el mundo natural tiene una dirección, llamada flecha del tiempo. La pregunta de por qué el tiempo es irreversible es una de las mayores preguntas sin resolver en la ciencia.
Una explicación es que el mundo natural sigue las leyes de la termodinámica. La segunda ley de la termodinámica establece que dentro de un sistema cerrado, la entropía del sistema permanece constante o aumenta. Si se considera que el universo es un sistema cerrado, su entropía (grado de desorden) nunca puede disminuir. En otras palabras, el universo no puede volver exactamente al mismo estado en el que estaba en un punto anterior. El tiempo no puede retroceder.
Dilatación del tiempo
En mecánica clásica, el tiempo es el mismo en todas partes. Los relojes sincronizados permanecen de acuerdo. Sin embargo, sabemos por la relatividad general y especial de Einstein que el tiempo es relativo. Depende del marco de referencia de un observador. Esto puede resultar en dilatación del tiempo, donde el tiempo entre eventos se hace más largo (dilatado) cuanto más se acerca a la velocidad de la luz. Los relojes en movimiento funcionan más lentamente que los relojes estacionarios, y el efecto se vuelve más pronunciado a medida que el reloj en movimiento se acerca a la velocidad de la luz. Los relojes en jets o en órbita registran el tiempo más lentamente que los de la Tierra, las partículas de muón se descomponen más lentamente al caer, y el experimento de Michelson-Morley confirmó la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo.
Viaje en el tiempo
El viaje en el tiempo significa moverse hacia adelante o hacia atrás a diferentes puntos en el tiempo, de forma muy parecida a como te mueves entre diferentes puntos en el espacio. Saltar adelante en el tiempo ocurre en la naturaleza. Los astronautas en la Estación Espacial Internacional saltan hacia adelante en el tiempo cuando regresan a la Tierra y su movimiento más lento en relación con la estación.
Sin embargo, la idea de viajar en el tiempo plantea problemas. Un problema es la causalidad o causa y efecto. Retroceder en el tiempo podría causar una paradoja temporal. La «paradoja del abuelo» es un ejemplo clásico. Según la paradoja, si viajas en el tiempo y matas a tu abuelo antes de que nacieran tu madre o tu padre, podrías evitar tu propio nacimiento. Muchos físicos creen que viajar en el tiempo al pasado es imposible, pero hay soluciones a una paradoja temporal, como viajar entre universos paralelos o puntos de ramificación.
Percepción de tiempo
El cerebro humano está equipado para rastrear el tiempo. Los núcleos supraquiasmáticos del cerebro son la región responsable de los ritmos diarios o circadianos. Pero los neurotransmisores y las drogas afectan la percepción del tiempo. Los productos químicos que excitan a las neuronas por lo que disparan más rápido que el tiempo normal de aceleración, mientras que la disminución de la activación de las neuronas ralentiza la percepción del tiempo. Básicamente, cuando el tiempo parece acelerarse, el cerebro distingue más eventos dentro de un intervalo. A este respecto, el tiempo realmente parece volar cuando uno se divierte.
El tiempo parece ralentizarse durante emergencias o peligro. Los científicos del Baylor College of Medicine en Houston dicen que el cerebro en realidad no se acelera, pero la amígdala se vuelve más activa. La amígdala es la región del cerebro que crea recuerdos. A medida que se forman más recuerdos, el tiempo parece agotado.
El mismo fenómeno explica por qué las personas mayores parecen percibir que el tiempo se mueve más rápido que cuando eran más jóvenes. Los psicólogos creen que el cerebro forma más recuerdos de nuevas experiencias que de las familiares. Dado que se crean menos recuerdos nuevos más adelante en la vida, el tiempo parece pasar más rápido.
El principio y el fin del tiempo
En lo que respecta al universo, el tiempo tuvo un comienzo. El punto de partida fue hace 13.799 millones de años cuando ocurrió el Big Bang. Podemos medir la radiación de fondo cósmica como microondas del Big Bang, pero no hay radiación con orígenes anteriores. Un argumento para el origen del tiempo es que si se extendiera hacia atrás infinitamente, el cielo nocturno estaría lleno de luz de estrellas más antiguas.
¿Terminará el tiempo? La respuesta a esta pregunta es desconocida. Si el universo se expande para siempre, el tiempo continuaría. Si ocurre un nuevo Big Bang, nuestra línea de tiempo terminaría y comenzaría una nueva. En los experimentos de física de partículas, las partículas aleatorias surgen de un vacío, por lo que no parece probable que el universo se vuelva estático o intemporal. Sólo el tiempo dirá.
Puntos clave
El tiempo es la progresión de los acontecimientos del pasado hacia el futuro.
El tiempo se mueve solo en una dirección. Es posible avanzar en el tiempo, pero no hacia atrás.
Los científicos creen que la formación de la memoria es la base de la percepción humana del tiempo.
