8 de agosto de 2017

¿Qué hay entre dos cronones?

¿Está el tiempo cuantizado?

La cuantización del espacio-tiempo no está clara y su estudio se está llevando a cabo en el terreno teórico ya que, en el experimental es prácticamente imposible, dadas las inconcebibles energías requeridas





















































Un alumno pregunta:

¿Qué existe en porciones de tiempo inferiores al tiempo de Planck (cronón)? ¿Acaso no se trata de una magnitud continua?

A esto hay que responder que, de momento, es continua. Nadie ha logrado demostrar que esté cuantizada. Pero además conviene precisar que hoy no sería correcto hablar del tiempo así en solitario puesto que desde la Teoría de Relatividad General sabemos que lo que existe es el espacio-tiempo tetradimensional.  Y aunque el tema del espacio-tiempo cuantizado está sobre la mesa hace tiempo, en ciencia, para que algo sea tenido en cuenta, primero hay que demostrarlo experimental u observacionalmente, y tal cosa no ha ocurrido ni tiene visos de que vaya a ocurrir. Aunque no es menos cierto que hoy, en física, la teoría camina tan por delante de la experimentación que más parece que estamos filosofando. Y es que los rangos de energía necesarios para los experimentos del tema que nos ocupa no se encuentran al alcance de nuestra mano.

            En la pregunta se hace referencia al tiempo de Planck, que viene definido como:
(Donde tp es el tiempo de Planck; ħ es la constante de Planck reducida o constante de Dirac; G la constante de gravitación de Newton y c la velocidad de la luz en el vacío.)

Y me gustaría decir que, de momento, no es más que una fórmula, una ecuación matemática que representa al instante de tiempo más pequeño sobre el que se supone que pueden ser aplicadas las leyes de la física –hecho sin confirmar-.  O dicho en otros términos más prosaicos, es el tiempo que tardaría un fotón en recorrer la distancia de Planck:
Y esto no es más que una suposición ya que, hasta ahora, ese instante de tiempo no puede ser alcanzado por nuestros instrumentos de medida. Mucho menos por nuestras experiencias. Conociendo el pensamiento de Planck a veces conjeturo que si el pobre pudiera levantar la cabeza y ver los líos en que los físicos del siglo XX implicaron a su famosa constante “h” se tomaría la cicuta para volver a morirse.

Mientras no se desarrolle la Teoría Cuántica de la Gravitación todo esto no tiene mayor realidad que el mundo que hay detrás del espejo de Alicia. Aunque como se encuentra dentro de la lógica físico-matemática siempre cabe la esperanza de que acabe siendo cierto. Pero hay serias dudas al respecto porque cuando entramos en este terreno de la escala de Planck  crujen los cimientos de todas las teorías físicas actuales,  de todas las Teorías Clásicas, incluida la Relatividad General. Si está presente la “h” de Planck estamos hablando de Teoría Cuántica y esta, con las anteriores, las clásicas, solo han tenido hasta ahora  encontronazos hostiles. ¿Cómo se puede imaginar un espacio-tiempo cuantizado?  ¿Se podría seguir hablando de geometría, de puntos, rectas, curvas,  planos, volúmenes?  ¿Qué sentido tendría hablar de intervalos de tiempo no continuos? Más aún, como pregunta nuestro alumno: ¿qué habría entre dos cuantos de tiempo? Para nosotros, hoy, si el tiempo no fuera continuo carecería de sentido. Dicen los entendidos que para que ambas teorías, clásica y cuántica, llegaran a casar posiblemente espacio y tiempo se habrán de convertir en algo no soñado ni imaginado por nadie hasta ahora.

Y es que las esperanzas de alcanzar con nuestros experimentos estas profundidades del Universo son remotas. Dice el profesor José Edelstein, de la USC en su libro “Cuerdas y supercuerdas”, que si pudiéramos dividir el espacio-tiempo en porciones ilimitadamente pequeñas (en el entorno de la escala de Planck) la física cuántica nos depararía un gran dilema. El principio de Heisemberg nos dice que cuanto mayor sea la certeza respecto del instante en que cualquier fenómeno ocurre, más grande será la indeterminación de la energía. Algo similar ocurre con los volúmenes muy pequeños. En un espacio en que las partículas fuesen puntuales irían acompañadas por una cantidad de energía infinita. Esto significa que para aproximarnos en un experimento a estas dimensiones infinitesimales de espacio-tiempo tendríamos que disponer de cantidades de energía inimaginables y, por supuesto, inaccesibles para nosotros. En otras palabras, la experimentación en estos lares es imposible. Pero no acaba aquí la cosa. La Teoría de la Relatividad General (física clásica) nos dice, al respecto, que si en un lugar del e-t  muy reducido acumulamos cantidades de energía gigantescas originaríamos la formación de un agujero negro que desgarraría el tejido espacio-temporal. Aquí puede verse la incompatibilidad de la Teoría Cuántica con la Relatividad. Dicen los físicos que para hacerlas compatibles habría que admitir que a esas escalas de Planck no debe existir la geometría, ni el espacio, ni el tiempo.

Claro que tú, estimado alumno,  no te contentas con preguntar sobre la cuantización del tiempo, además preguntas:
Y suponiendo que el tiempo estuviera cuantizado, ¿que hay entre un cronón y otro?
Esto es como si en física clásica nos preguntaras: ¿Qué hay entre una hora y otra?
-          Pues 60 minutos, te responderíamos.
¿Y qué hay entre un minuto y otro?
-          Pues 60 segundos
¿Y entre un segundo y otro?
-          Pues (si descendemos hasta el mundo cuántico)…  1/5,39.10-44 cronones, posiblemente.
¿Y entre dos cronones?
-          Pues NO LO SABEMOS porque, como hemos visto, a esta escala hemos entrado en el mundo cuántico, hemos atravesado el espejo de Alicia,  y aquí es posible que ni tan siquiera exista el tiempo, tal como hoy lo concebimos.

Decía Einstein: El tiempo es una ilusión obstinadamente persistente.

Y es que, mi querido alumno, en Ciencia lo que NO SABEMOS ocupa un volumen mucho mayor que LO QUE SABEMOS. Tendrás que irte acostumbrando a esta idea. Pero el que con esta pregunta hayas tocado lo que aún no sabemos es muy buena señal porque indica que ya sabes mucho. Sigue estudiando porque las mejores novelas y películas de ciencia ficción son auténticas mamarrachadas comparadas con lo que la Ciencia nos depara sobre la estructura del mundo, del que estamos hechos.

Manuel Reyes


Bibliografía:

  • ·         José Edelstein y Gastón Giribet. “Cuerdas y supercuerdas” La naturaleza microscópica de las partículas y del espacio-tiempo. De RBA editores. 2016. ISBN: 978-84-473-8387-0.
  • ·         David Blanco. “La flecha del tiempo” ¿Tiene el tiempo una única dirección? De RBA editores. Navarra 2015. ISBN: 978-84-473-8308-5.
  • ·         Stephen Hawking. “Historia del tiempo”. Del Big-Bang a los agujeros negros. Editorial Crítica. Barcelona 1988. ISBN: 84-7423-374-7
  • ·         Craig Callender. “¿Es el tiempo una ilusión?” Investigación y Ciencia. Agosto 2010, nº 407







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