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. La física del Tiempo

080908 -
Sepiensa - El origen del tiempo

¿Qué es el tiempo?
El concepto actual del tiempo proviene de los campos más avanzados de la astronomía y la física, pero su verdadera naturaleza permanece como un misterio. El tiempo no sólo rige las actividades del hombre sino al ser humano mismo, pues todo lo que experimenta en su vida sucede en el transcurrir de esta abstracción. De hecho, no hay nada en el mundo conocido que no experimente los cambios que el tiempo trae consigo. Se dice que "el tiempo es implacable" porque nunca deja fluir y todo lo que existe está sometido a su efecto. Todos nos vemos afectados por el tiempo y, sin embargo, es tan difícil de definir. Hace mil quinientos años, Agustín, filósofo y sabio, obispo de Hipona que después fue santo, preguntó: "¿Qué es el tiempo?" y se respondió a sí mismo: "Si alguien me lo pregunta, sé lo que es. Pero si deseo explicarlo, no puedo hacerlo".

El tiempo ha intrigado a las mentes humanas desde la antigüedad, y en un intento de entenderlo se le han otorgado distintos sentidos. Los griegos creían que el tiempo era cíclico y que cuando todos los cuerpos celestes volvieran a sus posiciones originales, todo volvería ser como en el principio e iniciaría de nuevo la existencia. Los cristianos, en cambio, concebían al tiempo en forma lineal, con un principio y un final, consignados en su texto sagrado, la Biblia. En la era del racionalismo, el físico Isaac Newton dijo que el tiempo existía independientemente de la mente humana y los objetos materiales, que fluía por sí mismo. El filósofo Emmanuel Kant, al contrario, propuso que el tiempo era una invención humana que se proyectaba sobre el universo.

Todos sabemos que el tiempo se percibe de manera subjetiva, por ejemplo: es muy distinto pasar un minuto bajo el agua que estar un minuto jugando con los amigos. El tiempo también se percibe a partir de los cambios manifestados en los objetos animados e inanimados. La observación del mundo externo permite advertir la sucesión de numerosos acontecimientos: algunos de tipo astronómico, como la salida y puesta del Sol, la sucesión de las estaciones; y otros como las posiciones sucesivas que adopta un cuerpo en su caída, un péndulo que oscila, o los cambios biológicos de los seres vivos.

Las distintas culturas han creado muchas maneras de medir el tiempo, valiéndose de tecnología específica para ello -como son los cuadrantes solares, las clepsidras o los relojes-, o bien a partir de elaboraciones intelectuales basadas en la observación astronómica, como son los calendarios. La Historia se vale de estas convenciones creadas por el hombre para situar los procesos y los sucesos en el pasado

Lea: Big Bang

Pero, ¿cuándo se originó el tiempo? Hace unos 15 mil millones de años sucedió un fenómeno cósmico llamado Big Bang o "gran estallido", que dio origen en ese preciso instante, al Universo. En menos de un segundo se creó toda la materia, energía, espacio y tiempo. Con esta explosión primordial, en donde nubes de gas se condensaron y al correr de miles de años se crearon millones de galaxias de estrellas, se echó a andar una fuerza motriz inicial que hasta hoy hace que el Universo se expanda y se expanda, y se expanda.

Hay una teoría que pronostica que llegará un momento en que la mutua gravitación de las galaxias que se alejan, reducirá la expansión del Universo, la frenará y, finalmente, la invertirá. Entonces el Universo comenzará a contraerse hasta que, después de miles de millones de años, se concentrará toda la materia y energía cósmica en un grano de arena y el tiempo terminará... hasta que, nuevamente, suceda otro "gran estallido". Esta teoría implica que el estallido que marca el principio de "nuestro" universo, fue también el que puso fin a uno anterior; y el fin de nuestro universo será, a su vez, el comienzo de otro. Así, el final del tiempo es igualmente su principio, en un ciclo que se repite infinitamente.

Sin embargo, a pesar de todos los conocimientos astronómicos que se tienen, hay una pregunta que aún no pueden responder los científicos: ¿qué había antes de la existencia del Universo y el tiempo? ¿La nada?

¿Túneles en el tiempo?

Los hoyos negros son otro de los fenómenos que han intrigado a los astrónomos y han inspirado toda una serie de historias de ficción. Un hoyo negro es un Sol gigante que agotó su combustible termonuclear, se volvió inestable y se colapsó hacia el interior de sí mismo. El peso de la materia que absorbe de todas direcciones comprime a la estrella que muere, a tal punto que casi alcanza el volumen cero y una densidad infinita. La velocidad necesaria para que la materia escape de la fuerza gravitacional de un hoyo negro tendría que ser mayor a la velocidad de la luz, por lo que nada -ni materia, ni radiación, ni luz- pueden escapar a ser absorbidos por un hoyo negro. Nadie sabe qué hay del otro lado de un "hoyo negro", pero se cree que pueden ser pasadizos que comunican distintos espacios o tiempos del Universo

Tiempo sagrado

Los seres humanos de la prehistoria conocieron el tiempo a partir de la observación de fenómenos naturales regulares, como el amanecer y el atardecer, los ciclos de la luna, los cambios en la posición de las estrellas en el firmamento, las estaciones del año, el crecimiento y decrecimiento de las aguas de ríos, mares y lagos y, sobre todo, por el nacimiento, desarrollo y muerte de todos los seres vivos.

En las comunidades primitivas hubo hombres cuya función fue precisamente guardar y enriquecer el conocimiento de los ciclos naturales para la supervivencia de su grupo social. Estos hombres sabios eran sacerdotes o chamanes que indicaban el tiempo para que todo sucediera: sabían cuándo sembrar, cuándo cosechar, cuándo iban a crecer las márgenes de los ríos, cuándo iba a haber sequía, cuándo empezaría la temporada de frío o de calor.

Los sacerdotes sabían que los ciclos naturales estaban relacionados íntimamente con los movimientos de los astros: la Luna, el Sol y las estrellas. Estos sacerdotes eran astrónomos, y de su acuciosa observación de la bóveda celeste dependían en gran medida la precisión de sus predicciones, y el poder que tenían sobre la gente de su comunidad. Sin embargo, los hombres de la prehistoria no sabían de ciencia y veían a los cuerpos del firmamento como dioses que controlaban las estaciones, el clima y todo lo viviente. Por eso, en su origen, todas las religiones se conformaron en torno a los astros y los fenómenos naturales: el dios-Sol, la diosa-Luna y las deidades-estrellas; además del dios del trueno, de la lluvia, etcétera. Los sacerdotes determinaban qué días debían hacerse plegarias, cuándo ceremonias y cuándo sacrificios a estos dioses celestes para que continuaran con su marcha en el firmamento, el tiempo no se detuviera y se preservara la vida humana.

Lea: Apocalipsis bajo control científico. El Gran Colisionador de Hadrones. LHC


La física del tiempo - Alberto Clemente de la Torre

Hay un tiempo frente a tu ventana, un tiempo del cual tú no puedes disponer - G. de Olavide

Es en la física donde el concepto de tiempo ha alcanzado su mayor nivel de abstracción, precisión y rigor, aunque esto ha sido también cuestionado (ver ‘El tiempo y la física’, Ciencia Hoy, 19:20, 1992). De la física surgen algunas características sorprendentes del tiempo. Esta ciencia, cumpliendo su misión humanística, brinda conocimiento fundado sobre la naturaleza en la que está inserta la humanidad. En este caso, el conocimiento del tiempo a través de la física trae muchos interrogantes y dificultades no resueltas y puede llevarnos a fascinantes y fantásticas especulaciones que pueden superar a la más osada ciencia-ficción.

Es útil, cuando queremos entender algo difícil, acudir a metáforas para asimilarlo con otras cosas que sí entendemos. Sin embargo, a pesar de que el uso de las metáforas es un valioso instrumento didáctico, ellas no nos revelan la naturaleza íntima de las cosas. En el mejor de los casos, sirven para familiarizarnos y acostumbrarnos a sobrevivir con la dificultad. En el peor de los casos, caemos en el error de identificar, sin matices, los conceptos claros de las metáforas con los conceptos oscuros que queremos aclarar. Este error es muy común cuando pensamos en el concepto de tiempo. Es casi inevitable apelar al movimiento constante e irreversible del agua en un río sereno como metáfora para el tiempo. ‘El tiempo fluye’, ‘¡Qué rápido pasa el tiempo’, ‘El tiempo no vuelve’. Ahora bien, ¿desde dónde y hacia dónde fluye el tiempo?

¿A qué velocidad pasa el tiempo?; ¿a 60 minutos por hora? ¿Desde dónde no vuelve? Esta metáfora no sirve porque contiene la falacia lógica de la circularidad: no podemos explicar al tiempo porque el movimiento del agua en el río es el cambio de posición respecto del tiempo, ¡qué es lo que queremos explicar! De hecho, es extremadamente difícil pensar en el tiempo sin caer en este error de lógica. Otra metáfora confusa es asociarle al tiempo una existencia objetiva similar a la que le asignamos a los objetos materiales. Podemos ‘perder’ tiempo o ‘ganarlo’. ‘El tiempo es oro’. Pero, ¿dónde está guardado el tiempo que no se pierde? ¿Cuántos quilates pesa un segundo?
 

En contraste con la complejidad y abstracción del tiempo tenemos objetos, sistemas físicos, extremadamente sencillos y bellos (los antiguos, no los actuales de cuarzo) que se usan para medir el tiempo. Los relojes son sistemas físicos que pueden estar en diferentes estados visitados periódicamente, por ejemplo cada vez que el péndulo vuelve a su posición inicial, y de esta forma determinan una unidad de medida de tiempo. La complejidad del tiempo y la simpleza del reloj nos sugieren definir el tiempo en forma operativa como ‘aquella cosa que se mide con una cosa que se llama reloj’. Esta opción, adoptada por muchos pensadores, nos permite zafar de la trampa del tiempo pero no es totalmente satisfactoria porque no resuelve nuestra inquietud sobre él, y además cae fácilmente en la falacia de circularidad. Desafío al lector a definir o explicar lo que es un ‘reloj’ sin usar para nada el concepto de tiempo que se pretende definir. (En la descripción dada arriba de lo que es un reloj, se usó el concepto de periodicidad que no es otra cosa que la repetición, en el tiempo, de un estado del sistema.)
 

 

 

 

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