¿Hasta dónde es posible subdividir el tiempo? O, dicho de otro modo, ¿cuál es la unidad mínima de tiempo que permite la Naturaleza? La respuesta tiene profundas implicaciones tanto para la Ciencia como para la Filosofía, y un equipo internacional de investigadores acaba de demostrar que la unidad mínima de tiempo posible va mucho más allá de lo que se pensaba. El trabajo acaba de publicarse en The European Physical Journal.
Pero veamos. Aunque a simple vista puede parecer posible dividir el tiempo en intervalos cada vez más pequeños, incluso hasta el infinito, la Física nos dice que que no es así, y que el menor intervalo temporal físicamente representativo posible es el llamado tiempo de Planck, que equivale a 10-43 segundos, es decir, a la diez septillonésima parte de un segundo. Este es, pues, en intervalo temporal más breve en el que las leyes de la Física pueden seguir usándose para estudiar la Naturaleza del Universo. El límite implica que dos eventos cualesquiera no pueden estar separados por un intervalo temporal inferior a éste.
O por lo menos esto es lo que se pensaba hasta ahora. Pero Mir Faizal, de las Universidades de Waterloo y Lethbridge en Canadá, Mohammed M. Khali, de la Universidad de Alejandría en Egipto y Saurya Das, también de la Universidad de Lethbridge, proponen, en efecto, que el menor intervalo de tiempo posible podría superar, incluso en varios órdenes de magnitud, al tiempo de Planck. Además, los físicos han demostrado que la mera existencia de este nuevo “tiempo mínimo” puede alterar las ecuaciones básicas de la Mecánica Cuántica. Y dado que la Mecánica Cuántica describe los sistemas físicos a una escala muy pequeña (la de las partículas subatómicas), el resultado sería un cambio profundo en la descripción de la realidad tal y como la conocemos.
“Podría ser -explica Faizal- que la escala mínima de tiempo posible en el Universo vaya mucho más allá del tiempo de Planck. Y esto, además, puede ser probado experimentalmente”.
Pero volvamos, por ahora, al tiempo de Planck, que de por sí es tan corto que nadie, en ningún laboratorio del mundo, ha conseguido aún examinarlo directamente. Y es que en Ciencia, y más en las ciencias básicas, la práctica va siempre muy por detrás de la teoría. Las mediciones más precisas, en efecto, apenas han logrado resultados con intervalos de cerca 10−17 de segundos, muy lejos de los 10-43 del tiempo de Planck, y lograr avanzar una sola escala más de magnitud puede suponer décadas de esfuerzo, investigación y desarrollo tecnológico.
Sin embargo, a nivel teórico nada impide considerar el tiempo de Planck como algo muy real, una magnitud que funciona muy bien en varios campos de estudio, como la gravedad cuántica o la teoría de cuerdas. Y resulta que todas esas teorías sugieren que no es posible medir una longitud menor que la longitud de Planck, y por extensión un tiempo más breve que el tiempo de Planck. El tiempo de Planck se define como el tiempo que tarda un fotón, en el vacío, en recorrer la longitud de Planck a la velocidad de la luz.
La estructura del tiempo
Motivados por una serie de estudios teóricos recientes, los investigadores decidieron profundizar más en la cuestión de la estructura del tiempo, en particular en la largamente debatida cuestión de si el tiempo es “discreto” o “continuo”. La diferencia entre ambas posibilidades es enorme. Si el tiempo fuera “discreto”, significaría que estaríamos ante una sucesión de momentos “fijos” e inmóviles, como si se tratara de los fotogramas de una película. En este caso, nuestra percepción del devenir del tiempo sería solo una ilusión, provocada por el paso de los fotogramas uno detrás de otro.
Por el contrario, si el tiempo fuera “continuo”, significaría que entre dos puntos cualquiera de la línea temporal sería posible colocar un número infinito de otros puntos temporales. En este caso, el tiempo no constaría de “fotogramas fijos”, sino que fluiría continuamente.
“En nuestro estudio -asegura Faizal- proponemos que el tiempo es discreto, e incluso hemos sugerido varias formas de demostrarlo experimentalmente”.
Uno de los experimentos propuestos por el equipo de científicos consiste en medir las emisiones espontáneas de un átomo de hidrógeno. Las ecuaciones de la Mecánica Cuántica modificadas con las nuevas ideas de los científicos predicen, en efecto, una sutil diferencia en la tasa de emisiones espontáneas con respecto a las ecuaciones sin modificar. Y los efectos observados en esas mediciones pueden ser observados en las tasas de desintegración de esas partículas y de los núcleos inestables.
Basándose en sus análisis de las emisiones espontáneas del hidrógeno, los investigadores pudieron estimar que el mínimo intervalo de tiempo posible está varias órdenes de magnitud por encima del tiempo de Planck. Faizal y sus colegas sugieren, además, que los cambios que han propuesto en las ecuaciones básicas de la Mecánica Cuántica podrían modificar nuestro concepto mismo de tiempo, así como su definición. Y explican que la estructura temporal podría considerarse similar a una estructura cristalina, que consiste en segmentos discretos que se repiten de forma regular.
En términos más filosóficos, el argumento de que la estructura temporal es “discreta” sugiere que nuestra percepción del tiempo como algo que fluye constantemente no sería más que una ilusión.
“El Universo físico -explica Faizal- es en realidad como una película de imágenes en movimiento, en la que una serie de fotogramas fijos proyectados sucesivamente en una pantalla crean la ilusión de estar ante imágenes que se mueven. Por lo tanto, si este punto de vista se toma en serio, entonces nuestra percepción consciente de la realidad física basada en el movimiento continuo se convierte en una ilusión producida por una estructura matemática discreta subyacente”.
“La propuesta -continúa el investigador- convierte en una realidad la física platónica en la naturaleza”, en referencia al argumento de Platón de que existe una verdadera realidad que es independiente de nuestros sentidos. “Sin embargo, y a diferencia de las teorías del idealismo platónico, nuestra propuesta puede ser probada experimentalmente, y no solo argumentada filosóficamente”.
