LA DURACIÓN DEL TIEMPO (1) Autor : Enrique Garralaga Robres

Todo el mundo sabe que la sensación de cómo percibimos el paso del tiempo depende de nuestro estado de ánimo. Una hora nos puede parecer más corta o más larga, según que nosotros estemos, o bien divirtiéndonos, o bien sufriendo o aburriéndonos.

Pero también tenemos todos la idea de que, con total independencia de nuestro estado de ánimo, en realidad, todas las horas duran lo mismo. Creemos que las horas de ayer duraron exactamente lo mismo que lo que duran las horas de hoy y de lo que durarán las de mañana, y también las de pasado mañana, y así siempre. Que a nosotros algunas horas nos parezcan más cortas o más largas, es solo una pura ilusión, que no coincide con la realidad.

Al tiempo que marcan los relojes, con arreglo al cual vamos envejeciendo poco a poco, y cuyas horas son todas iguales, los Físicos le llaman “Tiempo Absoluto”. Es totalmente insensible a nuestras emociones y a nuestro estado de ánimo.

En 1887, los físicos norteamericanos A. Michelson y E. Morley realizaron uno de los experimentos más famosos de toda la historia. No lo detallaremos aquí, pero usted puede, si lo desea, encontrar una descripción, por ejemplo, en

:

 https://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Michelson_y_Morley

Lo más importante de este experimento es que su resultado era totalmente desconcertante. Ningún físico conseguía dar una explicación razonable de su resultado. Creyendo que se había realizado de modo erróneo, se repitió miles y miles de veces, en muchos laboratorios distintos de América y Europa, pero el resultado, una y otra vez, era siempre el mismo. En 1905, un joven matemático muy aficionado a la Física, llamado Albert Einstein, consiguió por primera vez dar una explicación lógica del extraño resultado del experimento de Michelson-Morley.

Einstein demostró matemáticamente que el resultado de dicho experimento puede ser perfectamente lógico y posible, a condición de aceptar  que el “Tiempo Absoluto” no es igual para todos los objetos o personas, sino que depende de la velocidad que cada cuerpo tenga, según una fórmula que el mismo Einstein propuso. A esta Teoría, que Einstein completó en 1916, se le llamó “Teoría de la Relatividad”. De ella se deducen muchas consecuencias importantes; entre otras, que el Tiempo Absoluto transcurre más lentamente para todo objeto que está en movimiento, que para los que están en reposo.

Decir que el “Tiempo Absoluto” no es siempre el mismo y que se alarga según la velocidad que tenga cada cuerpo, es una afirmación excesivamente fuerte. La primera reacción de los científicos cuando se publicó la Teoría de la Relatividad, fue de absoluta incredulidad. Una cosa es deducirlo matemáticamente, y otra bien distinta es comprobarlo experimentalmente, que es lo que verdaderamente cuenta para los Físicos.

Sin embargo, y aunque probablemente a usted le sorprenda, la idea de que el “Tiempo Absoluto”, no es el mismo para todos los cuerpos, sino que “transcurre más lentamente” (es decir, que se alarga), para los objetos en movimiento, está hoy en día tantas y tantas veces comprobada, que ya ni un solo científico tiene la menor duda de que es cierta. La naturaleza es así de extraña. Y fue Einstein el primero que se percató de ello.

A decir verdad, puesto que la duración del Tiempo aumenta con la velocidad de cada objeto, la expresión “Tiempo absoluto” ya no tiene sentido, y en lo sucesivo diremos “Tiempo” sin más. Se pueden citar innumerables experimentos en los que se ha comprobado que el Tiempo pasa más despacio para los cuerpos que van a gran velocidad, que para los que están en reposo. Voy a describir uno de ellos.

Enorme extensión de terreno bajo la cual está situado el gran anillo circular del CERN

En la fotografía anterior vemos el Laboratorio y Centro de Investigación más grande del mundo, situado cerca de Ginebra (Suiza). Es un acelerador de partículas elementales, y su nombre responde a las siglas CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear). Es subterráneo, y el terreno que hay sobre él pertenece a Suiza o a Francia, puesto que cruza la frontera entre ambos países. Consta de varios tubos de forma circular. El mayor de ellos, señalado en rojo en la foto, mide 27 kilómetros de longitud, y no es precisamente un tubo muy fino, sino que su diámetro es muy grande. Lo vemos en la siguiente fotografía, tomada cuando este enorme tubo todavía estaba en construcción.

Existen unas partículas, llamadas muones, tan increíblemente pequeñas que son aún mucho menores que un solo átomo. Su masa es de tan sólo 20 millonésimas partes de una millonésima de una millonésima de una millonésima de gramo. A pesar de ser una cantidad tan pequeña, se puede medir con precisión. Los muones son inestables, y se desintegran en tan solo 2,2 millonésimas de segundo (2,2 microsegundos). Son muy abundantes en el espacio interestelar, e impactan con frecuencia en la parte alta de la atmósfera terrestre. Pero también se pueden producir artificialmente en el gran anillo circular subterráneo del CERN, aunque a costa de consumir mucha energía.

Los muones así producidos, se pueden acelerar en el interior del gran anillo circular, haciéndoles dar vueltas rápidamente hasta que alcanzan la altísima velocidad de 260.000 km ¡POR SEGUNDO! Cuando van a esa velocidad, si los relojes que están instalados en el tubo del CERN, que naturalmente están en reposo, cuentan el Tiempo que tarda en desintegrarse un muón, éste resulta ser de 4,4 millonésimas de segundo, es decir, el doble de Tiempo del que tardarían esos mismos muones en desintegrarse, si se hubieran quedado en reposo.

Una sección del gran anillo circular subterráneo del CERN, que mide 27 km de largo

¿Qué ha ocurrido? Supongamos que ese muón que va a 260.000 km por segundo tuviera puesto un reloj. Ese reloj mediría un Tiempo de desintegración de 2,2 microsegundos, como corresponde a “la vida” de un muón. Pero de acuerdo con la Teoría de la Relatividad, ese Tiempo de 2,2 microsegundos para el muón a altísima velocidad, “se ha alargado” con respecto al nuestro, que estamos quietos al lado del gran anillo del CERN, y se ha convertido en un Tiempo (para nuestro reloj en reposo) de 4,4 microsegundos. Suena extraño, pero es totalmente cierto.

Quizá usted habrá oído hablar alguna vez de la famosa “Paradoja de los gemelos”. Es una situación imaginaria, pero que responde a esta misma idea. Supongamos que hay dos gemelos A y B, que acaban de cumplir 20 años. A se queda quieto en su casa, pero B se va en una nave espacial a 260.000 km por segundo. Cuando para B han pasado otros 20 años, él tiene 40. Pero su Tiempo “se ha alargado” con respecto al de su hermano A, que estaba en reposo, por lo que para este último han transcurrido 40 años, y resulta que A tiene ya 60 años.

¿Debemos pensar que podremos envejecer más lentamente que nuestros conocidos, por el simple hecho de viajar a gran velocidad? En teoría, sí, pero…. no es lo mismo acelerar una partícula de mucho menos que una millonésima parte de una millonésima de una millonésima de gramo, durante un tiempo de solo unas pocas millonésimas de segundo (Por cierto, este proceso consume tal cantidad de energía, que cuesta imaginarla), que mantener a una persona de 80 kg (80.000 gramos), nada menos que a 260.000 km por segundo, y durante 40 años. Por supuesto, esto último no es posible.

Si usted desea conocer cuál es la fórmula que permite calcular cuánto se dilata el Tiempo cuando se alcanza una velocidad v, podrá encontrarla, por ejemplo, en:

https://es.wikipedia.org/wiki/Dilatación _del _tiempo

Algunos aviones militares pueden alcanzar una velocidad que equivale al triple de la velocidad del sonido (o sea, unos 1.200 km POR HORA, NO POR SEGUNDO). Pues bien, para quienes pilotan esos aviones, el Tiempo ni siquiera llega a “dilatarse” en una millonésima parte, lo cual es totalmente indetectable.

Para que se note algo la dilatación del Tiempo, hace falta alcanzar una velocidad muchísimo mayor. Por ejemplo, a 130.000 Km por segundo, el Tiempo se alarga tan solo en un 10 %. Para cualquier objeto de tamaño visible, por pequeño que sea, es absolutamente imposible conseguir alcanzar esta velocidad, porque se requeriría tal consumo de energía, que es hoy por hoy inviable. Por esa razón ha tardado la Humanidad tantos años en descubrir este fenómeno tan extraño. ¿Pero será factible en un futuro? No parece probable que lo lleguemos a ver nosotros.

Autor : Enrique Garralaga Robres.

Nota : El proximo domingo 6 de febrero les ofreceremos la segunda parte del articulo : " La duración del Tiempo, 2. ".