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10/04/2016

Fuente: http://phys.org/news/2016-02-physicists-implications-quantum-mechanics-philosophy.html

Por: Liza Zyga

Traducción: Jean Bernstein

Reproducido y difundido con propósitos de divulgación científica, sin fines lucrativos

Pese a que en teoría podría parecer posible el dividir el tiempo hasta intervalos pequeños infinitamente, físicamente el intervalo más pequeño del tiempo considerado es el tiempo de Planck, el que es aproximadamente 10^-43 segundos. Este límite significa que no es posible por dos eventos sean separados por un tiempo más pequeño que este.El tiempo de Planck o cronón (término acuñado en 1926 por Robert Lévi) es una unidad de tiempo, considerada como el intervalo temporal más pequeño que puede ser medido. Se denota mediante el símbolo tP. En cosmología, el tiempo de Planck representa el instante de tiempo más pequeño en el que las leyes de la física pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del Universo.

El tiempo de Planck representa el tiempo que tarda un fotón viajando a la velocidad de la luz en atravesar una distancia igual a la longitud de Planck. Desde la perspectiva de la mecánica cuántica, se ha considerado tradicionalmente que el tiempo de Planck representa la unidad mínima que podría medirse en principio; es decir, que no sería posible medir ni discernir ninguna diferencia entre el Universo en un instante específico de tiempo y en cualquier instante separado por menos de 1 tiempo de Planck. No obstante, las imágenes de campo profundo tomadas por el telescopio espacial Hubble en 2003 han arrojado dudas sobre esta teoría. La predicción era que las imágenes de objetos situados a muy largas distancias deberían ser borrosas. Esto se debería a que la estructura discontinua del espacio-tiempo a la escala de Planck distorsionaría la trayectoria de los fotones, del mismo modo que la atmósfera terrestre distorsiona las imágenes de los objetos situados fuera de ella. No obstante, dichas imágenes son más nítidas de lo esperado, lo que ha sido interpretado como una indicación de que el tiempo de Planck no es el intervalo más corto del Universo.

La edad estimada del Universo (4, 3 × 10^17 s) es aproximadamente 8, 1 × 1060 tiempos de Planck. En el tiempo de Planck, la luz en el vacío recorre aproximadamente 1, 62 ×10^-35 m. En otras palabras: el tiempo de Planck es la diez septillonésima parte de un segundo. El límite implica que dos eventos cualesquiera no pueden estar separados por un intervalo temporal inferior a éste. 

La principal cuestión científica del tiempo es determinar su estructura: ¿es “discreto” o “continuo”? La diferencia entre ambas opciones es abismal. 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. Pero 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. 

El tiempo podría tener la estructura de un cristal

Pero una investigación reciente, los físicos han propuesto que físicamente la medida más pequeña del tiempo podría ser realmente mucho más grande que el tiempo de Planck. En adición, los físicos han demostrado que la existencia de tal límite de tiempo altera las ecuaciones básicas de mecánica cuántica, y como la mecánica cuántica describe todos los sistemas físicos en una escala muy pequeña, esto podría cambiar la descripción de todos los sistemas de la mecánica cuántica.

Los investigadores, Mir Faizal de la Universidad de Waterloo y Universidad de Lethbridge en Canada, Mohammed M. Khalil en la Universidad de Alejandría en Egipto y Saurya Das de la Universidad de Lethbridge han publicado recientemente una investigación llamada “Cristales del tiempo, de la incertidumbre de un tiempo mínimo en The European Physical Journal C.“Podría ser posible que, en el universo, la escala mínima temporal sea mucho más grande que el tiempo de Planck, y esto podría ser probado directa y experimentalmente” dice Faizal El tiempo de Planck es tan corto que ningún experimento ha sido lo más cercano como para examinarlo directamente- las pruebas más precisas pueden acceder al intervalo del tiempo cerca de 10 a 17 segundos.

Nunca, había mucho respaldo teórico para la existencia del tiempo de Planck desde varios acercamientos a la gravedad cuántica, tales como la teoría de las cuerdas, la gravedad cuántica en bucle, y la perturbante gravedad cuántica. Casi todos de estos acercamientos sugieren que no es posible medir una cantidad más pequeña que la correspondiente a la de Planck lineal, y por consiguiente tampoco es posible medir temporalmente una cantidad más pequeña que la de Planck, desde que el tiempo de Planck está definido como el tiempo que toma la luz en viajar de una unidad de Planck lineal al vacío.

Una posible prueba involucra la medida de proporción de emisiones espontáneas de un átomo de hidrógeno . La ecuación modificada de la mecánica cuántica predice una proporción de emisiones espontánea ligeramente diferente más que predicha por la ecuación no modificada, dentro del rango de la incertidumbre. Los efectos propuestos pudieran también ser observable en las proporciones disminuidas de partículas o de núcleos inestables.

Fundamentado en su teórico análisis de emisiones espontáneas de hidrógeno, los investigadores estiman que el tiempo mínimo pueden ser ordenes de magnitud más grande que el tiempo de Planck, pero no más grande que una cierta cantidad, la cual se ajustaría por experimentos previos. Experimentos futuros podría bajar este límite del tiempo mínimo o determinar su valor exacto.Los científicos también sugieren que los cambios propuestos a las ecuaciones básicas de mecánica cuántica podría modificar la definición del tiempo. Dicen que la estructura del tiempo debería ser pensada como una estructura de cristal, consistente de segmentos discretos, regularmente repetitivos.En un nivel más filosófico, el argumento de que el tiempo es discreto sugiere que nuestra percepción del tiempo es algo que está continuamente fluyendo como una ilusión.

  • El Universo físico 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. - dice Faizal
  • "Esta propuesta hace realidad física platónica en la naturaleza”, dice, refiriéndose al argumento de Platón que argumenta que la realidad existe independiente de nuestros sentidos- “Como sea, pese a que otras teorías de idealismo platónico, nuestra propuesta podría ser experimentalmente probados y no solamente argumentado filosóficamente”

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