Bucles temporales y pliegues espaciales

Bucles temporales y pliegues espaciales

by Fred Alan Wolf

Paperback(Spanish-language Edition)

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Product Details

ISBN-13: 9788497779159
Publisher: Obelisco, Ediciones S.A.
Publication date: 04/30/2013
Edition description: Spanish-language Edition
Pages: 312
Product dimensions: 6.00(w) x 9.10(h) x 0.90(d)

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BUCLES TEMPORALES y PLIEGUES ESPACIALES

Cómo Dios creó el Universo


By Fred Alan Wolf

EDICIONES OBELISCO

Copyright © 2013 Ediciones Obelisco, S. L.
All rights reserved.
ISBN: 978-84-9777-915-9



CHAPTER 1

¿Qué es el tiempo? ¿Qué es el espacio?


«Oye, dame un poco de espacio». «Hombre, lo siento, no tengo tiempo».

Oído en un autobús en el Boulevard Geary, San Francisco


«¿Qué es el tiempo?», se preguntó una vez san Agustín de Hipona, el gran filósofo y teólogo. Y respondió: «Si nadie me lo pregunta, lo sé; pero si alguien me pide que se lo diga, no puedo».

Para muchos de nosotros, si es que alguna vez pensamos en esto, la respuesta sería: «¡No preguntes!». No ayuda apelar a expertos porque ellos tampoco saben. Se suele citar al famoso físico John Wheeler diciendo: «¿Deberíamos estar preparados para ver algún día una nueva estructura para los fundamentos de la física que elimine el tiempo? ... Sí, porque el "tiempo" está en problemas».

Albert Einstein señaló: «La distinción entre pasado, presente y futuro es sólo una ilusión, aunque es una ilusión persistente».

A lo que san Agustín podría haber respondido (aunque dijo estas palabras cientos de años antes que Einstein naciera): «¿Cómo pueden existir el pasado y el futuro cuando el pasado ya no es y el futuro todavía no es? En lo que respecta al presente, si fuera siempre presente y nunca se moviera para convertirse en pasado, no sería tiempo, sino eternidad».


Trazando una línea en las arenas del tiempo

Quizás siempre nos hemos preguntado: «¿Qué es el tiempo?». Bueno, como puedes ver, en realidad nadie sabe qué es el tiempo. Nadie puede explicar qué es en términos de algo que, en sí mismo, no esté relacionado con el tiempo. Por ejemplo, todos tenemos relojes, sean digitales o el antiguo reloj de esfera con una aguja para las horas, otra para los minutos y posiblemente otra para los segundos. Nos referimos a nuestro reloj siempre que queremos saber qué hora es. Pero ¿qué significa eso en realidad? Significa que queremos comparar la posición de las agujas del reloj o de las indicaciones digitales con algunos hechos que están sucediendo, han sucedido o creemos que sucederán. Significa que queremos establecer una referencia entre el indicador del reloj y nuestras experiencias en el mundo: las que han ocurrido, están ocurriendo o creemos que van a ocurrir.

Ves el nudo imposible en que me he enredado al hablar del tiempo. No puedo hacerlo sin usar el concepto en sí mismo: ya me he descubierto en un bucle temporal de lenguaje circular. Para salir de ese bucle, los físicos describieron el tiempo como una dimensión del espacio. Esa idea prendió poco después y pronto todos aprendimos a pensar en el tiempo del mismo modo. En suma, el tiempo lineal «como una flecha» se convirtió en la perspectiva de sentido común en la ciencia moderna y en la vida.


Sentido poco común sobre los hechos y el tiempo que es espacio

¿Realmente el tiempo es una flecha? En la vida diaria, dividimos el tiempo en tres: pasado, presente y futuro. La estructura gramatical de nuestra lengua gira en torno de esta distinción fundamental. Conjugamos los verbos de este modo, por ejemplo: tengo, tuve y tendré, o fui, soy y seré.

Nuestra simple experiencia de vida nos dice que la realidad está asociada con el momento presente. Tal vez sea mejor decir que a lo que nos referimos por el momento presente está marcado por la ocurrencia de un hecho consciente, acompañado habitualmente de un acto de consciencia percibido, llamado «hecho de conocimiento». Considero este acto como un «acto fundamental de tabulación consciente». Inserto la palabra tabulación con el sentido de «poner en forma de tabla» o «poner en un orden asignable».

Para ser consciente de algo, no sólo tenemos que tener un dato sensorial, sino que tenemos que percibir cuál fue nuestro dato sensorial. Para tener la percepción de una cosa, necesitamos, a su vez, tener un recuerdo de la cosa con qué compararla. Luego tabulamos o ponemos en un orden temporal el dato sensorial y la cosa recordada. En suma, no puede haber un hecho objetivo a menos que haya uno subjetivo.

Habitualmente, ponemos los hechos de nuestra vida en una tabla que llamamos orden temporal, que tiende a comparar los momentos instantáneos de nuestra vida con momentos por venir o con aquellos que han pasado. Por ejemplo, decimos: «Estamos aquí, ahora, o nos encontraremos allí, luego». ¿Cómo lo sabemos? Simplemente porque podemos mirar a nuestro alrededor y ver si donde estamos es el mismo lugar o es diferente de donde estábamos o donde esperamos estar. A esto es a lo que me refiero por un hecho, y ahora puedes usar la palabra «hecho» en cualquiera de los dos sentidos pretendidos o en ambos simultáneamente, como James Joyce usó muchas palabras en su gran libro Finnegans Wake.

Algunos filósofos dicen que lo único que tenemos es el «ahora» y todo lo demás no es presente porque o ya pasó o todavía no ocurrió. Pensamos en el pasado como algo que dejó de existir, mientras que el futuro es aún más enigmático, sus detalles todavía no se han formado. En esta simple imagen, el «ahora» de nuestra conciencia se desliza hacia adelante, trasformando los eventos que estaban en su momento en el informe futuro en la realidad concreta pero fugaz del presente, y de allí relegándolos al pasado fijo.

Por muy obvia que pueda parecer esta descripción del sentido común, está seriamente en desacuerdo con la física moderna. La sorprendente afirmación de Einstein, citada al comienzo de este capítulo, sobre la persistente ilusión del tiempo surge directamente de su teoría de la relatividad especial, que niega todo significado absoluto y universal al momento presente. Según esta teoría, la simultaneidad es relativa, lo que significa que depende del punto de vista de uno, y nada puede vencer a la luz cuando surca el universo a toda velocidad, fluyendo siempre hacia adelante a una única velocidad más allá del punto de vista del observador (es decir, sin importar lo rápido o en qué dirección vaya).

Dos eventos que ocurren en el mismo instante cuando son observados desde un punto de vista se verán que ocurren en dos momentos diferentes cuando se observan desde otro punto de vista, siempre que el segundo observador se esté moviendo en relación con el primero. Este capítulo explica cómo funciona esto.


La dimensión popular del tiempo

Consideremos los hechos de nuestra vida como observados desde nuestro propio punto de vista. Deseamos comparar, digamos, estos tres eventos que en líneas generales llamamos pasado, presente y futuro. ¿Cómo debemos comparar los tres? Por lo general, tenemos que ponerlos en algún tipo de orden, uno detrás de otro. Tenemos que referir estos eventos a algo que todos tomamos –de acuerdo con lo que nos indica el sentido común– como reales: el tiempo en un reloj. Según los físicos y especialmente el maestro de Einstein, Hermann Minkowski, debemos organizar estos eventos poniéndolos en una línea que llamamos la línea de tiempo o la flecha del tiempo.

Antes de hablarte del tiempo lineal, déjame que te cuente un poco sobre Hermann Minkowski, el hombre que descubrió el espacio-tiempo y su visión. Ésta surgió directamente de la geometría de la escuela secundaria. Minkowski era uno de los maestros de Einstein en la Eidgenossische Technische Hochschule (ETH, Escuela Politécnica Federal) en Zúrich, Suiza. Justo un año antes de su temprana muerte, a los 44 años en 1909, Minkowski dio probablemente la primera conferencia popular sobre la teoría de Einstein en la que usó su ahora famoso diagrama de espaciotiempo. Lo hizo ante la Deutsche Naturforscher und Artzte (la sociedad de filósofos y físicos alemanes), un organismo usado por los científicos para divulgar las ideas de sus disciplinas individuales a una audiencia más amplia. La charla divulgativa de Minkowski se tituló simplemente «Espacio y tiempo».


Cómo el tiempo puede ser visto como la cuarta dimensión

Los comentarios iniciales de Minkowski, pronunciados en 1908, todavía conservan un tono de verdad. Dijo (traducido, por supuesto):

Caballeros, las ideas de espacio y tiempo que quiero desarrollar ante ustedes crecieron en el terreno de la física experimental. Allí radica su fuerza. Su tendencia es radical. A partir de ahora, el espacio en sí mismo y el tiempo en sí mismo deben hundirse en las sombras, mientras sólo una unión de ambos mantiene la independencia.


Probablemente nadie más que Minkowski creó el mito de Einstein. Fue en gran medida responsable de la fama temprana que Einstein tuvo en Alemania, porque la gente fue capaz de entender la extraña y nueva teoría de la relatividad especial sin las ecuaciones matemáticas, observando los diagramas de Minkowski. A partir de estos diagramas construidos geométricamente, la ecuación de Einstein se convirtió en un conjunto de relaciones geométricas simples, no más difíciles de entender que el teorema de Pitágoras. El mismo Einstein describió así la contribución de Minkowski: «La provisión de ecuaciones en las que las leyes especiales de la relatividad adquieren una nueva forma donde la coordenada del tiempo tiene exactamente el mismo rol que las tres coordenadas del espacio».


La línea de tiempo

¿Qué significa que el tiempo tiene el mismo rol que el espacio? Significa dibujar puntos que representan eventos de nuestro interés en un trozo plano de papel como haríamos en un mapa para indicar dónde hemos estado, dónde estamos y adónde estamos yendo. El mapa común suele contener ciudades y pueblos conectados por caminos y autopistas, de modo que estos puntos son una buena indicación de nuestra ubicación mientras viajamos de un lugar a otro.

En un mapa del espacio-tiempo de Minkowski, se usa una dirección espacial para referirse a una «dirección del tiempo». Los físicos, en especial los que trabajan con partículas de alta energía, tienden a ver la dirección del tiempo como señalando hacia el norte o hacia arriba de la hoja de sus mapas. El sur, por supuesto, señalaría en la dirección opuesta, es decir, hacia el pasado, de modo que el norte señala el futuro. Luego trazan una flecha vertical en la hoja y la llama la flecha del tiempo o simplemente la línea de tiempo de los eventos involucrados. Para que haya un evento, tenemos que tener algo que sucede y un observador de lo que sucede. El simple mapa del gráfico 1a muestra tres eventos de este tipo en la vida de una persona. Creo que todos estaríamos de acuerdo en que cuando recordamos o nos miramos en viejas fotografías, vemos cierta evidencia «objetiva» de que en realidad éramos como nos recordamos o como nos vemos en esas viejas fotos. Por lo general, también nos acordamos de dónde estábamos cuando recordamos los hechos que nos interesan. La mayoría de nosotros organiza los eventos del pasado, el presente y el futuro en esta forma lineal, a menudo refiriéndose tanto a cuándo como a dónde ocurrieron. Por lo general, comparamos hechos del pasado o del presente que nos conciernen con otros acerca de los que todos estamos de acuerdo que sucedieron. Por ejemplo, suponiendo que tienes edad para recordar esto, ¿dónde estabas cuando te enteraste del asesinato del presidente Kennedy? Yo recuerdo dónde estaba, aunque no recuerdo dónde estuve ningún día una semana antes o después.


Mezclando el espacio y el tiempo

A menudo mezclamos espacio y tiempo cuando estamos viajando. Por ejemplo, cuando hablamos de ir en coche a la ciudad o viajar de una ciudad a otra, a menudo respondemos cuando nos preguntan cuán lejos está: «Está sólo a una hora en coche» o algo equivalente. ¿Qué queremos decir? Queremos decir que la distancia entre dos ciudades es de aproximadamente entre 90 y 100 km, suponiendo que vamos por la autopista a 90 o 100 km por hora.

En otras palabras, nos referimos a la constancia o relativa constancia de la velocidad del auto cuando conducimos por la autopista. Cuando decimos que una ciudad está a dos horas en coche, pero a sólo treinta minutos de avión, nos referimos al hecho obvio de que, cuanto más rápido uno va de un lugar a otro, menos tiempo tarda en recorrer esa distancia. Claramente, no estamos diciendo que la distancia sea en realidad menor cuando volamos que cuando conducimos. Por extraño que parezca, nuestra experiencia de sentido común al recorrer esa distancia resultará ser correcta de un modo muy inesperado. La distancia se acorta para nosotros cuanto más rápido vayamos. Y así el tiempo que viajamos es, como corresponde, menor.

De hecho, cuando comparamos cuán largo fue un viaje para un objeto que se mueve de acuerdo con nuestros relojes y con los usados por un observador en movimiento, también encontramos en la teoría de la relatividad especial que los relojes del observador en movimiento funcionan aparentemente más despacio que los nuestros.

Quiero explicar esto sin usar ninguna ecuación, sólo mostrándote algunos mapas de espacio-tiempo. Puedes considerarme un puntilloso de los detalles, pero creo que, si eres paciente al leer todos los detalles de este material, eso te ayudará en verdad a entender de qué se trata la teoría de la relatividad especial y a darte una nueva comprensión de la naturaleza del tiempo.

Tanto la dilatación del tiempo (la disminución del ritmo del tiempo de un reloj en movimiento cuando es percibido por un observador inmóvil) como la contracción del espacio (el acortamiento de un metro en movimiento, por ejemplo, cuando es percibido por un observador inmóvil), aunque parecen un sinsentido poco común, en realidad son hechos. Observar cómo ocurren diferentes experiencias de viaje nos permite obtener una ventaja significativa en la comprensión de cómo surge el concepto de espacio-tiempo y cómo podemos aprender de qué trata en realidad la teoría de la relatividad especial de Einstein. Ah, ya que estamos, esta pequeña lección será valiosa cuando aprendamos sobre los bucles temporales, los pliegues espaciales, los polos de energía, las partículas semejantes a postes de barbería, y las historias plegadas de los capítulos siguientes.

En el gráfico 1b, vemos un mapa de algunos eventos significativos marcados por el cruce de tres líneas en el evento llamado 0. La línea vertical hacia arriba de la hoja representa la línea de tiempo de un individuo que se queda en casa en la cual se presentan los eventos que marcan su pasado, su presente y su futuro. Aquí vemos quizás sesenta años de su vida desde su concepción y su etapa de bebé que gatea, hasta el tipo canoso que está sentado en un sillón. Marcamos su historia en la casa como la línea de tiempo 1.

Cruzando su línea de tiempo, está la de otra persona, otra flecha de tiempo. Esta segunda línea, que corre en ángulo respecto de la primera, también marca algunos eventos y aunque no corre verticalmente, sigue siendo una línea de tiempo, una flecha de tiempo a la que llamamos línea de tiempo 2.

¿Qué indicaría una línea de tiempo inclinada de este modo? Para que nos lo diga, necesitamos otra línea de referencia, una tercera que corra a través de la página en ángulo recto respecto de la primera. Esta tercera línea indica eventos que se extienden en el espacio, pero que ocurren, sin embargo, en un solo momento de tiempo.

Llamamos a ésta una línea de ahora. Si ponemos la línea en el diagrama como se muestra, indica todos los hechos que suceden en el espacio precisamente al mismo tiempo: el presente, llamado habitualmente ahora. Si ponemos otras líneas de puntos en el mapa, paralelas a esta línea de ahora, representan otros «ahoras», anteriores o posteriores a la línea de ahora mostrada.

Para asegurarnos que estamos refiriéndonos al sentido de tiempo de la persona que se queda en su casa, llamamos a esta línea de ahora como ahora 1 para indicar que así es como la persona 1 «piensa» sobre el tiempo y piensa sobre otros eventos posibles que diría que están sucediendo simultáneamente a su ahora. Del mismo modo, las dos líneas de puntos horizontales indican otros dos ahoras, uno en el futuro y otro en el pasado con respecto a la línea de ahora en negro que se refiere a todos los eventos que suceden al mismo tiempo que el evento 0.


(Continues...)

Excerpted from BUCLES TEMPORALES y PLIEGUES ESPACIALES by Fred Alan Wolf. Copyright © 2013 Ediciones Obelisco, S. L.. Excerpted by permission of EDICIONES OBELISCO.
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Table of Contents

Contents


Agradecimientos, 7,

Prefacio, 9,

Introducción, 11,

Capítulo 1. ¿Qué es el tiempo? ¿Qué es el espacio?, 21,

Capítulo 2. Hasta que las velas no ardan, 49,

Capítulo 3. ¿Qué es la materia?, 63,

Capítulo 4. Pliegues espaciales, zigzags, inversiones del tiempo y energía negativa, 79,

Capítulo 5. Siguiendo el rastro de los pliegues y los bucles, 97,

Capítulo 6. ¿Qué es una historia plegada?, 111,

Capítulo 7. Propagadores y polos de energía, 123,

Capítulo 8. Por el camino de baldosas amarillas a los almuerzos no gratuitos, 161,

Capítulo 9. Propagadores sin espín, 183,

Capítulo 10. Propagadores de espín ½, bucles temporales y pliegues espaciales, 215,

Capítulo 11. Sombras de tiempo, espacio, materia y mente: una conclusión, 227,

Notas, 255,

Glosario, 279,

Bibliografía, 301,

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