El tiempo es familiar para todos, pero es difícil de definir y comprender. La ciencia, la filosofía, la religión y las artes tienen diferentes definiciones de tiempo, pero el sistema de medición es relativamente consistente.
Los relojes se basan en segundos, minutos y horas. Si bien la base de estas unidades ha cambiado a lo largo de la historia, remontan sus raíces a la antigua Sumeria. La unidad de tiempo internacional moderna, la segunda, se define por la transición electrónica de la átomo de cesio. Pero, ¿qué es exactamente el tiempo?
Los físicos definen el tiempo como la progresión de eventos del pasado al presente hacia el futuro. Básicamente, si un sistema no cambia, es intemporal. El tiempo puede considerarse como la cuarta dimensión de la realidad, utilizada para describir eventos en el espacio tridimensional. No es algo que podamos ver, tocar o probar, pero podemos medir su paso.
Las ecuaciones físicas funcionan igualmente bien si el tiempo avanza hacia el futuro (tiempo positivo) o hacia atrás en el pasado (tiempo negativo). Sin embargo, el tiempo en el mundo natural tiene una dirección, llamada el
flecha del tiempo. La pregunta de por qué el tiempo es irreversible es una de las mayores preguntas sin resolver de la ciencia.Una explicación es que el mundo natural sigue las leyes de la termodinámica. los segunda ley de la termodinámica establece que dentro de un sistema cerrado, el entropía del sistema permanece constante o aumenta. Si se considera que el universo es un sistema cerrado, su entropía (grado de desorden) nunca puede disminuir. En otras palabras, el universo no puede volver exactamente al mismo estado en el que estaba en un punto anterior. El tiempo no puede retroceder.
En mecánica clásica, el tiempo es el mismo en todas partes. Los relojes sincronizados permanecen de acuerdo. Sin embargo, sabemos por la relatividad general y especial de Einstein que el tiempo es relativo. Depende del marco de referencia de un observador. Esto puede resultar en dilatación del tiempo, donde el tiempo entre eventos se hace más largo (dilatado) cuanto más se acerca a la velocidad de la luz. Los relojes en movimiento funcionan más lentamente que los relojes estacionarios, con el efecto cada vez más pronunciado a medida que se acerca el reloj en movimiento velocidad de la luz. Los relojes en jets o en órbita registran el tiempo más lentamente que los de la Tierra, partículas de muón decaer más lentamente al caer, y el Experimento de Michelson-Morley longitud de contracción confirmada y dilatación del tiempo.
El viaje en el tiempo significa moverse hacia adelante o hacia atrás a diferentes puntos en el tiempo, de forma muy parecida a como te mueves entre diferentes puntos en el espacio. Saltar adelante en el tiempo ocurre en la naturaleza. Los astronautas de la Estación Espacial Internacional saltan adelante en el tiempo cuando regresan a la Tierra debido a su movimiento más lento en relación con la estación.
La idea de viajando en el tiempoSin embargo, plantea problemas. Una cuestión es la causalidad o causa y efecto. Retroceder en el tiempo podría causar una paradoja temporal. La "paradoja del abuelo" es un ejemplo clásico. Según la paradoja, si viajas en el tiempo y matas a tu abuelo antes de que naciera tu madre o tu padre, podrías evitar tu propio nacimiento. Muchos físicos creen que viajar en el tiempo al pasado es imposible, pero hay soluciones a una paradoja temporal, como viajar entre universos paralelos o puntos de ramificación.
El cerebro humano está equipado para rastrear el tiempo. Los núcleos supraquiasmáticos del cerebro son la región responsable de los ritmos diarios o circadianos. Pero los neurotransmisores y las drogas afectan las percepciones del tiempo. Los productos químicos que excitan a las neuronas, por lo que disparan más rápido que el tiempo normal de aceleración, mientras que la disminución de la activación de las neuronas disminuye la percepción del tiempo. Básicamente, cuando el tiempo parece acelerarse, el cerebro distingue más eventos dentro de un intervalo. A este respecto, el tiempo realmente parece volar cuando uno se divierte.
El tiempo parece ralentizarse durante emergencias o peligro. Los científicos del Baylor College of Medicine en Houston dicen que el cerebro en realidad no se acelera, pero la amígdala se vuelve más activa. La amígdala es la región del cerebro que crea recuerdos. A medida que se forman más recuerdos, el tiempo parece agotado.
El mismo fenómeno explica por qué las personas mayores parecen percibir que el tiempo se mueve más rápido que cuando eran más jóvenes. Los psicólogos creen que el cerebro forma más recuerdos de nuevas experiencias que las familiares. Dado que se crean menos recuerdos nuevos más adelante en la vida, el tiempo parece pasar más rápido.
En lo que respecta al universo, el tiempo tuvo un comienzo. El punto de partida fue hace 13.799 millones de años cuando el Big Bang ocurrió. Podemos medir la radiación de fondo cósmica como microondas del Big Bang, pero no hay radiación con orígenes anteriores. Un argumento para el origen del tiempo es que si se extendiera hacia atrás infinitamente, el cielo nocturno se llenaría de luz de estrellas más antiguas.
¿Terminará el tiempo? La respuesta a esta pregunta es desconocida. Si el universo se expande para siempre, el tiempo continuaría. Si ocurre un nuevo Big Bang, nuestra línea de tiempo terminaría y comenzaría una nueva. En los experimentos de física de partículas, las partículas aleatorias surgen de un vacío, por lo que no parece probable que el universo se vuelva estático o intemporal. Sólo el tiempo dirá.