“El tiempo fluye de manera distinta en diferentes regiones del universo”: Guido Tonelli, el famoso físico italiano que estudia el flujo del pasado, el presente y el futuro

En su libro Tiempo: el sueño de matar a Chronos, el físico italiano Guido Tonelli parte de la observación de la realidad inmediata que nos rodea, visible a nuestros ojos, de la exploración tanto de objetos astronómicos colosales como de lo muy, muy pequeño, buscando entender cómo funciona el flujo del pasado, presente y futuro.

“Consideramos el tiempo como un concepto abstracto porque somos objetos macroscópicos, viviendo en una especie de ‘mundo intermedio’, en el que el reloj parece fluir perfectamente y de la misma forma para todos”, dice Tonelli, en entrevista con BBC News Brasil.

“Fenómenos muy peculiares ocurren cerca de grandes masas, como estrellas y agujeros negros, en cuyo entorno el espacio-tiempo se deforma y uno puede tener la impresión de que el tiempo pasa mucho más lento. De la misma forma todo es diferente en el mundo microscópico, el de los fotones, electrones y muones”.

La lectura lleva al lector a imaginarse en estas realidades en las que no parecen aplicarse las mismas leyes naturales a las que estamos acostumbrados, las de la física clásica fundada por Isaac Newton a partir de estudios pioneros de la fuerza de la gravedad. Al observar tanto los cuerpos gigantescos que pueblan el universo como los fenómenos que ocurren a escalas subnucleares, el pasaje armonioso del pasado al presente y al futuro se distorsiona, se hace añicos y se licua.

“El espacio y el tiempo se nos presentan como un par inseparable; no es un concepto abstracto, sino una sustancia material”, escribe el autor. El discurso de Tonelli se pone del lado de la mecánica cuántica y la relatividad, ciencias fundadas a principios del siglo pasado por nombres que ahora son icónicos, como el alemán Albert Einstein (1879-1955), el danés Niels Bohr (1885-1962) y el austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961), tres premios Nobel por sus contribuciones en el campo que condujo a cambios en la forma en que percibimos el tiempo.

Esto quiere decir que Tonelli defiende, a través de la exposición de descubrimientos y experimentos científicos, la teoría de que el tiempo es, en sus palabras, un elemento material que “ocupa todo el universo, que vibra, oscila y se deforma”. Es decir, no es un concepto creado por nosotros los humanos cuando creamos calendarios y similares. El espacio-tiempo, para la física moderna, corresponde a una especie de campo que permea todo el cosmos.

Donde el tiempo pasa más lento

En su libro, el físico italiano, profesor de la Universidad de Pisa, no presenta teorías nuevas. Como en su obra anterior, “Génesis: la historia del universo en siete días”, publcada en 2019, la habilidad de Tonelli radica en conducir al lector a través de la evolución de la comprensión que se tiene sobre una cuestión fundamental de nuestra existencia, no en revolucionar las ciencias con propuestas teóricas disruptivas.

Si en “Génesis” presentó los conceptos más modernos de la física para responder a la pregunta “¿cómo empezó todo?”, en “Tiempo” la reflexión gira en torno a las preguntas fundamentales de “¿qué es el tiempo?” , “¿seremos capaces de derrotarlo algún día?”, “realmente existe o es solo una ilusión?”.

“El tiempo es una sustancia, un elemento material”, dice el científico. “En nuestra vida cotidiana no vemos oscilar el espacio-tiempo. Pero la verdad es que el tiempo fluye de manera distinta en diferentes regiones del universo, ya que depende de la ubicación, en particular de la cantidad de masa alrededor...” Tonelli es adepto a las alegorías. En el libro, imagina a físicos viajando hacia un agujero negro supermasivo.

Uno de ellos va en una nave a una distancia segura del agujero negro. La otra nave espacial, sin embargo, tiene la audacia de aventurarse a cruzar el límite del agujero negro, conocido con el término “horizonte de eventos”. Este segundo científico, por tanto, se adentra en este fenómeno cósmico.

Al cruzar el horizonte de eventos, el tiempo parece seguir transcurriendo con normalidad para quienes se encuentran dentro de la nave. Sin embargo, si estos científicos transmitieran una señal de radio a sus colegas en la otra nave espacial, pasaría una eternidad antes de que se recibiera el mensaje.

En referencia al mundo exterior, mientras pasan unos segundos dentro del agujero negro, podrían pasar siglos e incluso milenios para alguien que esté, por ejemplo, en la Tierra. “Al lado de los cuerpos supermasivos, el tiempo viaja proporcionalmente mucho, mucho más lento”, explica Tonelli a BBC Brasil. “En teoría, solo los tecnicismos nos impiden duplicar el tiempo a nuestro favor. Estoy seguro de que lo haremos algún día”.

Tonelli relata cómo percibía el público a los físicos pioneros de los estudios de mecánica cuántica como Einstein: “En aquella época de la primera década del siglo pasado, estos científicos se hacían preguntas que, a los ojos del sentido común, parecían inútiles, como ‘¿por qué el fotón viaja a la velocidad de la luz, pero no más rápido?’. El mundo, sin embargo, estaba preocupado por otros temas, como el hambre y la inminencia de la Primera Guerra Mundial”. Tonelli defiende cómo estas bases científicas llevaron al desarrollo de innovaciones como los teléfonos móviles, los satélites, los rayos X y la energía nuclear.

Como investigador, el físico italiano tiene experiencia liderando equipos en el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas ubicado bajo tierra en la frontera franco-suiza. Tonelli era uno de los principales científicos en ese lugar cuando se anunció el descubrimiento del bosón de Higgs, detectado en 2012.

“Cuando hay un descubrimiento científico de peso, nuestro mundo no cambia inmediatamente. Décadas después, sin embargo, ese mismo hallazgo suele conducir a revoluciones tecnológicas”, afirma Tornelli. “Con la confirmación del bosón de Higgs ahora estamos seguros de que la masa de los objetos, ya sea estrellas o nuestro cuerpo humano, no es una certeza absoluta. Depende de la existencia de un campo, formado por los bosones, y que en teoría puede manipularse”, añade el físico. “Imagino que este descubrimiento podría conducir a un progreso increíble”.

La NASA, la agencia espacial de Estados Unidos, tiene un sitio web, Nasa Spinoff, que recopila los avances tecnológicos presentes en la vida cotidiana y que tienen su origen en la ciencia espacial realizada en sus laboratorios, resultado directo de la evolución de la física cuántica.

Se enumeran más de 2000 productos, desarrollados desde 1976, en áreas como agronomía, transporte, generación de energía, medicina y tecnologías de la información, entre otras.

El origen del tiempo

Los antiguos griegos veían a Chronos (una deidad que personificaba el tiempo) como un titán. El gigante devoraba a sus propios hijos por temor a una profecía según la cual uno de ellos lo destronaría. Pero uno de los hijos, Zeus, engañó al padre, quien comió una piedra envenenada. De esa forma Zeus mató a Chronos, el tiempo, y se hizo inmortal.

“En el pasado, el ser humano se veía a sí mismo como un ser frágil en medio de un cosmos eterno, compuesto por el Sol, las estrellas, los planetas, las divinidades inmortales”, dice el autor de “Tiempo”. “Hoy sabemos que todo tiene un final. La energía del Sol, por ejemplo, se agotará dentro de unos miles de millones de años y nuestra estrella morirá”.

Hace siglos, no teníamos las herramientas para medir con precisión distancias y pasos de tiempo que eran demasiado pequeños o demasiado grandes. La civilización recurrió así a la mitología y a la religiosidad. Según la narración de la Biblia, por ejemplo, la creación del mundo habría tenido lugar el 6 de octubre de 3761 a. C.

Hoy la ciencia concluyó que nuestra especie, la humana, surgió en África hace unos 300.000 años, como descendientes de otros primates. Vivimos en la Tierra, un planeta que surgió hace 4500 millones de años en el Sistema Solar. Todos habitamos el mismo universo, que comenzó en una gran expansión, el Big Bang, hace 13.800 millones de años.

“El espacio-tiempo, como campo y sustancia, habría nacido junto con el surgimiento de la masa y la energía en el cosmos”, agrega Tonelli.

¿Qué es el tiempo?

En su nuevo libro, el físico italiano no intenta una definición precisa de lo que es el tiempo, más allá de señalarlo como una sustancia y como parte de un campo omnipresente. Sin embargo, hace referencias a científicos que exploran las teorías más modernas de la mecánica cuántica sobre el tema, como su compatriota y también físico, Carlo Rovelli.

Autor de bestsellers de divulgación científica, como “Siete breves lecciones de Física”, de 2015, en el mundo académico Rovelli, ahora de 66 años, es venerado por su investigación fundamental sobre la existencia de lo que él llama “gravedad cuántica de loop o bucle”.

“Las teorías cuánticas se convertirán en parte de nuestra comprensión básica del mundo. Sin embargo, llevará tiempo para que eso suceda, ya que tomó más de un siglo que aceptaran el modelo heliocéntrico de Copérnico”, dijo Rovelli en una entrevista con la revista Crusoé en diciembre, con motivo del lanzamiento en Brasil de su último libro, El abismo vertiginoso.

Rovelli es comparado frecuentemente por la prensa con el físico inglés Stephen Hawking (1942-2018), debido al éxito de sus obras de divulgación científica además de sus estudios propios junto a colegas de la mecánica cuántica. Este físico también es conocido por su visión única sobre las propiedades del tiempo.

Rovelli saltó a la fama en 2012 por comenzar una charla en un evento TEDx con la declaración “el tiempo no existe”. Pero, sí afirma creer en la existencia del tiempo. Simplemente no el tiempo al que estamos acostumbrados, con días, semanas y meses del calendario. “Lo que llamamos tiempo no funciona como una característica real del universo”, dijo.

En otro de sus libros, “El orden del tiempo”, de 2017, Rovelli explora las concepciones que ya tenía la humanidad sobre este elemento crucial de la realidad: desde Newton, quien teorizó dos formas de tiempo, y Einstein, para quien el espacio-tiempo resultaría de deformaciones del campo gravitatorio, hasta el estado actual de las investigaciones.

Para los científicos de la rama de Rovelli - cuyas teorías son reflejadas en los capítulos finales de Tiempo, en los que se abordan cuestiones sobre la entropía del universo- el tiempo es un elemento térmico.

En lugar de una medida cronológica, como se calcula en los calendarios, sería una variable resultante de la creciente entropía del cosmos, a lo largo de sus 13.800 millones de años de existencia.

El final de todo

El subtítulo del libro de Tonelli, El sueño de matar a Chronos, hace referencia al deseo de vencer la mortalidad. Es una analogía con el mito griego que narra cómo Zeus alcanzó la divinidad envenenando al titán Chronos, su padre. Sin embargo, a pesar de creer en la posibilidad de doblar y manipular el campo del espacio-tiempo, el autor no ve ninguna posibilidad de superar la mortalidad, como hizo Zeus.

“Nada es eterno, toda estructura de materia, sea un ser humano, una estrella o una galaxia, es intrínsecamente frágil”, afirma el autor. “Tarde o temprano, todo termina”. Mientras que las partículas elementales, como el bosón de Higgs, tienen una duración muy corta, de ínfimas fracciones de microsegundos, las estrellas, los planetas y las galaxias permanecen en el cosmos durante miles de millones de años.

Pero, al final, como teoriza la física moderna, incluso el universo algún día llegará a su fin. Guido Tonelli defiende una teoría de la física moderna que ve al cosmos encerrándose en total oscuridad y frío. Según esta tesis, la expansión cósmica, iniciada con el Big Bang, no cesará hasta que se rompa el propio campo del espacio-tiempo. “Si la estructura del Universo ya no sustenta el espacio-tiempo, entonces será el verdadero fin de los tiempos, un Apocalipsis, pero contado por la física cuántica”, concluye.

*Por Filipe Vilicic

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