Luisber preguntó:
“Primero agradecerte la dedicación, ya que, por lo menos a mí personalmente, me han gustado tus artículos (el del universo me ha parecido el mejor :P).
Y segundo, entre toda la inmensidad de preguntas, hay una que (llámalo cortura) aún no la tengo cogida y me mosquea. Las dimensiones y las consecuencias de que existan varias me parece un tema candente por la teoría de cuerdas (o gomas elásticas o como quieran llamarlo), pero reconozco que la dimensión temporal es una que siempre me ha provocado muchas horas de mirar embobado al infinito. Y aquí llegamos (por fin!) a mi pregunta. ¿Podrías explicar la concepción científica del Tiempo como dimensión?
No sé si carece del suficiente interés, pero cuando me paro a comparar el tiempo con la manera en que intentamos concebir el espacio, pierdo la concepción de lo que es, convencionalmente hablando, en sí. Y si ya los junto, creo que me lío lo suficiente como para perderme en mundos coexistentes en diferentes tiempos y espacios a la vez (lo que se supone paralelos).
En fin ahí lo dejo.
Gracias otra vez por lo ya hecho”
El Tiempo es uno de esos conceptos que a priori tenemos muy claro qué es pero que cuanto más lo pensamos más nos damos cuenta de que es algo cuyo entendimiento se nos escapa entre los dedos. Las dimensiones siempre han sido un concepto complicado pero cuando nos referimos a la dimensión temporal y no a las espaciales las dudas se multiplican ¿Cómo es posible que el Tiempo y el espacio sean lo mismo? Es una pregunta complicada de responder, por eso la he dejado la última; porque no sé exactamente qué contar ni como contarlo. Al final he decidido hacer una pequeña introducción conceptual y contar algunos detalles de su relación con las otras dimensiones. Empecemos por el principio.
¿Qué es una dimensión? Pues depende a quien se lo preguntes. Para un matemático una dimensión es el sitio donde vive un grado de libertad, un parámetro, una variable,.. En el sentido matemático nuestro mundo tiene infinitud de dimensiones aparte de las espacio-temporales: la temperatura y la presión atmosferica son dimensiones pues pueden subir o bajar, la cantidad de personas de una ciudad es una dimensión pues puede haber más o menos, nuestra voz tiene por lo menos 2 dimensiones: volumen y frecuencia, el volumen de la tele es otra dimensión, el número de visitas que tenga este post, lo largas que tengáis las uñas o lo mucho que os apetece hacer esto o lo otro son ejemplos de dimensiones. Dependiendo la situación en la que estéis trabajando consideraréis unas u otras dimensiones y descartaréis todas las demás.
Un físico respeta la interpretación del matemático pero pone restricciones adicionales al concepto, es decir, las dimensiones del físico lo serán también para el matemático pero no todas las del matemático lo serán para el físico. Y es que es el trabajo de un físico relacionar los conceptos matemáticos con el mundo en el que vivimos, para un físico las dimensiones son el marco en el que se desarrolla la Realidad, es el lienzo en el que toda partícula dibuja su existencia y su evolución. Para un físico, en principio hay 3 dimensiones, las espaciales; es decir, alante y atrás (que será el eje x), izquierda y derecha (que llamaremos el eje y) y arriba y abaja (eje z).
¿Y el tiempo qué pinta en todo esto? Echemos un poco la vista al pasado, antes del siglo XX al tiempo se lo creía como un río de gran caudal: siempre va en el mismo sentido y a la misma velocidad da igual lo que hagas y, lo más importante, arrastra todo a su paso. Antes de 1905, el Tiempo era algo que no podiamos tocar y que era inmutable en su comportamiento, simplemente tenían que aprender a vivir con ello. Es gracioso cuando la gente habla de viajar al futuro como algo extraño e imposible ¡cuando es al contrario! Estamos permanentemente viajando al futuro, a cada momento de nuestra vida estamos viajando al futuro a una velocidad constante de 1 segundo por segundo. Seguramente lo que acabo de escribir os ha parecido una tonteria y una obviedad; eso es lo que pensó la gente en el pasado y, por eso, no se consideró al Tiempo como una dimensión porque no es algo que puedas recorrer a tu antojo como el espacio, con el Tiempo sólo puedes ir hacia delante y siempre de la misma forma. Sin embargo en 1905, a un tal Albert Einstein se le ocurrió que quizá las cosas no eran tan simples como parecían y publicó su Teoría de la Relatividad Especial.
La belleza de esta teoría es que está basada en una sóla hipótesis de extrema simplicidad: La velocidad de la luz (que llamaremos c) es una constante de la naturaleza, es decir que siempre es la misma la miremos como la miremos. Una de las implicaciones de esta hipótesis es que ningún objeto con masa puede superar esa velocidad. Pero si nosotros vamos en un coche y aceleramos, aumentamos nuestra velocidad, ¿qué pasa si vamos a una velocidad cercana a la de la luz y entonces aceleramos con nuestro coche? Pues pasan varias cosas extrañas, la primera es que casi toda la energía usada para acelerar se va a aumentar la masa del coche (ya sabéis, masa y energía son lo mismo E=mc^2); y la segunda es que el espacio y el tiempo de deforman de forma que tu velocidad apenas aumente. ¿Qué quiere decir que el espacio y el tiempo se deforman? Pues que las distancias se contraen y el tiempo se dilata (si vamos en una nave a velocidades cercanas a la de la luz, ahora nosotros estemos viajando al futuro a una velocidad de mucho menos de 1 segundo por segundo terrestre, o lo que es lo mismo, el mundo fuera de la nave viajará hacia el futuro mucho más rápido de lo que lo haces tú). Y además es que resulta que el espacio y el tiempo se deforman de una manera muy similar (con las mismas ecuaciones), esto llevo a Einstein y demás a pensar que realmente el tiempo y el espacio son realmente lo mismo. Y, de repente, simplemente considerando que el tiempo es una dimensión más (aunque un poco especial) muchas cosas empiezan a encajar perfectamente.
Y es que realmente Tiempo y Espacio son lo mismo, son lo mismo de la misma forma que la energía y la masa lo son o que los campos eléctricos y magnéticos lo son. Pero si el espacio se mide en metros y el tiempo en segundos podríais decir, y sí pero también podemos medir el tiempo en metros simplemente multiplicando los segundos por la velocidad de la luz (y esto es lo que se suele hacer en relatividad especial, 1 segundo equivale a 300 mil kilómetros). Simplemente hay dos “detallitos” que diferencian al Tiempo del Espacio: 1) El Tiempo sólo se mueve en una dirección, puedes ir en esa dirección a diferentes velocidades pero nunca puedes ir para atrás. 2) El Tiempo se comporta igual que el espacio pero de forma opuesta, cuando el Espacio se contrae, el Tiempo se dilata y al revés; para el que lo quiera saber, esto se refleja matemáticamente en que la componente temporal de la métrica de Minkowsky tiene signo opuesto al resto.
En resumen, el Tiempo es una dimensión, una especial que sólo mostrará su verdadera naturaleza cuando las cosas van a velocidades cercanas a la de la luz pero una dimensión al fin y al cabo. Y esto tiene una gran importancia para poder entender el mundo en el que vivimos