¿Qué es el tiempo? ¿Realmente ralentiza la gravedad al tiempo?

La pregunta por la naturaleza del tiempo a desvelado por siglos a filósofos y científicos por igual.

Por tanto, pretender tener una respuesta clara a esta pregunta es pecar de soberbia o, simplemente, de ingenuidad.

Sin embargo, tenemos una gran ventaja sobre aquellos que, como San Agustín de Hipona, todo lo que tenían para decir sobre la naturaleza del tiempo era: "Si nadie me lo pregunta, lo sé; pero si quiero explicárselo al que me lo pregunta, no lo sé".

Y la ventaja es que, a principios del siglo XX, hubo una pléyade de matemáticos y físicos geniales que supieron interpretar unas ecuaciones que relacionaban las velocidades relativas de los cuerpos con el ritmo del paso del tiempo, proponiendo así, por primera vez, la noción de que el tiempo (más allá de que sigamos sin poder definirlo) tiene la característica de poder transcurrir a diferentes ritmos para diferentes observadores, algo impensable hasta ese momento.

Me refiero a las transformaciones de Lorentz (que constituirían el núcleo de la relatividad especial) y, entre los físicos y matemáticos que nos legaron una nueva interpretación de esas ecuaciones, habría que mencionar, sobre todo, a Einstein y a su ex profesor de matemáticas, Hermann Minkowski.

Einstein nos dio algunas pistas para avanzar en la comprensión del tiempo en su relatividad especial (del año 1905) y, superándose a sí mismo, otra gran ayuda cuando, a fines de 1915, presentó su teoría general de la relatividad.

Minkowski, por su parte, trató matemáticamente al tiempo como a una dimensión más dentro de un universo de cuatro dimensiones, algo que tomó por sorpresa al propio Einstein que, al enterarse de la formalización cuatridimensional de su relatividad llegó a decir: "desde que los matemáticos se han apoderado de mi teoría, ni yo mismo la entiendo".

Pero esa incomprensión sería pasajera y luego Einstein usaría profusamente el enfoque de Minkowski para avanzar en su teoría.

Por eso es que tenemos una gran ventaja respecto de generaciones anteriores (como la de San Agustín, un hombre, al fin y al cabo, del siglo V d.C.).

Y no solo con respecto a él, sino con respecto a filósofos como Immanuel Kant, que consideraba al tiempo como una "Intuición Pura" (al igual que el espacio), esto es, como una característica de nuestro aparto psíquico y, como tal, no pasible de variar en su ritmo debido a circunstancias como grandes velocidades relativas entre móviles o diferencias en la intensidad de los campos gravitatorios.

Porque hoy sabemos, más allá de toda duda, que tal diferencia en el fluir del tiempo, es un hecho (gracias a relojes atómicos ultra precisos capaces de detectar diferencias de velocidades en el paso del tiempo producidas por variaciones de altura de ¡pocos milímetros!

Ahora bien, que Minkowski haya tratado al tiempo como un parámetro más a semejanza de las tres dimensiones espaciales, no significa que esa otra dimensión no tenga características muy especiales.

Por caso, en las otras direcciones podemos elegir movernos o permanecer inmóviles, pero permanecer inmóviles no nos es posible en la dirección temporal (con la posible excepción de lo que ocurra más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro).

Por otra parte, tiene un solo sentido, como explico con un gráfico en:

Allí propongo que, como sostenía Kant, el tiempo es, de alguna forma, un producto de nuestra mente. En efecto, si estuviésemos en un astro de masa enorme, el tiempo pasaría, respecto del tiempo terrestre, más lentamente.

Pero (y creo que estaremos de acuerdo en esto) nosotros allí no percibiríamos ningún cambio; veríamos a las agujas de nuestro reloj moverse como siempre.

¿Por qué?

Porque, aunque se muevan más lento que las manecillas de los relojes terrestres, ese enlentecimiento también nos afectaría sobre a, con la consecuencia de que seríamos incapaces de notar el cambio.

En este sentido podemos decir que Kant tenía razón.

Pero, sin duda, se equivocaba al suponer que el tiempo que marcan los relojes es el mismo para todos a lo largo y ancho del universo.

Es decir, hay un hecho físico objetivo (el paso del tiempo) pero nuestra mente no habría evolucionado para reflejar ese hecho de una manera fidedigna.

Me explico.

Pensemos en un avión. Supongamos que estuviera provisto de un sensor que mide la velocidad del aire. Marcará 0 km/h cuando el avión se encuentre en un hangar y 900 km/h cuando haya alcanzado su altura de vuelo y, claro, todos los valores intermedios al ascender y descender.

Ahora supongamos que ese avión emprende un vuelo de millones de años y que durante todo el vuelo el sensor quedase fijo en 900 km/h (porque esa es la velocidad del avión respecto del aire).

Y supongamos también que, en algún momento de ese viaje casi eterno, el sensor se estropeara.

Tal vez el técnico encargado de repararlo se dijera: es muy difícil reparar el sensor con el avión en vuelo y, además, no tiene demasiado sentido porque siempre muestra el mismo dato: 900 km/h.

Haré lo siguiente, fijaré su aguja en 900 km/h y asunto resuelto, en la medida que el avión siga moviéndose como lo viene haciendo desde hace tanto, no habrá ningún problema.

Y, se me ocurre, tal vez la evolución haya operado con nuestro sentido del tiempo como ese técnico lo hizo con ese sensor.

¿Para qué dotarnos de un sentido absoluto del paso del tiempo, de algo que nos permitiera decir (de estar en un astro de masa enorme): ¡cómo se nota que el tiempo pasa más lento aquí! si eso no ocurrirá nunca, ni en millones de años?

Es decir, habría un hecho físico real, el ritmo del paso del tiempo no es el mismo en todas partes, pero nosotros (por vivir en un medio en dónde esas diferencias de velocidad temporal son, en la práctica, inexistentes) habríamos evolucionado para "sentir" un flujo temporal único, que ya no guarda relación con el verdadero flujo temporal, de la misma forma que ese sensor "reparado" ha dejado de ser un verdadero sensor, porque sería incapaz de reflejar algún cambio que hubiera en la velocidad del aire.

Ahora bien, cabe la pregunta, ¿cuál sería el hecho objetivo que nuestro (imperfecto) sentido del paso del tiempo reflejaría?

En mi opinión, nada menos que la expansión acelerada del universo en una dirección extra, la dirección temporal.

En efecto, si consideramos al espacio-tiempo de Minkowski como algo más que una representación matemática de la teoría de la relatividad y lo concebimos como la forma real del universo, nuestra forma de concebir el tiempo, sería la forma en que hemos evolucionado para interpretar un movimiento en una cuarta dirección espacial.

Y es que, al fin y al cabo, lo único que nos importa de ese movimiento desde el punto de vista de nuestra supervivencia es saber calcular cuánto se ha avanzado partiendo de cierto lugar. Pero para eso no hacen faltan reglas, alcanza con relojes.

P.D.

Me olvidaba, en mi opinión no es exactamente la gravedad lo que ralentiza el paso del tiempo sino la masa. En la práctica es lo mismo ya que, a más masa, más gravedad (y más dilatación temporal).

Pero para responder exactamente a la pregunta diría que la inercia es responsable de esa dilatación. ¿Por qué?

Porque el ritmo temporal (la velocidad a la que se mueven las agujas de los relojes, dependiendo de su ubicación respecto de un cuerpo de gran masa) sería la manifestación de la aceleración que está recibiendo ese reloj en la dirección temporal.

Y es menor en los cuerpos pesados pues su gran inercia se opone a esa aceleración hundiendo la estructura que lo empuja en la dirección temporal y esa diferencia de avance en la dirección temporal se manifiesta como un ritmo menor en los relojes.

¿Por qué?

Bueno, antes de responder los invito a ver el siguiente vídeo:

En él podemos ver como se representa la curvatura del espacio-tiempo por medio de una membrana flexible, hundida por un objeto pesado.

Pero, en mi opinión, tal representación tendría un fallo fundamental.

¿Cuál?

Que la flexibilidad de esa membrana azul (como se aprecia) tiene un límite.

Quiero decir, si bien al principio la membrana cede ante el peso de la bola, una vez que esta alcanza cierta profundidad, deja de hacerlo, se ha perdido la flexibilidad.

¿Y cuál es el problema?

El problema es que ese no sería el caso de la "flexibilidad" del "tejido" del espacio-tiempo.

En efecto, el tejido espaciotemporal sería flexible siempre, sin un límite a partir del cual tal flexibilidad disminuyera rápidamente o se perdiera por completo. Es decir, no habría un punto a partir del cual lo elástico se volviera inelástico (como sí ocurre con esa membrana azul).

Y ese hecho, el que la flexibilidad de la estructura 3D del espacio-tiempo sea una suerte de flexibilidad infinita tiene una consecuencia: la famosa curvatura que en él producen los objetos de grandes masas no sería fija sino dinámica.

Es decir, la curvatura del espacio-tiempo se haría más y más profunda de continuo, y ese hecho explicaría por qué un reloj en la superficie terrestre marcha con más lentitud que uno que flote en el espacio, alejado de todo campo gravitatorio.

Porque el reloj en tierra, estaría recibiendo una aceleración menor (en la dirección temporal) que la experimentada por el "reloj espacial", por el sencillo motivo de que el primero (debido a la masa de la Tierra) se estaría retrasando de continuo con respecto a la estructura del espacio-tiempo libre de cuerpos pesados.