The earliest time measurements were observations of cycles of the natural world, using patterns of changes from day to night and season to season to build calendars. More precise time-keeping, like sundials and mechanical clocks, eventually came along to put time in more convenient boxes. But what exactly is it that we’re measuring? Is time something that physically exists, or is it just in our heads? At first the answer seems obvious— of course time exists; it constantly unfolds all around us, and it’s hard to imagine the universe without it.
Las medidas de tiempo más antiguas eran las observaciones de ciclos del mundo natural, usando patrones de cambios del día a la noche, y de temporada a temporada para construir los calendarios. Un registro del tiempo más preciso, como el reloj solar y al final los relojes mecánicos llegaron para poner al tiempo en cajas más convenientes. Pero ¿qué es precisamente lo que medimos? ¿Es el tiempo algo que existe físicamente o solo está en nuestra cabeza? En principio la respuesta parece obvia. —claro que el tiempo existe— Se despliega constantemente a nuestro alrededor, y es difícil imaginar el universo sin él.
But our understanding of time started getting complicated thanks to Einstein. His theory of relativity tells us that time passes for everyone, but doesn’t always pass at the same rate for people in different situations, like those travelling close to the speed of light or orbiting a supermassive black hole. Einstein resolved the malleability of time by combining it with space to define space-time, which can bend, but behaves in consistent, predictable ways.
Pero nuestro entendimiento del tiempo comenzó a complicarse gracias a Einstein. Su teoría de la relatividad nos dice que el tiempo pasa para todos, pero no siempre pasa al mismo ritmo para gente en diferentes situaciones, como aquellos que viajan cerca de la velocidad de la luz o que orbitan un agujero negro supermasivo. Einstein resolvió la maleabilidad del tiempo combinándolo con espacio para definir espacio-tiempo, que puede curvarse pero se comporta de maneras consistentes y predecibles.
Einstein’s theory seemed to confirm that time is woven into the very fabric of the universe. But there’s a big question it didn’t fully resolve: why is it we can move through space in any direction, but through time in only one? No matter what we do, the past is always, stubbornly, behind us. This is called the arrow of time.
La teoría de Einstein parecía confirmar que el tiempo está tejido en la tela del universo. Pero hay una gran pregunta que no resolvió por completo: ¿por qué podemos movernos por el espacio en cualquier dirección pero en el tiempo en una sola dirección? No importa lo que hagamos, el pasado está siempre, obstinadamente, detrás de nosotros. Esto se llama el arco del tiempo.
When a drop of food coloring is dropped into a glass of water, we instinctively know that the coloring will drift out from the drop, eventually filling the glass. Imagine watching the opposite happen. Here, we’d recognize time as unfolding backwards. We live in a universe where the food coloring spreads out in the water, not a universe where it collects together.
Cuando una gota de colorante de comida cae en un vaso de agua, por instinto sabemos que el colorante saldrá de la gota, llenando finalmente el vaso. Imaginen ver que sucede lo contrario. Aquí reconoceríamos el tiempo desplegándose hacia atrás. Vivimos en un universo donde el colorante de comida se propaga en el agua, no en un universo donde se junta.
In physics, this is described by the Second Law of Thermodynamics, which says that systems will gain disorder, or entropy, over time. Systems in our universe move from order to disorder, and it is that property of the universe that defines the direction of time’s arrow.
En Física esto se describe por la Segunda ley de la Termodinámica, que dice que los sistemas ganarán desorden o entropía con el tiempo. Los sistemas en nuestro universo pasan del orden al desorden, y es esa propiedad del universo la que define la dirección del arco del tiempo.
So if time is such a fundamental property, it should be in our most fundamental equations describing the universe, right? We currently have two sets of equations that govern physics. General relativity describes the behavior of very large things, while quantum physics explains the very small. One of the biggest goals in theoretical physics over the last half century has been reconciling the two into one fundamental “theory of everything." There have been many attempts —none yet proven— and they treat time in different ways. Oddly enough, one contender called the Wheeler-DeWitt equation, doesn’t include time at all.
Si el tiempo es una propiedad tan fundamental, debería estar en las ecuaciones más fundamentales describir el universo, ¿no? Actualmente tenemos dos conjuntos de ecuaciones que gobiernan la Física. La relatividad general describe el comportamiento de cosas muy grandes, mientras la Física cuántica explica las pequeñas. Uno de los mayores objetivos en la Física teórica durante el último medio siglo fue reconciliar las dos en una "teoría del todo" fundamental. Ha habido muchos intentos —ninguno probado aún— y tratan el tiempo de diferentes maneras. Curiosamente, un aspirante llamado la ecuación Wheeler-DeWitt no incluye el tiempo en absoluto.
Like all current theories of everything, that equation is speculative. But as a thought experiment, if it or a similarly time-starved equation turned out to be true, would that mean that time doesn’t exist, at the most fundamental level? Could time just be some sort of illusion generated by the limitations of the way we perceive the universe? We don’t yet know, but maybe that’s the wrong way of thinking about it. Instead of asking if time exists as a fundamental property, maybe it could exist as an emergent one.
Como todas las teorías del todo actuales, esa ecuación es especulativa. Pero como experimento mental, si esa o una ecuación similar sin tiempo resulta ser correcta, ¿significaría esto que el tiempo no existe en el nivel más fundamental? ¿Puede que el tiempo sea un tipo de ilusión generada por las limitaciones de la manera que percibimos al universo? Todavía no lo sabemos, pero tal vez sea la manera equivocada de pensar en eso. En vez de preguntar si el tiempo existe como propiedad fundamental, tal vez pueda existir como una emergente.
Emergent properties are things that don’t exist in individual pieces of a system, but do exist for the system as a whole. Each individual water molecule doesn’t have a tide, but the whole ocean does.
Las propiedades emergentes son cosas que no existen en piezas individuales de un sistema, pero existen para el sistema como un todo. Cada molécula de agua individual no tiene una marea, pero el océano completo sí.
A movie creates change through time by using a series of still images that appear to have a fluid, continuous change between them. Flipping through the images fast enough, our brains perceive the passage of time from the sequence of still images. No individual frame of the movie changes or contains the passage of time, but it’s a property that comes out of how the pieces are strung together. The movement is real, yet also an illusion. Could the physics of time somehow be a similar illusion?
Una película genera cambio a través del tiempo usando una serie de fotogramas que parecen tener un cambio fluido y continuo entre ellos. Si miramos los fotogramas rápidamente, nuestro cerebro percibe el paso del tiempo de la secuencia de fotogramas. Ningún cuadro individual de la película cambia o contiene el paso del tiempo, pero es una propiedad que surge de cómo las piezas están entrelazadas. El movimiento es real, pero también es una ilusión. ¿Puede la Física del tiempo ser una ilusión similar?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
Los físicos aún están explorando estas y otras preguntas, así que estamos lejos de una explicación completa.
At least for the moment.
Al menos de momento.