¿Podría ser el tiempo un campo?

La física es harto difícil y me considero un aficionado en el tema. Sin embargo, hay un asunto que me interesa desde hace mucho y es lo que llamamos el tiempo en física. En la época de Newton, las leyes de la física eran simétricas y reversibles. Si pudiésemos tomar una película de los planetas alrededor del Sol, y la pasáramos del final al principio, no notaríamos eso. La mecánica newtoniana trabaja bajo el supuesto que el tiempo es inmutable y absoluto.

Pero llegaron los procesos irreversibles: un huevo que se estrella, un vaso que se rompe, un gas que sale de una botella, la esencia de un perfume que se esparce por todo el cuarto, etcétera. Estos procesos irreversibles son los que nos hacen suponer que hay un pasado, presente y futuro. No podemos "des-romper" el vaso que se ha roto, no podemos regresar la esencia del perfume, es decir, todas sus moléculas, al frasco de donde salió, etcétera. Y por ello hablamos de algo que llamamos la flecha del tiempo, la cual tiene una dirección privilegiada. Somos conscientes del pasado, lo conocemos, pero no del futuro, que es incierto.

Pues bien, aunque me declaro incompetente en muchas partes de la física, he aquí lo que pienso sobre el tiempo, el cual considero que nadie ha dicho abiertamente que es un campo, como lo puede ser el campo gravitacional. Pero entremos en materia.

Estamos acostumbrados a vivir entre campos. Tenemos, por ejemplo, el campo gravitacional, el cual está siempre influyéndonos no sólo a los seres humanos, sino a todo lo que hay en la Tierra. Un ejemplo sencillo de esto puede observarse cada mañana cuando uno se baña en la regadera. Las gotas de agua caen, de la regadera al piso. ¿Por qué? Porque se encuentran dentro del campo gravitatorio. Podemos entonces imaginar las dificultades de los astronautas cuando viven en gravedad cero.

Otro campo que nos es bastante familiar es el del magnetismo. Si tomamos un imán, podemos “pegar” éste a la puerta metálica del refrigerador. Pero no podemos hacer que se pegue a materiales no metálicos. Sin embargo, la fuerza entre el metal de la puerta del refrigerador y el imán, parte de algo que conocemos como “campo magnético”.

¿Cómo funcionan los campos? ¿Qué son realmente los campos? Una primera definición es que un campo es una cantidad física que toma diferentes valores en diferentes puntos en el espacio . Los físicos han encontrado que esta noción de campo permite hacer un análisis de las fuerzas y de hecho, por ello se piensa que una fuerza se debe siempre a un campo. Nótese que cuando hablamos de puntos dentro de un campo, estos pueden estar pegados, muy pegados unos con otros, por lo que en términos reales, los campos se aplican en todos los puntos, es decir, no hay “huecos” en donde el campo no ejerza su influencia.

Un campo que puede “observarse” es el campo magnético. Si ponemos limaduras de hierro sobre una hoja y abajo de esto ponemos un imán de barra, podremos ver una imagen similar a la siguiente:

Campo magnético y sus líneas de campo

Se pueden observar las “líneas de campo”. Esto por supuesto es una gruesa aproximación a cómo se ven los campos, pero puede dar una buena idea de cómo funcionan.

Partículas elementales vistas como campos

Hoy en día muchas veces no hablamos de campos, sino de partículas elementales, atómicas y subatómicas, las cuales cada vez parece haber más. Pero estas partículas pueden pensarse como campos. Y de hecho, una asombrosa conclusión es que las partículas son en realidad campos. El universo está lleno de campos y lo que vemos como partículas es solamente la excitación de dichos campos, como las ondas en un océano. Hay que reconocerlo, este brinco conceptual no es sencillo de asumir .

Sean Carroll, un cosmólogo que ha trabajado por años en el tema del tiempo, dice que cuando por ejemplo, el material radioactivo decae, lo que vemos es que éste se convierte en diferentes tipos de partículas. Los neutrones decaen en protones, electrones y neutrinos. Pero he aquí lo interesante: estos protones, electrones y neutrinos no están dentro del neutrón listos para aparecer. Simplemente aparecen cuando los neutrones decaen. Dicho en otras palabras: imaginen una caja que contiene objetos y cuando la abren, uno va a sacando estos objetos. Pero en la física de partículas la caja no contiene objetos realmente. Cuando se abre la misma, estos objetos se crean, no existían antes.

Sean Carroll

Si consideramos este decaimiento en término de campos, veremos que la energía y la excitación de un campo se transfiere a otros en la medida que ellos vibran unos contra otros. Esto hace más fácil explicar los nuevos tipos de partículas que aparecen. La analogía que frecuentemente se menciona es que para hacer física de partículas lo que se hace es hacer chocar dos relojes y tratar de entender cómo estos trabajan viendo como caen las piezas cuando chocan. Pero esto no es exacto. Carroll indica que es como hacer chocar dos relojes Timex y como resultado obtener un reloj Rolex. Por ello, en los grandes colisionadores como el que hay en el CERN, lo que se hace es que los protones energéticos, que pueden verse como excitaciones de un campo, vibran juntas y transfieren su energía a los campos adyacentes, formando nuevas excitaciones y por lo tanto, dando como resultados nuevas partículas, incluso el bosón de Higgs , encontrada el 4 de julio del 2012 y predicha por Peter Higgs cincuenta años atrás, aproximadamente. Y esta concepción podría explicar más fácilmente cómo trabaja la “partícula de Dios” .

Carroll dice que pensar en campos puede explicar mejor cómo funciona la partícula de Higgs. La idea de que este bosón le da masa a las partículas, suena poco convincente. Lo que podría explicarse mejor es que el campo de Higgs interacciona con otros campos dándoles (a las partículas, que son campos excitados), masa.

Tal vez hablar de partículas sea equivalente a hablar de campos. Si es así, entonces algunas propuestas de partículas significaría que estamos hablando de un campo. En este caso, la especulación surge de una nueva partícula llamada chronon, propuesta como el tiempo cuántico. Esto implicaría que es una unidad discreta e indivisible del tiempo, indicando como consecuencia más importante el hecho de que el tiempo tampoco puede considerarse contínuo.

El chronon, ¿la partícula del tiempo?

Para todo fin práctico, consideramos que el mundo es contínuo, pero en realidad –como Planck nos mostró– está cuantizado. El tiempo sin embargo, parece ir en un contínuo y por ello, apelando a que la Naturaleza parece ser discreta al final de cuentas, se plantea esta partícula, cuyo término fue introducido por Robert Lévi, en 1927. En 1947 Chen Ning Yang propuso una partícula del tiempo que fuese consistente con la relatividad especial. Y Henry Margenau, en 1950, sugirió una escala para el chronon, que es el tiempo que tarda la luz en recorrer el radio clásico del electrón.

En 1980 Piero Caldirola introdujo la siguiente idea: el chronon  corresponde a la cantidad 6.27 x 10-24 segundos para el electrón , lo cual es mucho más largo que el tiempo de Planck (5.39 x 10-44 segundos). Ya hemos hablado sobre esto pero es una conjetura educada en el mejor de los casos. Se considera al tiempo de Planck como el límite mínimo entre dos eventos. Caldirola indica que su propuesta de chronon es de esta manera porque como otras cantidades cuantizadas observables, es una función del sistema que se está estudiando y no nada más una conjetura teórica.

Caldirola piensa que el chronon –en caso de existir– podría tener implicaciones fundamentales para la mecánica cuántica, en particular, permite una respuesta clara a la pregunta de si una partícula cargada que va en caída libre emite o no radiación, pero hay muchas otras que debiesen ser consideradas, como plantean Farías y Recami, en un artículo técnico de 1997 .

Regresemos a nuestro esfuerzo por entender el tiempo. ¿Qué tal si el tiempo es un campo? Si es así, debería comportarse como un campo, con las características que los definen a estos. Esto es, el campo tiene intensidad, lo cual es un número, un escalar y en la medida que es mayor dicho número (la intensidad), mayor la influencia o perturbación que el campo ocasiona en una región dada.

Observemos macroscópicamente al tiempo. Si fuese un campo, todo lo que estuviese dentro de su influencia sería susceptible de notarlo. Y podemos ver que el tiempo tiene efectos, por mencionar el más importante: primordialmente envejecemos. Pero no sólo los seres humanos, sino todo el entorno, animales e incluso cosas. Todo envejece hasta el propio Universo.