¿Es posible que los físicos estudien el tiempo de manera significativa, dado que describimos las cosas en términos de tiempo y no al revés?

Me gusta distinguir dos aspectos del tiempo.

El aspecto más familiar del tiempo es que nos movemos involuntariamente a través de él. Llamemos a esto el flujo, aunque el tiempo en sí no pueda moverse. Algunos físicos (en particular Richard Muller) creen que el movimiento del “presente” es físico, pero la mayoría cree que es psicológico.

El otro aspecto del tiempo es su papel como dimensión. Este debería ser un tema matemático, y si la física hubiera permanecido newtoniana, lo sería. Pero tanto el espacio como el tiempo han demostrado ser experimentalmente tan dinámicos como cualquier objeto u ola, convirtiéndolos en un tema tanto de la física como de las matemáticas.

Un subtema interesante es la asimetría (o dirección o flecha) del tiempo. Se ha pensado que esto se deriva de la termodinámica, ya que no parece haber distinción entre el flujo hacia adelante y hacia atrás en la escala de solo dos o tres átomos. Eso hizo de la flecha del tiempo un tema de estadística matemática. Los autores notables son Eddington y Mctaggart. Pero en 2012 se descubrió experimentalmente que la evolución temporal del mesón B implica probabilidades que son ligeramente diferentes para las direcciones futuras y pasadas. De confirmarse, indicaría que la asimetría podría ser más fundamental. Richard Muller ha notado esto, y además no está de acuerdo con la opinión general de que la asimetría se deriva de la segunda ley de la termodinámica (la ley de la entropía). Planeo leer su libro cuando sea publicado.

Así como el pensamiento es la base de la filosofía y el número es la base de las matemáticas, la medición es la base de la física.

Los físicos han definido o explicado el tiempo en términos de la diferencia entre dos medidas del Universo (el sistema completo ). El tiempo existe porque no hay dos medidas del Universo idénticas. El tiempo no existiría si todas las mediciones del Universo permanecieran sin cambios.

Los astrofísicos antes de Galileo definieron y midieron el tiempo en términos de patrones diarios, estacionales y anuales. Galileo definió y midió el tiempo en términos de oscilaciones armónicas de un péndulo simple. Los físicos térmicos del siglo XVIII definieron el tiempo en términos de aumento en algo apodado como entropía de un sistema cerrado.

Einstein trató el tiempo como una dimensión similar a las tres dimensiones del espacio, y de ese modo explicó el tiempo en términos de cambios en el espacio. Los físicos cuánticos trataron el tiempo como una variable canónica conjugada de energía, y de ese modo definieron el tiempo como algo vinculado a la energía.

Hace unos siglos, los físicos no tenían una comprensión clara sobre la luz. Hoy en día, no tenemos una comprensión clara sobre el espacio y el tiempo. Las ecuaciones de Maxwell explicaban la luz en términos de ondas electromagnéticas. ¿Podría ser que el espacio-tiempo se deba a algún tipo de ondas de impulso-energía o fluctuaciones del Universo? Tendremos que esperar …

En cuanto al espacio, podría diseñar experiencias que verifiquen si la continuidad se detiene en algún lugar, por ejemplo. Es decir, como siempre, investigue cuáles son los límites entre la entidad física real y la idealización de la corriente matemática.

La física está muy involucrada en la medición del tiempo, por lo que es importante saber cómo afectarán los distintos tipos de condiciones a las mediciones del tiempo. Esto es realmente lo que a los físicos generalmente les preocupa: si el tiempo pasará más rápido o más lento en ciertas condiciones, y si incluso podría ir hacia atrás o hacia adelante, y si no, ¿por qué no?

Así que esto claramente no es solo parte de la física, sino que es vital para ella. No podemos hacer mediciones que no impliquen tiempo, al menos implícitamente. Lo más cercano que podemos llegar a esto es medir algo que no parece cambiar con el tiempo.

Una dimensión en física es básicamente una coordenada que se necesita para especificar la posición de una cosa. Como las cosas tienden a moverse a medida que pasa el tiempo, necesitamos cuatro coordenadas para especificar la posición de una cosa; Tres coordenadas espaciales y una de tiempo. Así que nada muy misterioso significa afirmar que el tiempo es una dimensión. Es una especie de hecho básico de la física.

La teoría de la relatividad muestra que el tiempo y el espacio están aún más estrechamente relacionados de lo que podríamos haber imaginado previamente.

Si la física no se preocupara por el tiempo y no lo viera como una dimensión, es difícil saber qué quedaría de la física. Muy poco, creo. Quizás solo lo que llamamos geometría.

Las investigaciones más profundas del tiempo generalmente se dejan a los filósofos, pero en este momento parece que la física ha hecho mucho más para arrojar luz sobre la naturaleza del tiempo que la filosofía, y por necesidad práctica tanto como cualquier otra cosa.