La definición de El Tiempo en la Física

in stem-espanol •  9 months ago

Saludos para toda la gran comunidad de Steemit. Particulares saludos para toda la comunidad de #stem-espanol, #steemstem y para todos mis muy apreciados Steemians-Lectores. Continuando con mi deseo de discutir sobre definiciones básicas de la Física, esta vez les presento un post dedicado a la Definición del Tiempo, enfocada desde el punto de vista científico.

Continúo mejorando la habilidad de hacer mis propios gifs animados. Esta vez, además de los acostumbrados gifs ilustrativos del contenido, incorporo gifs animados que señalan secciones del texto. Espero que la presentación y el contenido sea de su agrado. @tsoldovieri

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Gif animado elaborado por mi persona @tsoldovieri, usando las aplicaciones Paint y PhotoScape - Imagen de fondo de annca en pixabay, gratis para usos comerciales CC0 1.0 Universal (CC0 1.0)

Como muy bien podemos afirmarlo todos ustedes y yo, sin temor a equivocarnos, la noción de tiempo ha estado en la mente de nosotros los seres humanos desde tiempos muy remotos. Yo diría que está desde el momento en que los seres humanos comenzaron a observar que en la naturaleza se dan cambios constantemente. Que existían fenómenos que se daban ante sus sentidos y que estaban en continuo cambio como: los días y las noches, el paso del Sol y la Luna a través del cielo, los ciclos de lluvia y sequía, el crecimiento y transformación de sus propios cuerpos, el nacimiento y la muerte, el orden entre los distintos fenómenos, etc.

El tiempo es algo al cual hacemos referencia innumerables veces a diario. De hecho, al yo estar escribiendo estas palabras no puedo dejar de usar (por más que no quiera usarlos) términos y palabras que estén relacionadas con el tiempo. Es algo ineludible. Estoy seguro que si dejamos aislada a una persona desde su nacimiento en un lugar en la Tierra, lejos de cualquier otro contacto humano (suponiendo que esta persona pueda desarrollarse sin problemas en estas condiciones), durante el transcurso de su crecimiento llegaría a desarrollar su propia noción de lo que es para nosotros el tiempo ¿increíble no? Incluso, parece ser algo que existe independientemente de nuestra existencia, es decir, no es que nosotros lo hayamos creado, sino que únicamente nos damos cuenta de su existencia. Es realmente increíble cómo esta noción aparece en nuestras mentes sin que nosotros podamos evitarlo. Nuevamente, sin temor a equivocarme, de existir civilizaciones extraterrestres (particularmente creo que puede haberlas) estoy completamente seguro que sus integrantes llegarían a desarrollar la noción de tiempo.

Definir el tiempo, mis estimados Steemians-Lectores, no sólo es un problema científico sino, también, un enorme problema filosófico, en el que ninguno de los dos bandos tiene una respuesta definitiva. A mi (y seguramente a todos Ustedes también) me causa mucho asombro cómo algo que utilizamos como profesionales en las distintas ramas de la ciencia (además de en nuestras vidas cotidianas), y particularmente en Física, no sepamos exactamente cómo definirlo. Es decir, lo empleamos en el análisis de los fenómenos y aparece por doquier en las expresiones matemáticas que los describen pero, realmente, no logramos tener una definición concluyente del mismo. Es por esta razón que en Física, al tiempo se le dice que es un concepto fundamental así como lo son la materia, el espacio y la carga que, al igual que el tiempo, no se tienen definiciones completamente satisfactorias.

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En lo siguiente, antes de mostrarles mi definición de tiempo, les presentaré sucintamente la concepción del tiempo según algunos de los grandes filósofos y científicos de la humanidad:

Aristóteles 384 a.C.-322 a.C. (ver figura 1 y referencia 15): mis estimados Steemians, este polímata, filósofo, lógico y científico de la Antigua Grecia, relacionaba el tiempo con el movimiento. Debido a la anterior razón se definía al tiempo como aquella medida del movimiento con relación a lo precedido y lo sucedido. Aristóteles decía que sin movimiento, sin cambio, no hay tiempo, y por tanto definía a éste como la medida del movimiento, agregando la condición de la necesidad de un observador que perciba el cambio: si nadie lo percibe no se puede decir que exista como tal.

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Figura 1: Aristóteles 384 a.C. - 322 a.C. - Busto en Calcis, Grecia (De Dimitris Kamaras en Flickr - FUENTE - Licencia Attribution 2.0 Generic CC BY 2.0)

San Agustín 354 - 430 (ver figura 2) por otro lado, mis atentos Steemians-Lectores, este filósofo y teólogo relacionaba al tiempo con el alma. Esta relación se debía a que el pasado es algo que ya no existe, el futuro algo que vendrá y el presente es algo que ocurre, transformándose en un recuerdo, es decir, en pasado.

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Figura 2: San Agustín 354 - 430 Detalle de San Agustín en una vidriera por Louis Comfort Tiffany en el Lightner Museum (De Daderot en Wikimedia FUENTE - Licencia CC BY-SA 3.0)

Immanuel Kant 1724 - 1804 (ver figura 3): para este filósofo prusiano de la Ilustración, el tiempo se entendía como una manera de intuir lo acontecido, virtud que le pertenece exclusivamente al hombre. Dentro de esta concepción, el tiempo no está relacionado con el movimiento ni con lo externo a las personas, si no como algo interior y personal, que permite organizar las experiencias íntimas.

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Figura 3: Immanuel Kant 1724 - 1804 (De Liz Mc en Flickr - FUENTE - Licencia Attribution 2.0 Generic CC BY 2.0)

Sir Isaac Newton 1643 - 1727 (ver figura 4): para mí, este es el genio más grande de la Física mis estimados Steemians. Para este físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés afirmó que el tiempo es algo puramente objetivo y físico, que fluye sin relación con nada externo. Sería, junto con el espacio, como un gran contenedor del acontecer físico, que fluiría independientemente de si hay cambio o no lo hay, o si hay sujeto o no. Es decir, que el tiempo no es la medida del cambio ni de ninguna otra cosa, aunque vulgarmente utilizamos algún movimiento (el de las agujas de un reloj, el del planeta, el de las estrellas, etc.) que nos dan una noción relativa del tiempo, y que usamos en vano para intentar aprehender lo que en verdad es el tiempo, el tiempo absoluto.

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Figura 4: Sir Isaac Newton 1643 - 1727 (De Galerie des Hommes illustres en Flickr - FUENTE - Licencia Attribution 2.0 Generic CC BY 2.0)

Este genio, en su obra Principios Matemáticos de la Filosofía Natural 1687 (ver figura 5 y referencia 14), distingue el tiempo absoluto y verdadero, del relativo y vulgar:

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Figura 5: Principios Matemáticos de la Filosofía Natural (De Andrew Dunn en Wikimedia FUENTE - Licencia CC BY-SA 2.0)

En cuanto al tiempo, espacio, lugar y movimiento, son de sobra conocidos para todos. Hay que señalar, sin embargo, que el vulgo no concibe estas magnitudes si no es con respecto a lo sensible. De ello se originan ciertos prejuicios para cuya destrucción conviene que las distingamos en absolutas y relativas, verdaderas y aparentes, matemáticas y vulgares. El tiempo absoluto, verdadero y matemático en sí y por su naturaleza y sin relación a algo externo, fluye uniformemente, y por otro nombre se llama duración; el relativo, aparente y vulgar, es una medida sensible y externa de cualquier duración, mediante el movimiento (sea la medida igual o desigual) y de la que el vulgo usa en lugar del verdadero tiempo; así, la hora, el día, el mes, el año.

Gottfried Wilhelm Leibniz 1646 - 1716 (ver figura 6): mis estimados Steemians-Lectores, este filósofo, matemático, lógico, teólogo, jurista, bibliotecario y político alemán, estuvo enfrentado con Newton por varios motivos, como fue la disputa por quién había descubierto primero el Cálculo Infinitesimal y otros aspectos físicos y filosóficos interesantes, como la naturaleza del tiempo y el espacio. Se encargó de reducir toda la concepción newtoniana del tiempo hasta el absurdo, adelantándose tres siglos, a la concepción del tiempo mostrada en la muy famosa Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

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Figura 6: Gottfried Wilhelm Leibniz 1646 - 1716 (De Universitätsbibliothek Leipzig en Flickr - FUENTE - Public Domain Mark 1.0)

Para Leibniz el tiempo es algo puramente relativo, ideal, relacionalista y local. No es que haya un ritmo universal de tiempo; el tiempo es local en cada acontecimiento. Lo cual quiere decir, mis Steemians-Lectores, que el tiempo no es independiente de las cosas materiales, sino todo lo contrario: sin materia no hay sucesos, sin sucesos no hay tiempo.

Albert Einstein 1879 - 1955 (ver figura 7): ¿quién no conoce del gran físico alemán Albert Einstein mis Steemians-Lectores? Este, sin duda alguna, fue uno de los científicos más mediáticos. Es el estereotipo del científico loco 😁.

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Figura 7: Albert Einstein 1879 - 1955 (De GETaiwan NTU en Flickr - FUENTE - Public Domain Mark 1.0)

Steemians, para Einstein el tiempo es relativo, al igual que para Leibniz, pero por otras razones muy distintas. La relatividad del tiempo es consecuencia directa de que la velocidad de la luz en el vacío es constante no importando el sistema de referencia donde ésta se mida, como él mismo lo postula en su famosa Teoría de La Relatividad (Especial y General). En esta teoría el tiempo está íntimamente ligado al tiempo en el denominado Espacio-Tiempo, a diferencia de la Teoría Newtoniana donde el tiempo es un parámetro aparte a las coordenadas que definen el espacio.

Estimados Steemians, en la Teoría de la Relatividad Especial el tiempo se dilata mientras nos movemos a una velocidad cada vez más cercana a la luz. Es muy fácil visualizarlo. Les pido a todos que imaginemos, por un momento, que tenemos la habilidad de poder observar un destello de luz que rebota de aquí para allá entre un par de espejos paralelos, de forma análoga a como lo hace una pelota de goma que rebota entre el piso y el techo. Si la distancia entre los espejos es fija, ese arreglo forma un reloj de luz, porque los viajes de ida y vuelta del destello tardan intervalos de tiempo iguales, como les muestro en la figura 8.

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Figura 8: Reloj de luz - El tiempo de subida es igual al tiempo de bajada (Gif animado realizado por mi persona @tsoldovieri, usando las aplicaciones Paint y PhotoScape)

Imaginemos todos ahora que el reloj de luz está dentro de un cohete espacial, cuyas paredes supondremos transparentes y que les muestro en la figura 9. Supongamos todos ahora que el cohete se desplaza en línea recta con una rapidez muy grande, por ejemplo, a la mitad de la velocidad de la luz (la velocidad de la luz en el vacío es aproximadamente 300000 Km/s). El astronauta que viaja en el interior del cohete observará que el destello se refleja en línea recta, de arriba abajo entre los dos espejos, igual que si la nave estuviera en reposo. No se produce nada extraño hasta aquí.

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Figura 9: Punto de vista del astronauta - El tiempo de subida es igual al tiempo de bajada (Gif animado realizado por mi persona @tsoldovieri, usando las aplicaciones Paint y PhotoScape. El astronauta es de Pixabay ENLACE, licencia libre CC0 Creative Commons)

Mis Steemians-Lectores, imaginemos ahora que uno de nosotros está parado sobre la Tierra cuando la nave pasa frente a nosotros, yo por ejemplo. Todo es muy distinto desde mi sistema de referencia (el cual está fijo en la Tierra), porque en éste yo no observaría la trayectoria de la luz como un sencillo movimiento de subida y de bajada. Debido a que cada destello se mueve en sentido horizontal mientras se mueve verticalmente entre los dos espejos, observaría que describe una trayectoria diagonal, como les muestro en la figura 10. Se puede observar fácilmente que el destello de luz recorre una distancia considerablemente mayor al hacer el viaje redondo entre los espejos que la que recorre en el sistema de referencia del astronauta (que está fijo en el cohete). Como la rapidez de la luz es igual en todos los sistemas de referencia, el destello de luz visto desde mi sistema de referencia debe tardar un tiempo correspondientemente mayor entre los espejos que en el sistema de referencia del astronauta. Esto último se desprende de la definición de la rapidez que, como sabemos, es la distancia dividida entre el tiempo. La mayor distancia diagonal debe dividirse en un intervalo de tiempo correspondientemente mayor, para así dar como resultado un valor constante para la rapidez de la luz. A este "estiramiento"
del tiempo se le denomina Dilatación del Tiempo. Al tiempo medido por el astronauta, que es comóvil con el reloj de luz (se mueven juntos a la misma velocidad), se le denomina Tiempo Propio.

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Figura 10: Punto de vista del observador parado sobre la Tierra - El tiempo de subida más el tiempo de bajada es mayor que el medido por el astronauta (Gif animado realizado por mi persona @tsoldovieri, usando las aplicaciones Paint y PhotoScape)

La expresión matemática que dan cuenta de la dilatación del tiempo es dada por,

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Dilatación del Tiempo

donde 1.png es el tiempo propio (el medido por un observador comóvil), 4.png es el tiempo dilatado o "estirado" (el medido por el observador en reposo), 2.png es la velocidad del sistema de referencia en movimiento (en el ejemplo es el fijado al cohete) y 3.png es la velocidad de la luz.

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Figura 11: Dilatación del tiempo (Gif animado realizado por mi persona @tsoldovieri, usando los screen beans de Word y las aplicaciones Paint y PhotoScape)

Es realmente fácil notar, a partir de la expresión matemática anterior, que al acercarse 2.png a la velocidad de la luz 3.png, el término 5.png se hace cada vez más y más cercano a 1, por lo que 6.png se hace cada vez más y más cercano a 0, provocando finalmente que el cociente 7.png vaya aumentando, como lo ilustro jocosamente 😁 en la figura 11. En la figura 12 les muestro la gráfica de la expresión matemática de la dilatación del tiempo, donde se ha escogido 8.png y 9.png hasta 10.png, es decir, 11.png.

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Figura 12: Gráfica de la expresión matemática de la dilatación del tiempo (Gif animado realizado por mi persona @tsoldovieri, usando las aplicaciones Maple 18 y PhotoScape)

La dilatación del tiempo trae severas consecuencias sobre la simultaneidad de los eventos pues, si dos eventos son simultáneos en un sistema de referencia, pueden no serlo en otros que se mueven con respecto al primero. Esto es completamente diferente en la Teoría Newtoniana donde, si dos eventos son simultáneos en un sistema de referencia, lo serán en cualquier otro. En la Teoría Newtoniana se consideran sólo cuerpos que se mueven con velocidades muy bajas con respecto a la velocidad de la luz, haciendo que 4.png y 1.png coincidan, como puede deducirse de la expresión matemática de la dilatación del tiempo, pues 5.png se hace casi 0 (pudiéndose despreciar con respecto al 1).

Stephen Hawking 1942 - 2018 (ver figura 13): finalmente, mis Steemians-Lectores les presento la concepción del tiempo debida al recientemente fallecido Físico teórico británico de gran renombre, Stephen Hawking.

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Figura 13: Stephen Hawking 1942 - 2018 (De elhombredenegro en Flickr - FUENTE - Licencia Attribution 2.0 Generic CC BY 2.0)

En su grandiosa obra Breve Historia del Tiempo (ver referencia 11), que seguramente muchos de nosotros hemos leído mis Steemians-Lectores, Hawking considera al tiempo como formado por tres flechas: la flecha termodinámica, la flecha cosmológica y la flecha psicológica.

Según Hawking, las tres flechas que antes mencioné apuntan en una misma dirección en el universo actual. La flecha termodinámica se basa en la muy importante Segunda Ley de la Termodinámica, la cual indica que, en cualquier sistema cerrado, la entropía (el desorden) aumenta con el tiempo. Por ejemplo, si un plato de comida (estado ordenado) se cae desde la mesa en que fue servido, éste se rompe en numerosos trozos y hace que la comida se esparza sobre el suelo (estado desordenado). Si uno de nosotros con su teléfono inteligente grabase un vídeo y luego lo viese en cámara lenta, observaría cómo se va desordenando cada vez más conforme pasa el tiempo. Por otro lado mis estimados Steemians-Lectores, la flecha psicológica es aquella nos ayuda a percibir el tiempo, apuntando hacia adelante. Lo que recordamos configura el pasado, mientras que el futuro consiste en esos sucesos que no pueden ser recordados. El método de comparar sucesos únicos para comprender y generalizar sucesos repetidos, como el movimiento aparente del sol, la luna y las estrellas, trasladado a todos los cuerpos celestes, es un buen modelo de ello. La acumulación de recuerdos en la memoria crea una flecha del tiempo mental. Lo anterior se puede explicar puesto que que los sucesos son grabados en el cerebro, haciendo que se aumenten las conexiones y el nivel de "desorden" de las neuronas. Finalmente, la flecha cosmológica define la dirección de un universo en expansión o inflacionario. Esto se puede relacionar con la flecha termodinámica que, debido a la entropía, prevé un universo encaminado a una muerte térmica (Big Chill o Big Freeze) en que la cantidad de energía aprovechable se vuelve insignificante. Hawking se plantea, en este sentido, qué ocurriría si el universo dejase de expandirse y empezase a contraerse por haber superado el límite gravitacional crítico, con una flecha del tiempo invertida, en la cual la gravedad tendiese a colapsarlo todo en un Big Crunch (contraria al Big Bang). Concluye que la flecha termodinámica no se invertiría y no se iniciaría la disminución del desorden, "la gente no viviría sus vidas hacia atrás, hacia el nacimiento."

Si continúo revisando la bibliografía existente respecto al tema que nos atañe mis atentos Steemians, literalmente, nunca terminaría pues, hasta el presente, no existe una definición única y clara del tiempo. Lo que sí está realmente claro y se hace con alta precisión, es la medida de éste.

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La gran mayoría de los textos física básica elude la definición de tiempo. De lo que sí hablan, es de su medición y de lo importante que es su medición precisa. Me tomé la tarea de revisar mi colección electrónica de textos de física básica encontrando lo siguiente:

Alonso, M. & Finn, E. J. (ver referencia 12): estos autores nos dicen,

El físico reconoce cuatro cantidades fundamentales: longitud, masa, tiempo y carga. La longitud es un concepto primario y es una noción que todos adquirimos naturalmente; es inútil intentar dar una definición de ella. De igual manera lo es el tiempo.


Bueno, este autor ni siquiera se atreve a tratar de definir el tiempo. Luego se extiende en el problema de su medición.


Bauer, W. & Westfall, G. D. (ver referencia 3): nos dicen que,

El tiempo es la duración entre dos eventos.


Este autor define tiempo usando la palabra duración que en el Diccionario de la Lengua Española de la Real Academia Española (RAE) significa:


f. Tiempo que dura algo o que transcurre entre el comienzo y el fin de un proceso.


Es decir, el autor define tiempo utilizando otra palabra que, a la vez, significa tiempo.


Benenson, W. et. al. (ver referencia 8): en su sección Definición y medición del tiempo estos autores nos dicen (esta es mi traducción del inglés),

Tiempo, t, para la cuantificación de los procesos que varían con el tiempo. Los procesos periódicos (recurrentes) en la naturaleza son empleados para fijar la unidad de tiempo.


A pesar de que la sección se refiere explícitamente a la definición de tiempo, no dice nada más al respecto que lo anterior. Luego se extiende en el problema de la medición del tiempo.


Burbano de E., S. et. al. (ver referencia 7): estos autores nos dicen lo siguiente:

Como los fenómenos físicos se realizan en el espacio mientras transcurre el tiempo; la Naturaleza nos impone, así, dos magnitudes fundamentales: LONGITUD (L) y TIEMPO (T), sin definición precisa, cuya existencia conocemos desde que se inicia nuestra razón.


No define tiempo, admitiendo que la definición de tiempo no es precisa y que la adquirimos desde que desde el momento de nuestro crecimiento, desde niños, en que comenzamos a razonar. Luego se extiende en el problema de la medida del tiempo.


Kirkpatrick, L. D. & Francis, G. E. (ver referencia 2): estos autores hacen referencia a la definición de tiempo cuando dicen:

Una propiedad común para todo en el universo es el cambio. Algunas cosas son grandes, otras son pequeñas; algunas son rojas, otras no tienen color en absoluto; algunas son rígidas, otras son fluidas; pero todas cambian. De hecho, el cambio es tan importante que el concepto fundamental del tiempo no tendría sentido sin él. El cambio ocurre incluso cuando parece que no hay ninguno. El agua que se evapora, los colores que desaparecen, las flores que crecen y las estrellas que evolucionan, son todos ejemplos de cambios que están más allá de nuestras observaciones casuales. También más allá de nuestras sensaciones está el hecho de que estos cambios son el resultado del movimiento de la materia, a menudo a un nivel submicroscópico. Debido a que el cambio -y, por lo tanto, el movimiento- está tan generalizado, comenzamos nuestra exploración de las ideas de la física con un estudio del movimiento.


Aquí el autor establece una relación entre el tiempo y el cambio o, lo que es lo mismo, el movimiento.


Mencuccini, C. & Silvestrini, V. (ver referencia 10): estos autores nos dicen (esta es mi traducción del italiano):

En la física, el concepto de intervalo de tiempo deriva del concepto intuitivo de tiempo como la secuencia de diversos estados mentales. Una definición de tiempo, desde este punto de vista, es difícil. Se puede decir, con el lenguaje común, que el intervalo de tiempo es cuánto debemos esperar para que una cosa suceda. Afortunadamente, para aquello que sirve en física, la cosa más importante es medir el tiempo, más que definirlo de un modo más o menos filosófico.


Estos autores no definen el tiempo, pero mencionan el por qué los textos se enfocan en la medición del tiempo y no en su definición.


Schiller., C. (ver referencia 6): este autor realmente dedica tiempo a la definición de tiempo 😁, lo cual me causó un muy grato asombro. Los siguientes son extractos (traducidos por mí del inglés) de la sección ¿Qué es el tiempo?:

...El tiempo es lo que hace opuestos posibles: un niño está en una casa y el mismo niño está fuera de la casa. El tiempo describe y resuelve este tipo de contradicciones...

...¿De qué manera se deduce el concepto de tiempo, incluida la secuencia y la duración, a partir de las observaciones? Mucha gente ha investigado esta cuestión: astrónomos, físicos, relojeros, psicólogos y filósofos. Todos encuentran que el tiempo se deduce al comparar los movimientos. Los niños, desde muy pequeños, desarrollan el concepto de "tiempo" a partir de la comparación de los movimientos en su entorno. Los adultos toman como estándar el movimiento del Sol y llamándolo tiempo local...

...Todos los métodos para la definición de tiempo son aquellos basados en comparaciones de movimientos. Para que el concepto sea lo más preciso y útil posible, se elige un movimiento de referencia estándar, y con él se define una secuencia estándar y una duración estándar. El dispositivo que realiza esta tarea se llama reloj. Así podemos responder la pregunta del título de la sección: el tiempo es lo que leemos de un reloj. Tenga en cuenta que todas las definiciones de tiempo utilizadas en las diversas ramas de la física son equivalentes a esta; no es posible una definición más "profunda" o más fundamental ... Cada reloj nos recuerda que para entender el tiempo, necesitamos entender el movimiento...

...El tiempo no es solo un aspecto de las observaciones, sino también una faceta de la experiencia personal. Incluso en nuestra vida privada más íntima, en nuestros pensamientos, sentimientos y sueños, experimentamos secuencias y duraciones. Los niños aprenden a relacionar esta experiencia interna del tiempo con observaciones externas y a hacer uso de la propiedad secuencial de los eventos en sus acciones. Los estudios sobre el origen del tiempo psicológico muestran que coincide, aparte de su falta de precisión - con la hora del reloj...

...El tiempo es un concepto necesario para distinguir entre las observaciones. En cualquier secuencia, observamos que los sucesos se suceden sin problemas, aparentemente sin fin. En este contexto, "sin problemas" significa que las observaciones que no son demasiado distantes tienden a ser muy diferentes. Sin embargo, entre dos instantes, tan cerca como podamos observar, siempre hay lugar para otros eventos. Las duraciones, o intervalos de tiempo, medidos por diferentes personas con diferentes relojes coinciden en la vida cotidiana; además, todos los observadores acuerdan el orden de una secuencia de eventos. El tiempo es así único.


El autor, en resumen, relaciona al tiempo con el movimiento y la experiencia personal de la vida diaria (tiempo psicológico), siendo necesario para distinguir entre las diferentes observaciones que hagamos. Recomiendo su lectura completa en el texto original.


Feynmann, R. P. et al. (ver referencia 9): aquí el renombrado físico Richard Feynmann nos dice que:

Consideremos primero lo que queremos decir por tiempo. ¿Qué es el tiempo? Sería estupendo encontrar una buena definición del tiempo. El diccionario Webster define "un tiempo" como "un período", y este último como "un tiempo", lo que no parece ser muy útil. Quizás deberíamos decir: "El tiempo es lo que ocurre, cuando nada más ocurre". Lo que tampoco nos lleva muy lejos. Puede ser que sea igualmente bueno que enfrentemos el hecho que el tiempo es una de las cosas que probablemente no podemos definir (en el sentido del diccionario), y sólo decir que es lo que ya sabemos que es: ¡es cuánto esperamos!. De todos modos, lo que realmente importa no es definir el tiempo sino cómo medirlo. Una manera de medir el tiempo es utilizar algo que ocurra una y otra vez de modo regular -algo que sea periódico-.


Como en algunos de los anteriores, en realidad no define el tiempo, haciendo énfasis en que lo importante es su medición. Asoma el problema de muchas definiciones que podemos encontrar en los textos y en la muy basta biblioteca que constituye la internet: SE DEFINE EL TIEMPO USANDO TERMINOS CUYA DEFINICION RECURRE A LA DEL MISMO TIEMPO O TERMINOS QUE TIENEN RELACION COL EL MISMO, cayendo en un círculo vicioso.


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He sentido curiosidad acerca del tiempo, mis atentos Steemians-Lectores, desde que comencé a observar éste desde el punto de vista científico al encontrarme, por primera vez, con la Física en el noveno grado (tercer año del Bachillerato). No está demás decir que tuve la suerte de encontrarme con un excelente profesor de Física el cual, afortunadamente, sigue viviendo en mi pueblo. Es un profesor que el resto de los estudiantes no quería por ser muy estricto y fuerte con sus cursos. Sin embargo, yo lo buscaba en el liceo y gustosamente me hablaba de la Matemática y la Física. A partir de aquí decidí que estudiaría Física en la universidad. Así lo hice y actualmente soy profesor en el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la misma universidad.

Actualmente, después de años de experiencia como profesor, sigo teniendo la misma curiosidad por el tiempo. Confieso que, por mucho tiempo (como dije antes, no podemos escribir mucho sin mencionar el tiempo o usar términos relacionados con el mismo 😁, como también lo he hecho hasta aquí en todo este post) al momento de hablarle a mis estudiantes de la definición de tiempo, no logré estar satisfecho con lo que les decía, aunque mis estudiantes parecían estarlo. Un día, decidí encontrar una respuesta que me dejara satisfecho (a menos a mí y a mis estudiantes) y, afortunadamente, la encontré.

Procederé ahora a introducir mi muy humilde definición de tiempo. Mi objetivo es presentarles una definición de la forma más clara que yo pueda hacerlo y dentro de mis muy limitados conocimientos. No tengo la intensión de involucrarme en problemas filosóficos ni en complicadas teorías científicas para lograr mi objetivo. Esta es la mejor definición que he encontrado para esta cantidad y que me ha permitido responder cuando mis alumnos me preguntan qué es el tiempo, de manera que tanto ellos como yo quedemos satisfechos a un buen nivel.

Es una cantidad que cuantifica qué tan extensa es la presencia de un determinado fenómeno físico ante los medios de observación que se utilizan para estudiarlo.

Noten, mis atentos Steemians lectores, que en la definición no usé palabras como: duración, momento, intervalo de tiempo, período etc. que a la misma vez se refieren a tiempo, lo cual no es útil como lo dijo Feynmann. En mi definición, tratando de librarme de problemas como el anterior, uso la palabra presencia que en el Diccionario de La Lengua española de la Real Academia Española es,

f. Asistencia o estado de una cosa que se halla delante de otra u otras o en el mismo sitio que ellas.

que no presenta ese molesto problema de estar íntimamente relacionada con la definición de tiempo.

El problema ahora es medir la extensión de esa presencia. Recordemos, mis muy estimados Steemians-Lectores, que medir es comparar una cantidad cualquiera con otra de la misma especie tomada como unidad. Siguiendo mi definición, para medir esa extensión necesito escoger uno de esos fenómenos físicos a los que se les mide la extensión de su presencia. Este fenómeno se convertiría en el instrumento de medición del tiempo, es decir, sería el reloj. Cuando medimos una distancia lo que hacemos es dividirla en trozos de igual longitud (que serían las unidades milímetros, centímetros. metros, etc.) y vemos cuántas veces cabe ese trozo en la longitud que intentamos medir (comparamos). Para el tiempo sería de la misma forma. El fenómeno físico más atractivo para este fin es sería aquél que hace una presencia repetitiva, por ejemplo, un movimiento oscilatorio. Sin embargo, no me sirve cualquier movimiento oscilatorio, sino aquél cuya presencia sea de la misma extensión cada vez que se repite. Entonces el mejor es aquél fenómeno que describe un Movimiento Armónico Simple. Con esto ya tendría los trozos de presencia de igual extensión que necesito para medir qué tan extensa es la presencia de cualquier fenómeno ante su observación.

Por otro lado, mis Steemians-Lectores, recordemos de toda la lectura anterior que muchas veces se dice que el tiempo está asociado con los cambios, con el movimiento. Pero acaso ¿la total quietud en un particular sistema de referencia no es un fenómeno? En los fenómenos físicos pueden haber intervalos de tiempo de total quietud y podríamos preguntarnos ¿cuánto duró esa quietud?. Mi definición no tendría problema alguno pues, como la quietud es un fenómeno, sólo tendríamos que medir que tanto se extiende su presencia.

Bueno mis Steemians lectores, ya lo que quedaría es sentarse con otros colegas y Steemians para discutir más extensamente sobre la definición que les presenté. Estoy seguro que lo anterior sería realmente muy fructífero 😁.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS CONSULTADAS Y RECOMENDADAS

Para la elaboración del este post consulté 15 textos en el área, los cuales muestro en la siguiente lista indicando la página consultada:

  1. Diccionario de la Lengua Española de la Real Academia Española (RAE) - Web http://www.rae.es/ (actualización 2017)
  2. Kirkpatrick, L. D. & Francis, G. E. FISICA - UNA MIRADA AL MUNDO. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., 2012. Página 15.
  3. Bauer, W. & Westfall, G. D. FISICA PARA INGENIERIA Y CIENCIAS, volume 1. McGraw-Hill/Interamericana de México, S. A. de C. V., 2011. Página 16.
  4. Hewitt, P. G. FISICA CONCEPTUAL. Pearson Educación de México, S.A. de C.V., 10ma edición, 2007. Página 692.
  5. Bais, S. AN VERY ILLUSTRATED SPECIAL GUIDE RELATIVITY. Harvard University Press, 2007. Página 54.
  6. Schiller., C. MOTION MOUNTAIN - THE ADVENTURE OF PHYSICS. Editio undevicesima, 2006. Páginas 39 y 45.
  7. Burbano de E., S.; Burbano G., E. & Gracia M., C. FISICA GENERAL. Editorial Tébar, S.L., 2003. Página 14.
  8. Benenson, W.; Harris, J.W.; Stocker, H. & Lutz, H. HANDBOOK OF PHYSICS. Springer-Verlag New York, Inc., 2002. Página 8.
  9. Feynmann, R. P.; Leighton, R. B. & Sands, Mattthew. FISICA - MECANICA, RADIACION Y CALOR, volume 1. Addison Wesley Longman de México S.A. de C.V., 1998. Página 5.2.
  10. Mencuccini, C. & Silvestrini, V. FISICA I - MECCANICA E TERMODINAMICA, volume 1. Liguori Editore, 1988. Página 26.
  11. Hawking, S. W. HISTORIA DEL TIEMPO. Editorial Crítica, 1988. Ninguna página en específico.
  12. Alonso, M. & Finn, E. J. FISICA - MECANICA, volume 1. Fondo Educativo Interamericano, S.A., 1970. Página 16.
  13. Resnick, R. INTRODUCTION TO SPECIAL RELATIVITY. John Wiley & Sons, Inc., 1968. Página 63.
  14. Newton, I. PRINCIPIOS MATEMATICOS DE LA FILOSOFIA NATURAL. Clásicos del Pensamiento. Editorial Tecnos, 1941. Estudio preliminar, traducción y notas de Antonio Escohotado. Página 32, (En el escolio situado en esta página).
  15. Aristóteles. FISICA. Editorial Gredos, S.A., 1995. Traducción y notas de Guillermo R.
    de Echandía. Página 148.

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Sinceramente, es mi gran deseo que la anterior información les sea de mucha utilidad. Espero que tengan un poco más clara la muy esquiva Definición de Tiempo. Si tienen preguntas no duden en hacérmelas llegar pues, con mucho gusto, les atenderé. Igualmente, si tienen detalles que puedan nutrir o mejorar la anterior información, por favor, háganmelas saber. El intercambio de información me permitirá mejorar la anterior informació, la cual pasará a ser parte de una de las secciones del texto de Mecánica Clásica que actualmente escribo. Hasta mi próximo post.

¡Saludos para todos! 😁.


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Thanks for the continued support @steemstem. Regards.

Muy bueno, me gusto mucho. Yo siempre he tenido esa inquietud sobre el tiempo., Ya que la masa y la longitud son fisicamente palpables. Pero el tiempo no lo puedo tocar, solo sentir. Aportando un poco más a su post, segun la metrología (ciencia que estudia las mediciones y todo lo relacionado a ello) el segundo (fracccion de tiempos) es:

Definición actual: El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133.

Para este año (2018), se piensa cambiar su definición. Aunque parece igual, cambio las condiciones de la medición del fenómeno.

Definición propuesta: El segundo, s, es la unidad de tiempo por defecto, y su magnitud se establece mediante la fijación del valor numérico de la frecuencia de transición hiperfina en el estado fundamental del cesio-133 en reposo y en una temperatura de 0 K, que es exactamente igual a 9 192 631 770 cuando se expresa en s-1, que es igual a expresarla en Hz.

Los metrólogos definimos medir como:

medición
medida, f
proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud

NOTA 1 Las mediciones no son de aplicación a las propiedades cualitativas.

NOTA 2 Una medición supone una comparación de magnitudes o el conteo de entidades.

NOTA 3 Una medición supone una descripción de la magnitud compatible con el uso previsto de un resultado de medida , un procedimiento de medida y un sistema de medida calibrado conforme a un procedimiento de medida especificado, incluyendo las condiciones de medida

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Excelente tu aporte con respecto a la medición del tiempo @soy-venezuelien. Agradecido estoy de tan pertinente y valioso comentario. Si, sobre la medición del tiempo, al parecer, estamos bastante claros y somos muy precisos. Ya te estoy siguiendo, sígueme si es de tu agrado. Un respetuoso saludo.

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Gracias, de vez en vez leo los post de stem-espanol. Y he leido algunos suyos. Pero a veces no opino, algunos me dan la sensación que les molesta si hago alguna acotación o peor aun alguna corrección. De verdad gracias por su gentileza.

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Tranquilo, en mi caso, no hay problema. Si hay acotaciones o correcciones, las discutimos y listo! jajajajaja

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Gracias muy amable. E inteligente de su parte.
Su nombre parece italiano?

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Si, mi padre era de origen italiano. Somos la única familia Soldovieri en Venezuela. Toda la familia por parte de mi padre vive en Italia.

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Ok, mi madre es Francesa. Y tengo la doble nacionalidad. Me imagino que ud también

Al igual que usted, profesor, siempre he tenido curiosidad con respecto al tiempo. Cuando conocí la relatividad de Einstein y el experimento del reloj de luz (que usted explicó de manera muy limpia) fue aun mas la curiosidad por el tema, por lo que para mí leer esta publicación fue un deleite. Siga con el buen trabajo profe !

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Es un verdadero placer para mí que te haya gustado mi artículo @marcosdm. Gracias por tu motivador comentario y por tu valioso apoyo. Saludos.

Excelente el abordaje del tema estimado @tsoldovieri. Ciertamente que este es un concepto muy esquivo cuyo debate tomaría mucho tiempo jaja. Impresiona que lo usemos tan a menudo y sea tan importante en cada una de nuestras áreas y apenas manejamos una noción de este. Saludos!

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Eso es correcto amigo @emiliomoron. Gracias por el comentario y apoyo.
¡Saludos!

Me ha encantado su publicación Profesor. La definición del Tiempo es y seguirá siendo motivo de discusiones filosóficas y científicas, mientras el hombre considere que ninguna llena por completo, las expectativas en todos los ámbitos. En todo caso, me resulta por demás interesante que nos quite el sueño pensar sobre él y a la vez, nos quite "tiempo". Saludos.

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Me alegra mucho que te haya gustado mi publicación Dra. @elvigia. Muchas gracias por tu comentario y apoyo. Si, estás en lo correcto, no se resolverá todavía 😁.
¡Saludos!

Hermano@tsoldovieri saludos, como dices tú definir el tiempo es algo que nos llevaría toda nuestra vida, pero nos dejas claro en tú artículo que cada persona tiene una percepción propia en cuanto al mismo. Abordas aspectos filosoficos y científicos en el mismo, te felicito para mi es un artículo con mucha creatividad y didáctico, hermano gracias por compartir tu percepción y la percepción de muchos intelectuales en cuanto al tiempo. Nos seguimos leyendo !
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Muchísimas gracias por tu excelente comentario y por tu apoyo @amestyj.
¡Definir el tiempo es un verdadero dolor de cabeza!
¡Claro que nos seguimos leyendo¡
Saludos.

Saludos @tsoldovieri. Excelente trabajo sobre tiempo. Un concepto que ha sido objeto de debate por tanto "tiempo" . Gracias por compartir su trabajo. Mis felicitaciones.

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Muchas gracias por tu apoyo y comentario mi amigo y colega @lorenzor. Así es, es un concepto muy esquivo. Sabemos medirlo con mucha exactitud y lo usamos a diario, sin embargo, no sabemos definirlo todavía. Un abrazo.

Hola Terenzio. Veo que le estas haciendo competencia a Stephen Hawking, con eso del tiempo. Según el mismo Hawking, y yo comparto la idea, junto con la dificultad de definir el tiempo, viene la complejidad de definir "energía" y "entropía"...

Cuando le preguntas a alguien qué cosa es la "energía", te dice: capacidad de realizar trabajo"... y de la "entropía": es una medida del desorden... Pero acontece que una masa en resposo tiene energía, y un sistema que evoluciona ordenadamente tiene entropía...

De aquí surge entonces: qué cosa es orden y desorden... el "tiempo" es el árbitro...

Saludos...

Tas votao y re-steemiao...

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No trato de hacerle competencia a Hawking jajajajaja. Usted está en lo correcto mi amigo y colega José F. Lo que sí, al parecer (lo digo así porque no se ha encontrado fenómeno que lo contradiga), está bien claro es que todos los sistemas tienden a su estado de mínima energía tarde temprano. De hecho, ya tenía en mi mente hablar de la energía y la entropía en futuros posts (términos, al igual que el tiempo, realmente esquivos a la hora de ser definidos). En este post, al final, sólo traté de definir el tiempo usando términos cuyo significado no me devuelvan al tiempo mismo, por ejemplo, como el caso que muestra Feynmann en su texto FISICA (referencia 9):

¿Qué es el tiempo? Sería estupendo encontrar una buena definición del tiempo. El diccionario Webster define "un tiempo" como "un período", y este último como "un tiempo", lo que no parece ser muy útil.

Muchísimas gracias por su muy certero comentario. Gracias, también, por su constante apoyo a mis publicaciones. Un fraterno abrazo @jfermin70.

Excelente aporte estimado @tsoldovieri ...una detallada revisión de esta interesante temática, con estupendos recursos y medios didácticos. Gracias por tomarte el tiempo en prepararlos para la comunidad. Felicitaciones

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Gracias por su motivador comentario y por su valioso apoyo @tomastonyperez. Saludos.

Buen trabajo @tsoldovieri, es bastante complejo el concepto de "tiempo". Te felicito por tu trabajo.

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Gracias por tu comentario y apoyo @germanmontero. Saludos

Hola profesor @tsoldvieri. Es difícil creer que algo tan obvio que experimentamos sea tan difícil de definir incluso para los más brillantes físicos. Hay que entonces ubicarse en un paradigma.

Tras pensar un rato, algunas definiciones que yoo improvisaría podrían ser:

Hecho e impresión de progreso debido a todo lo que esté en movimiento en el espacio (compartiendo la posición de Aristóteles y de impresión psicológica de Hawking).

-Totalidad medible de estados distintos que genera el movimiento de un objeto conociendo la distancia que ha recorrido y su velocidad (en otras palabras: explicar con palabras la "t" en t=d/v 😄; tiempo según el paradigma de física clásica).

-Una suceción de todos los eventos que ocurren en las tres dimensiones espaciales, pudiendo haber infinitas sucesiones distintas.

-Nuestra experiencia de los cambios que ocurren en nuestro mundo tridimensional, siendo los cambios simplemente elementos del mismo objeto en una dimensión superior.

(Estas últimas dos están también influidas por ideas de la teoría de cuerdas, como la existencia de más dimensiones).

Excelente post.

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Gran aporte el tuyo @eniolw. Me alegra siempre recibir comentarios tan nutridos. Si, todavía no nos ponemos de acuerdo en cómo definir el tiempo 😄. Gracias por tomarte el tiempo de visitar mi blog y leer mi post. Saludos cordiales.

Interesante los diferentes enfoque que presentas sobre el tiempo. Definir "tiempo" para los físicos es como definir "seres vivos" o "vida"para los biólogos. Creo que nunca habrá una que sea definitiva. Saludos.

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Yo también lo creo amigo @josedelacruz. Gracias por tomarte el tiempo para pasar por mi blog, comentar y apoyar. Saludos.

Saludos, @tsoldovieri, muy buen post, una excelente relación de definiciones y perspectivas sobre el tiempo, uno de los fenómenos más interesantes y del que muchas personas no se percatan, es que a consecuencia de tener la luz una velocidad finita, al ver cualquier cosa a nuestro alrededor, en realidad estamos viendo el pasado de ese objeto, en nuestro entorno cercado esto no tiene mucha relevancia, pues las distancias hacen que la diferencia temporal sea insignificante, pero cuando miramos al cielo, al sol, por ejemplo lo que observamos es como era hace 8 minutos, es decir que si repentinamente el sol desapareciera, no lo notaríamos sino 8 minutos después. Otro ejemplo que me parece interesantico de esto, es la estrella Betelgeuse, en una de las "esquinas" de la constelación de Orión, ésta está en las últimas etapas de su vida, y es posible que a la fecha, ya no exista, y aun no nos hemos enterado, pues se encuentra a 642,5 años luz, es decir, que si ya se ha convertido en una supernova, podríamos tener que esperar hasta 642,5 años, para verlo.

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Excelente comentario que aporta mucho a mi post. Es muy cierto todo lo que dices @amart29. Gracias por tomarte un tiempito para leerlo. Saludos cordiales.

Que gran artículo sobre este tema. Gracias a las contribuciones de grandes pensadores en este campo del conocimiento se amplia más la discusión. Muy buen escrito. Saludos y feliz día.

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Muchas gracias por tu motivador comentario @hogarcosmico. Saludos.

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Gracias equipo de @edu-venezuela por apoyar mi publicación. Realmente, muy agradecido.

¡Arriba Venezuela!

Mis saludos para todos.