Does time exist? - Andrew Zimmerman Jones
Summary
TLDREl guion explora la naturaleza del tiempo, desde sus inicios en observaciones cíclicas hasta su complejidad en la teoría de la relatividad de Einstein. Se cuestiona si el tiempo es una entidad física o solo una percepción humana. La 'flecha del tiempo' y la segunda ley de la termodinámica definen su dirección, pero la fusión de la relatividad general y la física cuántica en una 'teoría de todo' sigue siendo un desafío. Algunos intentos, como la ecuación de Wheeler-DeWitt, omiten el tiempo, lo que plantea la posibilidad de que sea una ilusión emergente, similar a cómo el movimiento en una película es percibido a partir de imágenes fijas.
Takeaways
- ⏳ La medición del tiempo comenzó con la observación de ciclos naturales, como el cambio de día y noche y las estaciones.
- ⌚ El tiempo se convirtió en unidades más prácticas con la invención de instrumentos como los relojes de sol y los relojes mecánicos.
- 🤔 La existencia física del tiempo es un misterio; algunos piensan que es una entidad real, mientras que otros cuestionan si es solo una percepción.
- 🧐 La teoría de la relatividad de Einstein complicó la comprensión del tiempo, sugiriendo que no pasa a la misma velocidad para todos.
- 🛰️ La relatividad también introdujo la idea de que el tiempo y el espacio están unidos, creando el concepto de espacio-tiempo.
- ➡️ El 'flechazo del tiempo' describe por qué se mueve en una sola dirección: del pasado hacia el futuro.
- 🌊 La segunda ley de la termodinámica explica el flechazo del tiempo a través del aumento de la entropía y el desorden en el universo.
- 🔬 La búsqueda de una 'teoría de todo' en física intenta unir la relatividad general y la física cuántica, pero aún no se ha logrado.
- 🕰️ Algunas teorías sugieren que el tiempo podría no existir como una propiedad fundamental, sino como una emergente del funcionamiento del universo.
- 🎥 El tiempo puede ser similar a la ilusión de movimiento en una película, donde la secuencia de imágenes fijas crea la percepción de cambio continuo.
Q & A
¿Cuáles fueron las primeras formas de medir el tiempo?
-Las primeras formas de medir el tiempo fueron observaciones de ciclos del mundo natural, utilizando patrones de cambio de día a noche y estación en estación para construir calendarios.
¿Qué nos permite entender la teoría de la relatividad de Einstein sobre el tiempo?
-La teoría de la relatividad de Einstein nos dice que el tiempo pasa para todos, pero no siempre a la misma velocidad para personas en situaciones diferentes, como aquellos que viajan cerca de la velocidad de la luz o orbitan un agujero negro supermasivo.
¿Cómo resolvió Einstein la malleabilidad del tiempo?
-Einstein resolvió la malleabilidad del tiempo combinando el tiempo con el espacio para definir el espacio-tiempo, que puede doblar pero se comporta de maneras consistentes y predecibles.
¿Qué es la flecha del tiempo y cómo se relaciona con la física?
-La flecha del tiempo es la noción de que podemos moverse a través del espacio en cualquier dirección, pero solo en una dirección a través del tiempo. Esto se describe en física por la Segunda Ley de la Termodinámica, que dice que los sistemas ganarán desorden o entropía con el tiempo.
¿Por qué es importante reconciliar la relatividad general y la física cuántica?
-Reconciliar la relatividad general y la física cuántica es uno de los mayores desafíos en física teórica, ya que uno describe el comportamiento de objetos muy grandes y el otro explica lo muy pequeño, y se necesita una 'teoría de todo' que los unifique.
¿Qué es la ecuación de Wheeler-DeWitt y cómo trata el tiempo?
-La ecuación de Wheeler-DeWitt es una de las contiendas para una 'teoría de todo' que no incluye el tiempo en absoluto, lo que plantea preguntas sobre la existencia del tiempo en el nivel más fundamental.
¿Qué son las propiedades emergentes y cómo podrían estar relacionadas con el tiempo?
-Las propiedades emergentes son características que no existen en piezas individuales de un sistema, pero que existen para el sistema en su conjunto. Se cuestiona si el tiempo podría ser una propiedad emergente similar a cómo las mareas surgen del comportamiento colectivo de las moléculas de agua.
¿Cómo podría el tiempo ser una ilusión en la percepción de la física?
-Se plantea la posibilidad de que el tiempo, al igual que el movimiento en una película que se crea a través de imágenes fijas, podría ser una ilusión generada por las limitaciones de cómo percibimos el universo.
¿Qué preguntas sobre el tiempo aún están sin resolver y cómo están los físicos explorando estas preguntas?
-Los físicos siguen explorando preguntas sobre el tiempo, como su existencia como una propiedad fundamental o emergente, y si las ecuaciones que describen el universo deberían incluir el tiempo, entre otras.
¿Cómo se relaciona el concepto de entropía con la dirección del tiempo?
-La entropía, que mide el desorden de un sistema, aumenta con el tiempo, lo que define la dirección de la flecha del tiempo, de la orden a desorden, en el universo.
Outlines
🕰️ Mediciones Tempranas del Tiempo
Este párrafo explora cómo las primeras mediciones del tiempo se basaron en observaciones cíclicas del mundo natural, como el cambio de día a noche y las estaciones. Se menciona la evolución hacia métodos más precisos como los relojes de sol y los relojes mecánicos. A continuación, se plantea la pregunta filosófica de si el tiempo es algo que existe físicamente o es solo una creación mental. La respuesta inicial parece clara, pero con la teoría de la relatividad de Einstein, se complica la comprensión del tiempo, ya que muestra que el tiempo no fluye a la misma velocidad para todos, dependiendo de la situación, como en el caso de viajar cerca de la velocidad de la luz o alrededor de un agujero negro. Einstein resolvió esta malleabilidad del tiempo al combinarlo con el espacio para definir el espacio-tiempo, que se curva pero sigue comportamientos predecibles. Esto sugiere que el tiempo está tejido en el tejido mismo del universo.
Mindmap
Keywords
💡Medición del tiempo
💡Relatividad de Einstein
💡Espacio-tiempo
💡Flechas del tiempo
💡Segunda Ley de la Termodinámica
💡Teoría de la gravedad general
💡Física cuántica
💡Teoría de todo
💡Ecuación de Wheeler-DeWitt
💡Propiedades emergentes
Highlights
Las primeras medidas del tiempo eran observaciones de ciclos del mundo natural, utilizando patrones de cambios de día a noche y estación en estación para construir calendarios.
El tiempo se convirtió en más preciso con la llegada de instrumentos como los relojes de sol y los relojes mecánicos.
La naturaleza física del tiempo es cuestionada, ¿es algo que existe físicamente o solo en nuestras mentes?
La teoría de la relatividad de Einstein complica la comprensión del tiempo, indicando que no fluye a la misma velocidad para todos.
Einstein combina el tiempo con el espacio para definir el espacio-tiempo, el cual se curva pero se comporta de manera predecible.
La teoría de Einstein sugiere que el tiempo está tejido en el tejido mismo del universo.
La flecha del tiempo es un misterio: ¿por qué podemos moverse en cualquier dirección en el espacio pero solo en una en el tiempo?
La ley segunda de la termodinámica describe cómo los sistemas ganan desorden o entropía con el tiempo, definiendo la dirección de la flecha del tiempo.
La búsqueda de una 'teoría de todo' que una física cuántica y la relatividad general es un objetivo principal en física teórica.
La ecuación de Wheeler-DeWitt, una de las teorías de todo, no incluye el tiempo, lo que plantea preguntas sobre su existencia fundamental.
Si una teoría que no incluye tiempo resultara ser verdadera, ¿significaría que el tiempo no existe a nivel fundamental?
Es posible que el tiempo sea una ilusión generada por las limitaciones de cómo percibimos el universo.
Las propiedades emergentes son aquellas que no existen en piezas individuales de un sistema, pero sí para el sistema completo, como las mareas en el océano.
Una película crea la sensación de cambio a través del tiempo usando imágenes fijas que parecen tener un flujo continuo cuando se ven en secuencia rápida.
La ilusión de movimiento en una película es real pero también una ilusión, ¿podría la física del tiempo ser similar?
Los físicos siguen explorando estas y otras preguntas, y aún estamos lejos de una explicación completa.
Transcripts
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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?
Physicists are still exploring these and other questions,
so we’re far from a complete explanation.
At least for the moment.
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