La medición en física es fundamental. Medimos tiempos y distancias en ciertos eventos. Por ejemplo, a nivel deportivo medimos quién es el hombre más veloz sobre la Tierra en una carrera de 100 metros planos, y tenemos que medir con segundos y centésimas de segundos para conocer el tiempo más corto.

En la natación pasa otro tanto e inclusive, no se miden ya las milésimas de segundos porque ni siquiera es el tiempo de parpadeo del ojo.

En física entonces queremos saber muchas veces cuál es la medida mínima de algo. ¿Cuál será la distancia menor que pueda haber entre dos partículas? ¿Cuál es el tiempo menor que puede existir entre dos eventos?

Max Planck da unas primeras respuestas

Uno de los físicos más importantes de la mecánica cuántica es Max Planck, quien fuese el que diese la idea de que el universo estaba cuantizado. Esto quiere decir que no es un continuo, sino que todo está definido en pequeños tamaños o tiempos, los cuales son discretos y tienen una unidad.

Esto, en otras palabras, indica que por ejemplo, del punto cero al punto uno, hay un número fijo de metros, centímetros, milímetros, etcétera, pero hay un límite a estas subdivisiones. Y esto es, así como en la distancia, también en la energía e incluso en el tiempo. Esto es el «cuanto».

Así, Planck planteó la longitud y el tiempo que llevan su apellido. La «longitud de Planck» será la escala en la que la escala de las ideas clásicas de la gravedad y del espacio-tiempo, dejan de ser válidas y entonces los efectos cuánticos dominan.

Esto es la medida de distancia más pequeña que pueda existir y que nos haga sentido a los seres humanos. Esta es aproximadamente igual a 1.6 x 10^-35 metros, es decir, 10^-20 veces el tamaño del protón. Esto es tan pequeño, pero tan pequeño, que es inimaginable.

En lo que se refiere al «tiempo de Planck», este sería el tiempo que tarda un fotón (que va a la máxima velocidad posible en el universo, la velocidad de la luz), en recorrer la distancia de Planck.

Esto es el «cuanto temporal», la medida más pequeña de tiempo que podamos concebir y es aproximadamente unos 10^-43 segundos. No puede haber una división del tiempo más pequeña que tenga significado físico.

Los problemas de la física teórica

Por muchos años, los físicos teóricos, aquellos que trabajan en las leyes de la física usando papel, lápiz y matemáticas, han intentado explicar un problema enorme: la teoría de la relatividad sugiere que el tiempo es una cantidad continua (no discreta, como afirma Planck), y que uno se puede mover más lentamente (o más rápidamente), dependiendo de la aceleración y las condiciones gravitatorias.

Pero la mecánica cuántica sugiere que l tiempo se mueve con una sincronía específica, basada en la idea de Planck. En este escenario se piensa que el tiempo es universal y que no depende del observador, como Einstein probó. Si hay manera de conciliar estas teorías, podríamos pasar al siguiente tema, pero ¿cómo hacer esto?

Tres científicos teóricos de la Universidad Estatal de Pennsylvania han calculado el límite superior para la posible cuantización del tiempo, y sugieren 10^-33 segundos, como el límite máximo para el periodo de un oscilador universal, es decir, ara que el tiempo se mueva cuantizadamente de un momento al que sigue.

Sus ideas aparecen en el Physical Review Letters y los físicos responsables de la publicación son: Garrett Wendel, Luis Martínez yMartin Bojowald. Cabe señalar que además de sus especulaciones, los científicos dan algunas ideas para probar lo que dicen.

Hay físicos que han sugerido ya un posible escenario para explicar esta discrepancia del tiempo continuo de Einstein y el tiempo discreto de Planck. Básicamente apelan a que el tiempo está cuantizado en el espacio-tiempo, similar a las teorías que intentan describir la gravedad cuántica.

Así, en este posible escenario, el espacio-tiempo no se describe como un continuo, sino como dividido en pequeñas unidades, las cuales estarían obligadas a seguir la definición del cuanto de tiempo de Planck. Estos instantes temporales son tan cortos que son indetectables.

La idea sería el sugerir la noción de un reloj universal que hace tic tac en pequeñísimas unidades de tiempo. En este escenario, el tiempo universal podría existir e interactuar con la materia. Pero esto implica saber qué tan rápido puede ser este tic tac de este supuesto reloj.

La idea de los tres teóricos

En este nuevo esfuerzo, los científicos han desarrollado una teoría que describe el límite superior de tal incremento. En su modelo, sugieren que un reloj universal debe tener un oscilador cuántico que cambia entre dos estados a tiempos regulares.

Para calcular este cambio, han pensado en acoplar un oscilador más lento que bien podría ser un reloj atómico. En su modelo, piensan que la energía neta del sistema de los dos osciladores viene a ser la misma.

Y en este escenario, las dos oscilaciones podrían des-sincronizarse en el tiempo. Esta divergencia permitiría calcular el límite superior de este tic tac del reloj universal.

Desde luego que todo esto es una especulación educada, basada en la física que conocemos. La prueba debe tratar de pasar del papel del teórico a la práctica del laboratorio.

Entender si el tiempo está cuantizado, como parece estarlo, y hacerlo compatible con las ideas de Einstein, no es un a tarea fácil. Pero de lograr un resultado podríamos pensar entonces por qué estos son los límites del tiempo y el espacio y qué hay detrás de ello, en un afán de entender mejor el universo en el que vivimos.