Dilatación del tiempo: conoce de qué se trata y si es posible viajar al futuro

El concepto parte de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein y tiene implicancias, por ejemplo, en los dispositivos GPS.

Buzz Lightyear viajando a la velocidad de la luz. 

Ilustrado por Disney+
Por Redacción National Geographic
Publicado 21 oct 2022 08:00 GMT-3

La dilatación del tiempo es un fenómeno que estudia la física pero que se llevó al cine en numerosas ocasiones para imaginar posibles viajes hacia el pasado o el futuro.

A pesar de que técnicamente es imposible viajar a la velocidad de la luz y advertir el efecto, es correcto afirmar que el tiempo es relativo. Tal como lo predijo el científico alemán Albert Einstein, depende de la posición y del estado de movimiento (en reposo o no) del observador, explica José Edelstein, doctor en Física, investigador en el Instituto Gallego de Altas Energías (Igfae), escritor y divulgador científico argentino.

¿Qué es el tiempo?

El físico indica que un buen concepto de tiempo es el que daba Einstein: “El tiempo es lo que mide el reloj”. Esa respuesta que parece burlona, en verdad "es estrictamente rigurosa”.

El tiempo es lo que mide cualquier sistema físico: un reloj u otro sistema periódico que marque un ritmo, un segundo, un minuto, una hora o el nombre que se le quiera poner, señala el experto.

Tic tac: ¿El tiempo es el mismo para todas las personas en todos lados?

En la vida cotidiana es habitual percibir que el tiempo transcurre de la misma manera para todas las personas, aunque lo cierto es que no es así, comenta el investigador del Igfae. Fue Einstein quien, en 1905, advirtió que el tiempo no es absoluto y lo explicó con la Teoría de la Relatividad.

Para profundizar, Edelstein ejemplifica: si una persona fabrica un reloj y coloca dos espejos paralelos y hace rebotar la luz entre ellos y se observa el experimento en cámara lenta, se puede advertir que la luz sube y baja, por ejemplo, en un segundo.

Una ilustración que representa a Albert Einstein escribiendo una fórmula matemática.

Ilustrado por TOMER HANUKA

Sin embargo, si otro individuo pasa en patineta por delante de la primera persona (que está quieta y tiene el reloj) verá que ese sujeto y su reloj se han movido (tal como sucede cuando se está sentado sobre un tren estacionado y el de al lado se mueve, dando la sensación de que es el propio tren el que ha modificado su posición). A su vez, este observador advertirá que el haz de luz se mueve entre los espejos en diagonal. Al hacerlo de esa manera, el recorrido de la luz será más largo y, en conclusión, el tiempo transcurrido también será más extenso.

Así, “dos observadores en movimiento perciben el transcurrir del tiempo a un ritmo diferente”, concluye el físico. Asimismo aclara que para comprobar este ejemplo (de observar el haz de luz estando quieto o circulando en patineta) sería necesario que un sujeto se moviera a una velocidad muy alta (comparada con la velocidad de la luz) respecto del otro.

El investigador argentino añade: “La teoría de Einstein tiene un ingrediente: ‘Nada puede ir más rápido que la luz’, lo cual es muy importante para preservar la causalidad”. Esto quiere decir que algo no puede ocurrir antes de que suceda: para festejar un gol, un jugador de fútbol tiene que haber pateado la pelota y esta haber ingresado al arco.

Entonces ¿Qué es la dilatación del tiempo?

Edelstein sintetiza el concepto de manera simple: “La dilatación del tiempo es que el tiempo depende del estado de movimiento de quien lo determine. Entonces, dos personas que están en movimiento relativo una respecto de la otra miden tiempos diferentes”.

“El hecho de que una parte importante de la población mundial use diariamente el GPS es una prueba del funcionamiento de la dilatación temporal”

Por: José Edelstein
Doctor en Física, investigador en el Instituto Gallego de Altas Energías (Igfae)

¿Cuáles son los factores que provocan la dilatación del tiempo?

Además de la velocidad, la dilatación del tiempo depende de la altura, explica el físico. Comparativamente, el tiempo transcurre más rápido mientras más arriba se esté.

Cuanto más cerca se está del centro de un planeta, más lento transcurre el tiempo. Pero siempre es un efecto relativo”, advierte. Por ejemplo, si una persona vive en el piso número 100 de un edificio y otra en planta baja, ambos no podrán advertir el efecto porque a esa altura la diferencia es ínfima. 

A su vez, el paso del tiempo se experimenta de forma idéntica: “Si el corazón tiene un latido que es uno por segundo, estés aquí, en un agujero negro o moviéndote a la velocidad de luz, para vos el latido va a ser uno por segundo. Lo que va a cambiar es cómo te ven los demás”.

Concretamente, “el tiempo no es igual para dos observadores, sino que es algo relativo. Se dilata para el que se mueve más rápido (o para el que se mueve cuando hay uno que está quieto) y para aquel que está en un sitio con más gravedad”.

Un ejemplo cotidiano de la dilatación del tiempo: ¿Los GPS saben de la relatividad?

Una tecnología que se utiliza a menudo es la de los navegadores GPS. Gracias a ellos cualquier persona puede saber en qué lugar se encuentra y dirigirse a otro con gran exactitud. Sin embargo, esto no sería posible si no se conociera la Teoría de la Relatividad.

“El hecho de que una parte importante de la población mundial use diariamente el GPS es una prueba del funcionamiento de la dilatación temporal”, reflexiona Edelstein.

Según explica, los aparatos GPS (como el del móvil o el del coche) están conectados con tres satélites que envían permanentemente una señal con el horario y su ubicación. Con esa información el dispositivo automáticamente puede triangular su posición.

El inconveniente ocurre cuando inciden los factores antes mencionados: la velocidad con la que se mueven y la altura en la que se encuentran. Por un lado, el satélite orbita la Tierra y da dos vueltas alrededor del planeta por día; a su vez, están a 20 000 kilómetros de altura. 

Por lo tanto, los relojes del satélite van más lento que los que están en la Tierra. De acuerdo a su velocidad, su reloj se atrasa 7 millonésimas de segundo. Al mismo tiempo, debido a su altura, se adelanta 45 millonésimas de segundos por día, explica el divulgador científico. 

En consecuencia, el reloj del satélite está 38 millonésimas de segundo adelantado por día, algo insignificante dentro de una jornada. Sin embargo, en 38 millonésimas de segundo la luz recorre 11 kilómetros. De manera que, de no corregir ese error, el GPS produciría un desfase diario de 11 kilómetros, indica el físico.

En síntesis, si no se conociera la Teoría de la Relatividad, no se hubiera montado el sistema GPS.

¡Al infinito y más allá!

El efecto de dilatación del tiempo ha sido abordado en múltiples ocasiones en la ficción al considerar la posibilidad de viajar al futuro. Por ejemplo, en Lightyear (Disney 2022) el personaje consigue viajar al espacio en unos pocos minutos pero al regresar al planeta donde habita, han transcurrido cuatro años. 

Ver más en Disney+

 

De acuerdo a Edelstein, la dilatación del tiempo se produce en todo el universo. Si una nave parte de la Tierra y se mueve rápidamente, el tiempo transcurre más lento respecto de este planeta (a causa de la velocidad). A la vez, transcurre más rápido (porque se aleja del centro de la Tierra). “Comparativamente, si van a una velocidad cercana a la de la luz, el primer efecto es enorme y el segundo es menor”.

Entonces, comenta el especialista, “si una persona viaja al centro de la galaxia (a 27 000 años luz) en una nave que fuera capaz de mantener una aceleración de 9.8 metros sobre segundo al cuadrado, esa persona tardaría 20 años (según su percepción) en llegar al centro de la Vía Láctea. En ese lapso, en la Tierra habrían pasado miles de años”. 

El detector de ondas gravitacionales Kamioka, KAGRA, un telescopio criogénico de ondas gravitacionales a gran escala construido en la mina Kamioka en Hida, Japón.

Fotografía de Paolo Woods

A pesar de que este viaje es técnicamente imposible, “la teoría explica que este fenómeno ocurre”.

“Nunca lo hemos visto porque nadie ha viajado jamás a un agujero negro. Lo más lejos que hemos llegado es a la Luna, que está cerca y la diferencia provocada por este efecto yendo al satélite de la Tierra es prácticamente nulo”.

¿Es cierto que al ver las estrellas se observa el pasado?

“Estamos acostumbrados a ver la luz como instantánea, pero tiene una velocidad de 300 000 kilómetros por segundo”, explica el especialista. 

Además, comenta que en el caso del Sol, tras ser emitida su luz tarda 8 minutos y 17 segundos en llegar a los ojos del observador. Lo mismo sucede con otras estrellas más lejanas e incluso con otros planetas: “Así que sí, todo el cielo es pasado”.

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