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¡Buenas tardes, habitantes de este Universo Paralelo! La edición de hoy está dedicada a uno de los grandes misterios de la física, la biología, la medicina y la geología: el tiempo.
¿Qué es el tiempo?, ¿cómo medirlo?, ¿por qué transcurre? Son algunas de las preguntas que nos hemos hecho como especie desde que aparecimos en el planeta.
Este no es solo un problema científico. La filosofía también ha jugado un rol importante en el intento por dilucidar la naturaleza del tiempo. Immanuel Kant, por ejemplo, pensaba que el tiempo no era un concepto empírico, sino que era una noción a priori, una que no requiere de la experiencia, sino que está presente en la estructura fundamental de nuestros cerebros. Es decir, el tiempo no sería una propiedad fundamental de la naturaleza, sino que de nosotros mismos.
Pero bueno, en este universo paralelo hablamos de ciencia, y en este número abordaremos distintas perspectivas científicas en torno al fenómeno temporal:
A continuación, nuestro cuestionario lo responde Fabiola Arévalo, doctora en Ciencias Físicas y académica del Núcleo de Matemáticas, Física y Estadística de la Universidad Mayor, sede Temuco.
Finalmente, comenzando las vacaciones, una recomendación de la periodista Francisca Munita de lugares «congelados en el tiempo».
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La naturaleza del tiempo es uno de los grandes misterios de la física. Es extraño admitirlo. Después de todo, es uno de los atributos más intuitivos del Universo, uno que medimos cotidianamente, que mencionamos al pasar con naturalidad y que calculamos con mucha precisión constantemente. En nuestras primeras clases de física se nos habla del tiempo y de su unidad estándar en que lo medimos: el segundo. Pero, ¿qué es el tiempo?
Ahora bien, ¿cómo sabemos que nuestros relojes son precisos y avanzan juntos sincronizadamente? Eso lo estableció Isaac Newton en su ley de la mecánica, la ley de inercia: allí dictaminó cómo se mueve un objeto solitario en el universo cuando su posición en cada instante se mide con buenas reglas y buenos relojes: su velocidad permanece constante.
Para Newton, el tiempo era un flujo, el mismo para todos. Un cronómetro universal con el que podíamos sincronizarnos. Pero en 1905, empujado por la exitosa teoría de la electricidad y el magnetismo, Albert Einstein propuso algo distinto: el tiempo y el espacio son de naturaleza similar, se mezclan de modo que un partido de fútbol, que tiene una duración de 90 minutos en los relojes del público, puede durar siglos para un observador que pasa a una velocidad cercana a la de la luz en una nave sobre la cancha.
Esta “relatividad” de los lapsos temporales se hace aún más extraña con la teoría de la relatividad general, que dictamina que los relojes marchan más lentamente cerca de objetos masivos.
Pero más allá de toda esta plasticidad, hay una propiedad fundamental del tiempo que ninguna teoría científica ha podido torcer: su irreversibilidad. En el espacio podemos ir a un lugar y luego volver. En el tiempo no hay vuelta atrás.
La razón de esta flecha del tiempo no es clara del todo. Para objetos grandes, se invoca la llamada “segunda ley de la termodinámica”, pero en el micromundo, en donde reina la mecánica cuántica, la cosa es más complicada.
Esperemos que, con el tiempo, algunos de estos misterios puedan despejarse.
El tiempo, en su dimensión biológica, es un fenómeno cíclico omnipresente que permea todos los aspectos de la vida en la Tierra. En biología, no es sólo una dimensión abstracta; es un actor principal en el desarrollo, funcionamiento y destino de los organismos vivos. Desde el desarrollo embrionario hasta el envejecimiento y la evolución, ningún ser vivo escapa de su influencia.
Asimismo, los organismos vivos poseen relojes biológicos internos que regulan sus ritmos circadianos, ciclos diarios que orquestan funciones como el sueño, la alimentación y el metabolismo. Estos relojes no sólo sincronizan las actividades biológicas con el ciclo de luz y oscuridad (día-noche), sino que también garantizan que los procesos celulares ocurran en los momentos más adecuados para la supervivencia.
El envejecimiento, por su parte, es un proceso inexorable vinculado al tiempo. A medida que pasan los años, los componentes celulares y moleculares se deterioran, afectando la funcionalidad del organismo. Sin embargo, este proceso no es uniforme: la edad cronológica, determinada por la fecha de nacimiento, no siempre coincide con la edad biológica, que refleja el estado funcional y fisiológico de las células.
Finalmente, el tiempo es también el escenario en el que opera la evolución, aunque en escalas tan vastas que su comprensión escapa a nuestra percepción cotidiana. A lo largo de millones de años, las especies se adaptan y evolucionan, acumulando cambios genéticos que reflejan la interacción entre los organismos y su entorno. Este proceso pone de manifiesto el poder del tiempo como agente transformador.
Desde la organización celular hasta los ciclos circadianos, pasando por el envejecimiento y la evolución, el tiempo actúa como un hilo conductor que entrelaza los fenómenos biológicos.
Comprender su papel no sólo nos invita a apreciar la complejidad de estos procesos, sino también a reflexionar sobre nuestra relación con el tiempo.
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a una persona dedicada a la ciencia. En esta edición entrevistamos a la doctora en Ciencias Físicas y académica del Núcleo de Matemáticas, Física y Estadística de la Universidad Mayor, sede Temuco, Fabiola Arévalo.
-¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?
-Según mis padres, siempre fui curiosa, pero lo que realmente marcó mi camino hacia la ciencia fue mi pasión por los libros y los programas científicos que veía en televisión. Disfrutaba leer de todas las áreas, pero a fines de la media me fui inclinando por temas como matemática, física y astronomía, influenciada por los campamentos scout de mi colegio. En esto, los libros de Carl Sagan fueron una tremenda inspiración, tanto por su forma de explicar la ciencia, como por su énfasis en comunicarla.
También me marcaron la ciencia ficción y la comedia Third Rock from the Sun, donde un grupo de alienígenas intentaba pasar desapercibido. El protagonista fingía ser físico en una universidad, pues era una profesión que era igual en todo el universo. Ser científica me pareció fascinante, y aunque no he encontrado alienígenas, mi trabajo no me ha decepcionado.
-¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?
-La teoría de la relatividad general de Einstein ha sido una de las mayores influencias en mi camino científico. Reúne todo lo que me interesaba de niña y mucho más. Lo que alguna vez contemplé en el cielo con preguntas e imaginación, hoy lo puedo analizar en un programa en mi computadora gracias a esta teoría. Me pareció hermoso que, de primeros principios y simetrías matemáticas, con la relatividad general se llegara a hacer predicciones tan generales como el hecho de que el universo se mueve. Además, con esta teoría y muchos datos astronómicos podemos hacer preguntas sobre cuál fue el comienzo del universo y como sería su destino final, que es en lo que trabajo actualmente.
-¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?
-En mi área de trabajo hay múltiples preguntas abiertas. Por ejemplo, se ha encontrado que más de 90 % del contenido del universo es de naturaleza desconocida; lo llamamos materia y energía oscura. En esta última, el error entre lo predicho teóricamente y lo encontrado es de 10120. El universo es tan grande que no sabemos si podremos detectar vida en otros planetas y por la expansión es cada vez aún más grande.
Sin embargo, creo que el problema más importante por resolver trasciende los límites de cualquier disciplina: la relación entre la ciencia y la sociedad.
-¿Cuál es la pregunta que te desvela como científica y cómo la enfrentas?
-Una de las cuestiones que más me inquieta como científica es la falta de comunicación efectiva entre la investigación y la sociedad, e incluso entre distintas áreas del conocimiento. Esto fue especialmente relevante para mí a partir del terremoto del 2010, cuando era estudiante. Estuve días sin luz, ni agua y con toque de queda, pero además de la situación, algo que me quitaba el sueño era lo que la gente me decía de los terremotos. Intenté explicar logaritmos, que los terremotos no se predicen ni se provocan, pero la recepción en mi entorno fue de escepticismo, como si hablase otro idioma.
Esta experiencia me llevó a reflexionar sobre la responsabilidad de promover un diálogo accesible con la sociedad y a redoblar esfuerzos para construir puentes que faciliten el entendimiento y la difusión del conocimiento. Desde la academia no deberíamos sonar como alienígenas para la sociedad, sino que debemos redoblar esfuerzos para un mejor entendimiento mutuo.
Crédito: Dr (c) Raúl Ugalde y Dr. Eduardo Morgado.
La imagen de esta semana nos muestra un cristal de circón en una roca volcánica, fotografiado por el geólogo Raúl Ugalde utilizando un microscopio electrónico de barrido. Este circón posee marcas de corrosión y caras bien desarrolladas, lo que es típico en cristales volcánicos, y su estudio permite conocer la edad de la roca en donde se encuentra alojado.
El circón (ZrSiO4) es un mineral formado principalmente por circonio, silíceo y oxígeno, y es uno de los minerales más relevantes para definir edades en geología, en lo que se denomina geocronología.
Así, la edad del circón puede relacionarse con eventos clave en la historia de la Tierra, como la edad de las rocas más antiguas, episodios de extinción, eventos de formación de montañas y continentes, e incluso con la edad de los meteoritos.
Esa erupción fue datada por medio del geocronómetro U-Th-Pb y se estableció que ocurrió hace aproximadamente 40 millones de años, cuando esa zona estaba dominada por ríos sinuosos, bosques frondosos y un clima cálido; algo muy diferente a lo que se aprecia hoy en día.
La edad del agua
¿Qué edad crees que tiene el agua que consumes y cómo se relaciona con el tiempo? Para responder esta pregunta, es necesario plantearse otra: ¿cuál es el origen del agua que tomas?
Una de las principales características del agua es que siempre está en movimiento; si no fluye río abajo (escorrentía), viaja bajo nuestros pies (infiltración). En algunos casos, el agua se acumula en acuíferos y la extraemos a través de pozos. A esa agua, la que viaja bajo tierra, se le conoce como agua subterránea y es acá donde estableceremos la relación con el tiempo.
Este viaje no es necesariamente rápido ni directo, ya que el subsuelo no es un espacio homogéneo, sino que está compuesto por diversos sedimentos y rocas. Por lo tanto, el agua se encuentra con diferentes obstáculos y puede tardar cientos o incluso miles de años en llegar a un punto donde se acumule.
Este dato nos recuerda que el agua es un recurso muy valioso y limitado, y que, en el contexto del cambio climático, su cuidado y gestión es crucial.
Medir el tiempo. Medir el tiempo con exactitud puede ser un desafío. Especialmente porque debemos partir escogiendo nuestras unidades de manera precisa. Por ejemplo, ¿qué es un segundo? Un segundo se define como 9.192.631.770 oscilaciones de una onda electromagnética particular producida por un átomo de cesio-133.
Los relojes atómicos de hoy se basan en esta estabilidad, y los más precisos, como aquellos que van a bordo de los satélites del sistema GPS, tienen una precisión tan espectacular que si en el big bang hubiésemos sincronizado dos de ellos, hoy tendrían un desfase de menos de un segundo.
Catedrales de Tara, Chile. Diego Delso, delso.photo, Licencia CC BY-SA.
¿Quién necesita una máquina del tiempo cuando tenemos a Chile? Aquí, los paisajes y las tradiciones parecen congelados en épocas remotas.
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