El mayor experto en tiempo del mundo: "El tiempo no es universal, hay muchos tiempos"

El tiempo es una de las magnitudes fundamentales de la naturaleza, y su definición desencadena desde hace siglos encendidos debates científicos y filosóficos. Resulta tan esencial que, desde siempre, los seres humanos nos devanamos los sesos tratando de medir el tiempo de la manera más precisa posible. Al fin y al cabo, en un mundo en el que la información viaja a la velocidad de la luz, unas décimas de segundo pueden ser decisivas, por ejemplo, en una transacción financiera en bolsa, en el lanzamiento de un satélite o en un experimento científico.

El físico francés Christophe Salomon (1953, Châtellerault), especialista en óptica cuántica y en átomos fríos, es la persona que más sabe del tiempo en todo el mundo. La prueba es que lleva su firma el reloj más preciso construido nunca, un mecanismo que es tan exacto que en 13.700 millones de años (la edad del universo) solo cometería un error inferior a un segundo. Se trata de un reloj cuántico, que funciona midiendo el tic tac de los átomos de Cesio, átomos que son iguales en todo momento y en todo el mundo. Sólo tienen un inconveniente: se mueven a una velocidad de vértigo, 9.000 millones de veces más deprisa que el péndulo de Galileo, por poner un ejemplo. Sin embargo, si se enfrían, esos átomos se desplazan mucho más lentamente.

Salomon no sólo ha ideado métodos pioneros que, partiendo del enfriamiento de los átomos, le han permitido el pleno desarrollo de relojes cuánticos ultraprecisos. Además, ha sido el primero en imaginar el funcionamiento de esos relojes en el espacio, donde la gravedad es muy reducida, lo que permite aumentar notablemente la precisión de esos dispositivos. Desde hace sólo unos meses, un reloj cuántico diseñado por Salomon y su equipo de colaboradores se encuentra en la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés). Es el aparato para medir el tiempo más preciso que existe.

Por todo eso, Christophe Salomon acaba de recibir en Berna el Premio Balzan por sus investigaciones para medir el tiempo de manera ultraprecisa. Los Premios Balzan están considerados la antesala del Nobel: la prueba es que este año de 2025 el Nobel de Química ha ido a parar a Omar M. Yaghi (ganador del Balzan en 2024) y el de Economía, a Joel Mokyr (galardonado en 2015 con el Balzan). Así que conviene no perder de vista a Salomon, pues no sería de extrañar que en breve fuera agraciado con el Nobel de Física.

"Cada reloj registra su propia hora. El tiempo en la Tierra no es el mismo que el tiempo a bordo de un satélite o el tiempo en estrellas distantes"

PREGUNTA. ¿Existe realmente el tiempo, un tiempo universal?

RESPUESTA. Es una pregunta muy interesante. Durante muchos años el tiempo estaba presente en el espíritu de la gente, el tiempo fluía con regularidad, era el mismo para ti, para mí y para todos. Newton desarrolló la mecánica clásica sobre esa idea. Pero luego llegaron Einstein, Minkowski, Poincaré y Lorenz y explicaron que el tiempo depende de la materia. Y la distribución de la materia en el universo no es uniforme. Así que, respondiendo a su pregunta, el tiempo no es universal porque se ve afectado por la materia.

P.¿Quiere eso decir que hay muchos tiempos, que cada persona tiene su propio tiempo?

R. Eso es. Por supuesto, esas diferencias son minúsculas y no van a cambiar en nada nuestra vida diaria. Sin embargo, conceptualmente y en algunas aplicaciones, esas pequeñas diferencias son muy relevantes. Einstein dijo: “El tiempo es aquello que mide un reloj”. Pero la realidad es que cada reloj registra su propia hora, la hora que da este reloj no tiene por qué ser la hora la que da tu reloj ni la que marca ese otro, porque no están en el mismo entorno. De ese modo, el tiempo en la Tierra no es el mismo que el tiempo a bordo de un satélite o el tiempo en estrellas distantes. Esa fue la gran revolución sobre nuestro conocimiento del tiempo que hizo Einstein, y lo hizo precisamente aquí en Berna, la ciudad donde entre 1903 y 1905 desarrolló su Teoría de la Relatividad Especial, cuya ecuación fundamental formuló en una calle muy próxima a donde nos encontramos usted y yo. Diez años después, Einstein enunció la Teoría de la Relatividad General, que describe cómo el tiempo y la materia evolucionan de forma consistente.

"A bordo de los satélites GPS y Galileo, que son los responsables del GPS europeo, hay relojes atómicos muy precisos"

P. ¿Me puede dar un ejemplo que muestre cómo el tiempo puede ser diferente?

R. En la vida diaria esas diferencias son muy pequeñas y no las apreciamos. Sin embargo, tenemos un ejemplo muy importante: el sistema de navegación por satélite (GPS). Para llegar hasta este hotel donde nos encontramos ahora usted probablemente haya usado Google Maps o el GPS. Pues bien, debe usted saber que a bordo de los satélites GPS y Galileo, que son los responsables del GPS europeo, hay relojes atómicos muy precisos. Esos satélites envían señales electromagnéticas, usted ha recibido en su teléfono móvil ondas de radio para indicarle cómo llegar hasta aquí. Como la luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo, si cometes un error de nanosegundos, cometes un error de 30 centímetros en una posición. Así que se necesitan relojes muy buenos y ultraprecisos para que el sistema GPS funcione bien. Y también es necesaria una sincronización.

P. ¿Una sincronización?

R. Sí. Tu teléfono móvil no te daría la posición correcta si no estuviera sincronizado con los satélites GPS. Utilizamos la hora exacta para sincronizar la red de telecomunicaciones. Y a veces no funciona. Cuando vas en un tren rápido y estás hablando por teléfono, en ocasiones pierdes la conexión. Eso se debe a una mala sincronización entre unidades de red adyacentes. Si hubieran usado mejores relojes, no ocurriría.

P. Usted hace relojes cuánticos ultra precisos. ¿Por qué es tan importante medir el tiempo con tantísima exactitud? ¿Realmente cambia mucho las cosas una décima de segundo más o menos?

R. Claro que cambia. Piensa, por ejemplo, en las transacciones bancarias, en la gente que compra y vende a gran velocidad y que gana dinero controlando mejor el tiempo. En el mercado de valores se necesita una precisión de nanosegundos. Y también se necesita absoluta precisión en los aceleradores del CERN. La ciencia también requiere tiempos muy precisos para comprender las leyes del universo.

P. ¿Hay muchas cosas sobre el tiempo que aún desconocemos? ¿Existen aún aspectos sobre el tiempo que ignoramos?

R. En la escala de Planck la unidad de tiempo más pequeña que la física actual puede describir es de 10 elevado a menos 34 segundos. Es una unidad increíblemente pequeña. Pero el tiempo debería estar cuantizado….

P. ¿Qué quiere decir?

R. Bueno, es mecánica cuántica. La mecánica cuántica describe el mundo microscópico: átomos, moléculas… Estamos hechos de átomos, de moléculas, que interactúan entre sí, y son las leyes de la mecánica cuántica las que hacen que esos átomos y esas moléculas permanezcan juntos. Mire mi chaqueta, una chaqueta clásica, no cuántica, dirá usted. Pero si la observa con un microscopio, descubrirá que mi chaqueta está formada por átomos y moléculas. Su pregunta sobre qué desconocemos aún del tiempo se podría plantear de otro modo: ¿cuándo comenzó el tiempo? La interpretación estándar es que hubo un Big Bang y que ahí empezó el tiempo.

P. Si el tiempo tuvo un comienzo, ¿significa que podría tener un final?

R. Esa es una pregunta abierta. Lo que vemos es que el universo se expande. ¿Se expandirá eternamente o en algún momento se contraerá? ¿Se volverá entonces cada vez más denso y habrá un segundo Big Bang? Hay teorías contrapuestas, es un problema abierto.

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P. ¿Y cuál es su postura? ¿Cree que el tiempo acabará algún día?

R. No tengo ni idea. En física intentamos describir lo que observamos en el universo. Para ello, introducimos herramientas como la posición, la velocidad o la temperatura. Así, con parámetros, intentamos describir lo que vemos. El tiempo es uno de estos parámetros. Un parámetro especial, pero uno más. Einstein demostró que el tiempo no es diferente del espacio, que espacio y tiempo forman un solo bloque.

P. Usted asegura que la teoría de la relatividad y la física cuántica no encajan muy bien. ¿Por qué?

R. La mecánica cuántica es una teoría probabilística. Cuando se realiza una medición y se llega a un resultado, ese resultado no es certero, no es preciso, hay siempre incertidumbre. Cuando preparo en un átomo una superposición de los dos estados, el estado fundamental y el estado excitado, no puedo asegurar con certeza en qué estado se encontrará el átomo, si será en estado fundamental o en estado excitado. Antes de medir, no se puede determinar en qué posición está el átomo. Ese es uno de los principios fundamentales de la mecánica cuántica. En la teoría de la relatividad, Einstein dice que si el átomo está aquí su velocidad de desplazamiento es determinada, y que si está allá, su velocidad de desplazamiento es otra. Así que sí, hay un problema de conexión entre la teoría de la relatividad y la física cuántica. La teoría de Einstein describe el movimiento del átomo como una pequeña bola, bien localizada y con una velocidad dada aquí, pero en la física cuántica eso no encaja.

"Einstein podría estar equivocado. Para describir el mundo, es necesario algo más que la Teoría de la Relatividad General"

P. ¿La teoría de Einstein debería ser revisada?

R. En eso andan los físicos teóricos. Yo soy físico experimentalista. Pero lo que parece claro es que hay nuevas fuerzas, nuevas interacciones o desviaciones de la ley de la gravedad de Newton. La gravedad es la atracción que la Tierra ejerce sobre nosotros. Pero ¿qué pasaría si, a cierta distancia, esa ley de la gravedad se modificara? No lo sabemos. Tenemos que comprobarlo. Si descubrimos que el tamaño de las galaxias y la ley de la gravedad se modifican, entonces sería un descubrimiento que cambiaría nuestra perspectiva sobre la evolución del universo.

P. ¿Qué sueña usted con descubrir?

R. Me gustaría poder demostrar que Einstein estaba equivocado, o aunque no estuviera equivocado, que su teoría no es lo suficientemente precisa. Para describir el mundo, es necesario algo más que la Teoría de la Relatividad General. En ese sentido, nosotros estamos realizando experimentos en la frontera entre la mecánica cuántica y la relatividad general e investigando en ese sentido. Si nuestros resultados arrojan que Einstein está equivocado, hay dos soluciones: o que realmente esté equivocado o que hayamos hecho mal nuestras mediciones, así que debemos ser muy cuidadosos.

P. ¿Cree que en los próximos años tendrá algún resultado?

R. Sí, ese es el plan. Pero ya sabe que en la ciencia espacial puede haber sorpresas.

P. ¿Cómo serán los relojes del futuro?

R. Los relojes del futuro ya están prácticamente aquí: relojes ópticos.