¿Cómo se define exactamente el tiempo usando la física?

Si bien la mayoría de las personas han brindado descripciones elaboradas sobre cómo definimos el tiempo en física, me gustaría señalar que la respuesta puede cambiar dependiendo de qué área física se encuentre.

Por ejemplo, la mecánica clásica y otras áreas clásicas tratan el tiempo exactamente como lo pensamos día a día: un intervalo, que es real y, si no es cero, positivo. Estamos bastante familiarizados con este concepto de tiempo en nuestra vida diaria, y parece funcionar para describir la mayoría de los fenómenos físicos que vemos a nuestro alrededor.

Sin embargo, ese no es siempre el caso: el tiempo en la mecánica cuántica es algo muy diferente: es simplemente un parámetro sin significado físico. Esto nos permite elegir tiempos muy contraintuitivos que son negativos, complejos o puramente imaginarios. Y lo divertido es que hacerlo nos da resultados que tienen mucho sentido.

Luego viene la relatividad especial, donde el tiempo es solo un componente de un vector de 4 que describe un evento. Cada evento, en lugar de tener solo coordenadas de posición, también tiene una coordenada de tiempo adicional, que es perpendicular a las tres coordenadas de posición. Si bien la geometría ha enseñado que podemos tener como máximo tres líneas perpendiculares entre sí, esto solo se aplica a nuestro mundo 3D circundante. En el espacio 4D Minkovsky, el tiempo está en pie de igualdad con la longitud, lo que también se hace evidente cuando aplicamos transformaciones de Lorentz.

Por lo tanto, no es posible definir nada absoluto como tiempo; nuestra definición debe ajustarse cuando sea necesario, para facilitarnos la vida.

Podría decir que si sabe cómo se mide el tiempo, tiene una definición funcional de lo que es.

Así es como se mide / define un segundo, por wikipedia:

Desde 1967, el Sistema Internacional de Unidades (SI) ha definido el segundo como la duración de 9192631770 ciclos de radiación correspondientes a la transición entre dos niveles de energía del átomo de cesio-133. En 1997, el Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM) agregó que la definición anterior se refiere a un átomo de cesio en reposo a una temperatura de 0 K.

Entonces, el tiempo se define en términos del período de un tipo de luz muy preciso. Se mide con un dispositivo conocido como reloj atómico.

Reloj atómico

Uno solo puede definir el tiempo en términos de cambio. Debe tener algo observable para lo que pueda medir el cambio, y el tiempo de cualquier otra cosa que necesite para el tiempo debe estar en relación relativa observable con el elemento de tiempo. Por ejemplo, si sabe que un reloj atómico oscila átomos a una velocidad determinada, cuenta las oscilaciones y luego relaciona la ‘posición’ de tiempo de un objeto con ese recuento.

Me gusta la definición (con múltiples citas) ofrecida en Wikipedia: “El tiempo es lo que lee un reloj”.

El tiempo y la flecha del tiempo (el hecho de que parece moverse en una sola dirección) es un tema de contemplación y debate no solo en física (y ciencia en general), sino también en filosofía y teología.

Mi respuesta favorita personal es: “El tiempo es la medida de esa calidad o principio del universo observable que permite que ocurra el cambio”.

El tiempo es el ser de ser de algo. Para un dictado fácil, el tiempo es una cantidad física que es la necesidad básica de existencia de cualquier cosa en este multiverso.