Dé unos pasos hacia adelante, dé la vuelta y camine hacia atrás. No hay problema. Ahora deje pasar unos segundos, luego dé la vuelta y regrese unos segundos en el tiempo. No ha habido suerte? Por supuesto que no. Como sabemos muy bien, el tiempo, a diferencia del espacio, tiene una sola dirección – la cual fluye del pasado al futuro, y nunca al revés. Eso suena, como el orden natural de las cosas, pero si se mira con suficiente atención a la naturaleza, usted encontrará que no lo es. Una búsqueda exhaustiva de las leyes de la física resulta en la no existencia de una flecha del tiempo. Por ejemplo,se pueden utilizar las leyes de Newton del movimiento para estudiar desde donde un balón fué lanzado en el pasado así como tan bien donde aterrizará en el futuro. Y cuando se trata de partículas, las leyes y fuerzas que rigen su comportamiento no cambian si cambias el futuro por el pasado. "Lo verdaderamente extraño es que las leyes de la física, que sin duda deberían ser responsable de lo que vemos en el mundo, pueden funcionar igual de bien hacia adelante como hacia atrás en el tiempo", dice Dean Rickles, un filósofo de la ciencia en la Universidad de Sydney en Nueva Gales del Sur, Australia. "No debería haber una flecha." Si la flecha del tiempo no está en las leyes de la física, ¿de dónde viene? Una pista importante surge de las complejas interacciones de un gran número de partículas. Todos los objetos que se ven a su alrededor, incluyendo a usted, se componen de una amplia colección de partículas. Estas partículas no están fijas a su alrededor – ellas están constantemente moviéndose y reorganizándose. Para cualquier sistema macroscópico - por ejemplo, un charco de agua o un cristal de hielo - los físicos asignan unaentropía. La entropía refleja el número de formas en las que se pueden reorganizar las partículas constituyentes de un sistema sin cambiar su apariencia general. Un charco de agua se puede formar mediante la reorganización de las moléculas de H2O en un gran número de formas, por lo que es un sistema de alta entropía. Un cristal de hielo, por el contrario, tiene que ser ordenado de una manera muy precisa, y porque hay pocas formas de hacerlo el tiene una baja entropía. En términos de la estadística pura, sistemas de alta entropía siempre son más probable que los de baja entropía, ya que hay muchas más maneras para su producción. Es por eso que, dada una temperatura lo suficientemente caliente como para permitir que las moléculas se muevan en nuevos arreglos siempre vas a ver al hielo volviéndose agua, y nunca vas a ver un charco de manera espontánea cristalizándo en hielo. De hecho, si estuviera viendo una película y observó una escena de un charco de repente congelándose en un día caluroso, usted asumiría que la película estaba corriéndo a la inversa – y que el tiempo se estaba moviendo hacia atrás. A pesar de que el aumento de la entropía es una estadística, y no un fenómeno fundamental, , es suficiente para dar origen a un poderoso pilar de la física: la segunda ley de la termodinámica.Según la segunda ley la entropía del universo nunca puede disminuir. Y allí, se podría pensar, está la clave de la flecha del tiempo - la marcha constante de la entropía de menos a más es lo que percibimos como el paso del pasado al futuro. Si todo fuera tan fácil pero por desgracia, la segunda ley en realidad no explica la flecha del tiempo. Simplemente dice que los estados de alta entropía son más probables que los de baja entropía.El tiempo no entra en el cuadro, lo que significa que el mundo cinco minutos a partir de ahora es probable que tenga mayor entropía que el mundo hace 5 minutos. La única manera de explicar la flecha del tiempo, entonces, es asumir que el universo inició su existencia en un muy poco probable estado de baja entropía. Si no hubiera sido así, el tiempo se habría quedado atascado y nada interesante, como nosotros, jamás hubiera ocurrido. "La flecha del tiempo depende del hecho de que el universo empezó en un estado muy peculiar", dice el físico Carlo Rovelli del Centro para Física Teórica en Marsella, Francia. "Si se hubiera puesto en marcha en un estado al azar, no habría nada para distinguir el futuro del pasado". De hecho, la observación demuestra que el universo empezó en un estado de baja entropía. La radiación remanente del Big Bang ofrece una instantánea de la infancia del universo. Muestra que cerca del principio del tiempo, la materia y la radiación se extendían muy uniformemente a través del espacio. A primera vista, pareciera un estado de alta entropía - hasta que se toma en cuenta a la gravedad. La gravedad siempre quiere que las cosas se agrupen, por lo que en un sistema gobernado por la gravedad, un agujero negro es un estado mucho más probable, y así es de mayor entropía que una distribución uniforme. Esta uniforme baja entropía es extraordinariamente poco probable - así que ¿cómo podemos tener tanta suerte? "Si somos capaces de explicar la baja entropía del pasado, entonces vamos a tener más o menos resuelto el problema de la flecha del tiempo", dijo Rickles. Los cosmólogos tienen una explicación para la uniformidad que vemos en el universo temprano. En la primera fracción de segundo después del principio del tiempo, el universo pasó por un estallido breve pero dramático de expansión conocido como inflación, que extendió el espacio como una sábana de goma y suavizó las arrugas. La inflación parece resolver el dilema, pero en una inspección más cercana, sin embargo, sólo empuja el problema de regreso.Para que la inflación se produzca de la manera correcta para producir nuestro universo, el campo que condujo la expansión, conocido como el campo inflatón, tenía que tener algunas propiedades muy poco probables. Así, mientras que el campo inflatón explica el misterio de la baja entropía del universo, el en sí mismo tenía una baja entropía. ¿Cómo tienen en cuenta los físicos eso? Una posibilidad es que la inflación no ocurrió sólo una vez.Supongamos que el campo inflatón comenzó en un estado caótico, de alta entropía - un escenario más probable - de modo que sus propiedades varíaban de un lugar a otro. El inflatón de baja entropía que dio origen a nuestro universo uniforme y por lo tanto a nuestra flecha del tiempo sería solo un centelleo al azar de un más grande, campo de alta entropía. Algunas partes del campo tendrían las condiciones adecuadas para producir un universo como el nuestro, otras permanecerían estériles o producirían otros universos. De hecho, la física del campo inflatón garantiza que hay siempre suficiente campo para crear más universos - lo cual debería conducir a un multiverso infinito. Varias líneas de evidencia ahora convergen en el multiverso, lo que lleva a muchos cosmólogos a tomar en serio la idea. En un multiverso, algunos universos tendrían flechas del tiempo mientras que la mayoría no. No es de extrañar que nos encontremos en uno que lo haga, ya que es el único tipo de universo que podría dar lugar a la vida. "Este es mi escenario favorito", dice el físico Sean Carroll, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. "No tiene completamente atrapada la atención todavía, pero espero que antes de que pase demasiado tiempo se piense que es completamente obvio." Pero incluso si el multiverso puede dar cuenta de la flecha del tiempo, aún quedan muchos misterios. Por ejemplo, ¿cómo la segunda ley encaja con la naturaleza cuántica del universo?Los sistemas cuánticos parecen mostrar su propio tipo de flecha: siempre están descritos por superposiciones de estados posibles hasta que una medida misteriosamente selecciona un estado único, un proceso que parece ser irreversible. La neurociencia proporciona sus propios misterios también. ¿Por qué el cerebro humano sólo recuerda el pasado y no el futuro? "La comprensión de cómo la flecha del tiempo en realidad se manifiesta en numerosas circunstancias - la evolución, el envejecimiento, la memoria, la causalidad, la complejidad - es todavía una vista amplia de preguntas sin respuesta", dice Carroll. Esperemos que los físicos tendrán más respuestas en el futuro - asumiendo, por supuesto, que hay tal cosa.
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