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miércoles, 3 de febrero de 2010

LA FLECHA DEL TIEMPO



Continuando con la correlacion entre ciencia ficcion y realidad, hago referencia al capitulo de Star Trek " Tomorrow is yesterday" donde la nave estelar aparece subitamente en la Tierra pero en 1969.
Aparte de los argumentos usados en ese capitulo, se puede plantear como " fluye la flecha del tiempo".
En la física del movimiento y sus causas -Dinámica- las leyes de la naturaleza funcionan tanto si el tiempo transcurre “hacia adelante” como también si lo hiciera “hacia atrás”, es decir que son simétricas y reversibles en el tiempo. Si filmamos un choque entre dos partículas, o la órbita de un planeta entorno a su sol, y pasamos la película al revés, notaremos que las trayectorias están invertidas, lo cual es totalmente coherente para la física: no hay nada que nos indique que el tiempo está trascurriendo en sentido contrario. Si las leyes de la naturaleza no distinguen entre el pasado y el futuro, entonces ¿por qué notamos que el tiempo fluye en un sentido y no en otro? ¿De dónde sale esa asimetría del tiempo? ¿Por qué recordamos el pasado pero no el futuro?
A los acontecimientos físicos que no distinguen una “flecha del tiempo”, se los llama reversibles.
Todo en el universo observable tiende al equilibrio, a la homogenización, y nunca observaremos en la naturaleza algo que va espontáneamente del equilibrio al no-equilibrio.
Por consiguiente, la entropía siempre está en aumento o permanece constante, pero nunca puede disminuir. Aquí es donde se rompe la simetría del tiempo en la naturaleza.
Ahora bien, en el momento en que la entropía ha crecido tanto que permanece constante (hay equilibrio térmico), la termodinámica se convierte en termoestática, y ya no tiene sentido decir que el tiempo posee una dirección –mejor dicho, sentido– definido: no se distinguen pasado y futuro.
¿Cuál es el verdadero carácter de la naturaleza, reversible o irreversible? Este problema fue e incluso es considerado como una de las paradojas del tiempo más desconcertantes.
La entropía es en realidad el nivel de desorden de un sistema, y que la razón por la cual ésta aumenta, no es más que por probabilidades. A partir de esta interpretación, la entropía deja de ser un concepto meramente termodinámico, para ampliar su significado, abarcar un lugar importante en gran parte de las ramas de la ciencia, como la teoria del caos y de la informacion, y convertirse una pieza fundamental para entender cómo funciona el tiempo. Sin embargo, este enfoque estadístico nos dice otra cosa importante: la entropía también puede disminuir.
Todo lo anterior quiere decir que la asimetría del tiempo en la naturaleza está dada por el pase de lo más ordenado, heterogéneo, y no equilibrado (que llamamos ‘pasado’) a lo más desordenado, homogéneo y equilibrado (que llamamos ‘futuro’). Pero, ¿y qué pasa si nos fijamos en una molécula sola, en particular? Aquí no tiene sentido hablar de entropía, pues ésta se aplica a sistemas, a conjuntos, a lo macroscópico generalmente. En el caso de una partícula habría que usar no la termodinámica, sino la dinámica para estudiar su comportamiento en el tiempo.
la dinámica es simétrica en el tiempo, no distingue si el tiempo va “hacia adelante” o “hacia atrás”. ¿Cómo es posible que una partícula individual no nos indique ninguna ‘flecha del tiempo’, y que su conjunto sí lo haga?

La primera respuesta que viene a la mente es que hablar de probabilidades cuando sólo disponemos de una unidad y nada más, es inútil. Pensamos que tenemos un concepto bien claro de qué son las probabilidades, y de cómo funcionan. Pero si decimos que la orientación del tiempo está regida por el carácter probabilístico de la entropía, nos daremos cuenta que a su vez el concepto de probabilidad está regido por la orientación del tiempo.
Habitualmente damos por hecho que existe un “pasado” y un “futuro”, y que el primero precede al segundo. Intuitivamente sabemos que estos dos son muy diferentes, pues lo que ocurre en el primero lo podemos recordar; lo que ocurre en el segundo no. A esta asimetría hoy se denomina como flecha psicológica o subjetiva del tiempo. En la actualidad conocemos muy poco sobre cómo funciona la memoria , pero sabemos bien que se trata de un proceso neurológico de intercambio de energía, es decir, donde interviene la entropía. Lo mismo ocurre con el envejecimiento: es posible reducir los procesos biológicos de las células, a meros traspasos de energía.
Y entonces, la flecha psicológica del tiempo queda determinada por la flecha termodinámica, o sea el aumento de la entropía.
De lo anterior sacamos que percibimos que el tiempo fluye en un sentido porque la entropía aumenta, y notamos que ésta crece porque medimos el tiempo en el sentido en el que la entropía aumenta.
Por consiguiente no es posible justificar que percibamos la dirección (sentido) del tiempo por causa de que la entropía aumente, por causa de que las probabilidades funcionen como lo hacen, por causa de que percibimos la dirección del tiempo en el sentido en que la entropía crece… etc., pues volvemos a caer en un círculo. Vemos que el ‘pasado’ y el ‘futuro’ no parecen ser algo objetivo, sino puramente arbitrario. ¿De dónde sale finalmente la “flecha del tiempo”? ¿Acaso la ciencia proporciona una explicación?
El debate por la flecha del tiempo o flecha en el tiempo, que comienza en la época de Boltzmann, continúa hasta nuestros días. El conocido astrofísico y divulgador Stephen Hawking , plantea que la expansión del universo presenta otra asimetría del tiempo, pues podemos distinguir un universo contraído (que llamamos pasado) de uno más dilatado (que llamamos futuro), a la que denomina flecha cosmológica del tiempo. Pero indaga ¿por qué apunta en la misma dirección que la flecha termodinámica?, ¿por qué la dirección en que la entropía aumenta es la misma en la que el universo se expande?

Por otro lado, si la entropía siempre aumenta, quiere decir que cuanto más atrás en el tiempo nos fijemos, más ordenado estará el universo. Ahora bien, como vimos, el orden es mucho más improbable que el desorden, ¿por qué el universo comenzó en un estado muy, pero muy ordenado, que llamamos singularidad?, ¿no sería mucho más probable que lo hubiera hecho en un estado desordenado?, ¿no sería más probable que el universo no hubiera nacido? Para encarar el tema, Hawking, como todo buen científico, se apoya en la filosofía, en el Principio Antrópico.
El universo se expande, de acuerdo; pero eso no quiere decir que lo haga por siempre. Si en un momento la expansión se detuviera, y el universo comenzara a contraerse, esta flecha cosmológica se invertiría, ¿también lo haría la flecha termodinámica?
Este físico dice que estas dos flechas del tiempo son independientes, y que en el momento en que el universo se contraiga, la entropía no disminuiría precipitadamente.
La investigación sobre la flecha del tiempo es muy amplia, y son muchas las cuestiones implicadas, como la Mecánica Cuántica y la desintegración de partículas, pero si la Curva Temporal Cerrada es factible nada nos impediria decir que " Tomorrow is yesterday".
"End of transmission"

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