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Sobre la flecha del tiempo

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Sobre la flecha del tiempo

Área: Física — Miércoles, 6 de Enero de 2010
Nuevas especulaciones tratan de explicar la aparente existencia de la flecha del tiempo. Según la nueva idea el pasado surge de la “cristalización” del futuro.
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Los momentos en los que, cuando éramos niños, descubríamos por Navidad los juguetes que nos habían dejado desaparecieron hace mucho por siempre y para siempre. Quizás los podamos vivir a través de nuestros hijos o sobrinos, pero el pasado no retornará jamás. Tampoco volverá el momento en que besamos a nuestro primer amor o esos tiempos en los que ese familiar tan querido todavía estaba entre nosotros. Esos momentos sólo están en la memoria, ese lugar tan frágil de nuestra mente. A veces, cuando la nostalgia nos aplasta y estamos temerosos de un futuro incierto o escaso, soñamos con que, de algún modo, podamos volver al pasado.
Podemos, incluso, fantasear con máquinas del tiempo conceptuales y descubrir, un tiempo más tarde, que otro investigador ha encontrado el defecto definitivo que invalida tal máquina y justifica la ausencia de crononautas en el momento presente. 
Desconocemos la naturaleza del tiempo, de hecho ningún físico teórico serio puede afirmar que conoce tal naturaleza. Ante la ausencia de pruebas, el mundo académico de la Física Teórica se divide en dos bandos: los que creen que el tiempo existe y los que creen que el tiempo no existe y es una propiedad emergente de algo, todavía por conocer, más fundamental.
Pero desconocer la naturaleza del tiempo no impide seguir haciendo física, e incluso trabajar en problemas físicos considerando el parámetro tiempo.
Una de las paradojas con la que conviven los físicos es considerar un tiempo reversible en sus ecuaciones que está en clara contradicción con la existencia de la flecha del tiempo en la vida cotidiana, flecha que apunta siempre desde el pasado hacia el futuro. Una flecha que nos dice que las tazas de té que se caen al suelo no se recomponen espontáneamente y que los objetos calientes se enfrían en un ambiente más frío por sí solos, tal y como el segundo principio de la Termodinámica nos enseña. También nos dice que no podemos volver al pasado, ni siquiera a los mandos de un DeLorean DMC-12.
Pero, salvo este pequeño detalle termodinámico, todas las demás ramas de la Física contienen implícitamente la ausencia de tal flecha. Si, por ejemplo, resolvemos las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General para un determinado modelo cosmológico, extraeremos una solución para el espacio-tiempo en su conjunto, “un bloque”, que contiene “la solución” para todo tiempo. Es lo que algunos autores denominan bloque de universo en evolución o EBU en sus siglas en inglés.
En los diagramas habituales de espacio-tiempo usados en Relatividad el pasado, el presente o el futuro no tienen un estatus espacial. Precisamente, y gracias a esto último, es posible representar un diagrama en el que el espacio y el tiempo se unen en una única entidad: el espacio-tiempo. El Universo es ese bloque fijo de espacio-tiempo, así que ningún instante es especial. Este concepto es el que se ha venido usando hasta ahora por los físicos teóricos.
Puede que la Relatividad sea exótica para muchos de los lectores, pero el amigo lector debe tener en cuenta que la precisión de su GPS depende de esas “exóticas” correcciones relativistas. Tanto la Relatividad como la Mecánica Cuántica forman parte de la vida cotidiana, aunque no lo queramos ver.
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Movimiento de una partícula en una línea de universo controlada por un camino aleatorio. A la izquierda los eventos están determinados hasta el tiempo t1 pero no después. A la derecha los eventos están determinados hasta que t2 > t1 pero no después. Fuente: Ellis y Rothman.
Pese a que el problema de la flecha del tiempo y la naturaleza del mismo están lejos de ser resueltos, algunos físicos piensan sobre estos enigmas e intentan encontrar aproximaciones, ideas o conceptos que nos acerquen a su solución, la mayor parte de las veces infructuosamente.
George Ellis y Tony Rothman, respectivamente de la Universidad de Ciudad del Cabo (Sudáfrica) y de la Universidad de Princeton (EEUU), publican un resultado al respecto. Según su modelo de universo, el pasado se “cristaliza” a partir del futuro.
La clave está en la naturaleza de la Mecánica Cuántica. Ellis y Rothman introducen un nuevo tipo de bloque de universo y estudian algunas sus propiedades. Según ellos todo debe cambiar si se tiene en cuenta la Mecánica Cuántica, pues entonces el pasado, el presente y el futuro tienen características distintas bajo este prisma.
Así, la naturaleza del futuro es completamente distinta de la naturaleza del pasado. Si los efectos mecánico-cuánticos son significativos, el futuro muestra los típicos síntomas de la rareza cuántica que incluyen la dualidad, incertidumbre, entrelazamiento, etc. Así por ejemplo, un objeto puede existir en dos lugares a la vez, o dos partículas pueden estar correlacionadas incluso aunque estén separadas una larga distancia entre sí. El pasado, sin embargo, está siempre fijo.
Con el paso del tiempo, después de que se haya producido un proceso irreversible del vector de estado, la reducción se da, el pasado emerge y la previa indeterminación cuántica es reemplazada por la certidumbre clásica.
Por ende, el futuro está dominado por la Mecánica Cuántica, el pasado por la visión clásica, y la transición se da en el presente. El pasado se cristaliza a partir del futuro en el presente.
El tiempo presente sería donde esta transición tiene lugar, pero el proceso no se da de manera uniforme y la cristalización no se da completamente en el presente. Según recuerdan estos físicos hay pruebas experimentales sobre la posibilidad de retraso de regiones aisladas, donde todavía permanece la indeterminación y en donde la transición desde “probabilidad” a “certidumbre” tiene lugar después. Esto significa que la estructura de la transición del futuro al pasado es más compleja de lo que a primera vista se podría sugerir.
Por tanto, según estos investigadores, la visión del Bloque de Universo en evolución o EBU debe dejar paso a una nueva visión CBU o Bloque de Universo en Cristalización, que refleje esta transición cuántica de indeterminación a certidumbre.
Esta nueva visión (o modelo) combina Relatividad y Mecánica Cuántica, pese a que la primera no contiene flecha del tiempo y la segunda tiene a la ecuación de Schrödinger como ecuación de evolución, que es reversible en el tiempo.
Según ellos esta visión explica la flecha del tiempo. La flecha del tiempo aparece simplemente porque el futuro no existe todavía.
El modelo es todavía una simple idea sobre la que habría que trabajar más y ver adónde lleva. Obviamente, también se necesitarían algunas predicciones que permitieran alguna comprobación experimental, pues, de otro modo, sólo se trataría de un simple juego intelectual.
Debajo del árbol de Navidad me encontré un libro de texto de Física del año 2200 enviado desde el futuro, ardo en deseos de poder echar un vistazo a su contenido. Sólo se me ha puesto una condición: no contar nada en estas páginas al respecto.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=2957
Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.

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Thalia