OcioCiencia 0.7

La duración de un minuto depende de en qué lado de la puerta del baño estés. 

A mí nunca me han caído en gracia los niños, tengo que admitirlo, aunque últimamente eso está cambiando. El otro día en el laboratorio entró la hija pequeña de un becario. Tras el “hija, éste es Luc” y estrecharle la mano sonrientemente, me preguntó si al igual que papi me dedicaba a la ciencia. Luego añadió “¿y sabes por qué no conocemos el futuro?”.

La madre que la... La verdad, me pilló desprevenido. No estoy acostumbrado a que las niñas de seis años (ni de otras edades) me pregunten algo tan metafísico a las primeras de cambio, con lo que improvisé un “creo que todo el mundo sabe de dónde viene, pero no dónde irá”. Podría haberle contado un chiste o pasarle la pelota a papi, pero qué más da. Esa pregunta no se borró de mi mente en todo el día, y el resultado de mis indagaciones es el germen de este artículo. Apretaos los machos.

Siempre me ha inquietado el tiempo, aunque hasta ahora no me había detenido lo bastante a pensar en él (qué poco romántico, ¿no?). Para mí es una dimensión. Más especial que las otras, puede, pero una dimensión al fin y al cabo. Antiguamente se pensaba en un tiempo absoluto: cualquier suceso del universo quedaría registrado en un instante único e igual para todos. Era lógico, nadie se atrevería a decir que en algunas zonas del cosmos el tiempo pasa más deprisa que en otras. Al menos, hasta que llegó el tiempo relativista de Einstein... Precisamente es esa sensación de cómo puede resultarnos que a veces pasa muy rápido y a veces muy lento lo que más me fascina. El propio Einstein siempre afirmó tajantemente que pasado, presente y futuro eran sólo ilusiones. Personalmente estoy muy de acuerdo con esa idea: el tiempo no pasa, quienes pasamos somos nosotros. Sería como si fuéramos andando por la calle y dijéramos que no nos movemos por la acera sino que son las farolas, casas y escaparates quienes llegan a nosotros y luego se van.

No obstante, podemos considerar que existe y darle una unidad de medida como el segundo, la hora o el año-luz. Ahora bien, si recordamos el pasado y no el futuro es porque el pasado es distinto al futuro. Uno va antes y otro después. He descubierto América, lo sé, pero para no equivocarse hay que ir despacio. Aún no os soltéis los machos.

Esta noción de un tiempo irreversible es reciente. En las culturas antiguas se concebía un tiempo circular unido al ciclo de las mareas, los solsticios y las estaciones. Fue la tradición judeo-cristiana quién nos llevó a imaginarnos el tiempo como algo lineal, algo que obedecía a una idea de progreso y evolución.

Esta última concepción en Física se transcribe asignando al tiempo una simple flecha temporal que marca una dirección. Hay distintos tipos de flechas que pronto veremos, pero por ahora lo importante es notar que la flecha indica la dirección en que discurre el tiempo, desde el pasado al futuro. Of course, Luc!

El siguiente resultado referente al tiempo nos llega con la segunda ley de la termodinámica que nos dice que en un sistema cerrado la entropía (la cantidad de desorden de un sistema) tiende a aumentar. No asustarse por esas palabrejas, lo peor está por llegar. Creo que todo eso es más fácil de entender comparándolo con el hecho de que si tenemos un puzzle bien resuelto en una caja que agitamos, al abrirla lo normal será que esté más desordenado que antes, ¿no? Pues eso, que con el paso del tiempo aumentará el desorden en un sistema, aunque esta vez sin necesidad de agitarlo, ¡el puzzle se desordenará por sí solo! Esto me recuerda una de las leyes más importantes de la ciencia, la ley de Murphy: si algo puede salir mal, saldrá mal.

La conclusión nos indica que entre lo que estaba antes y lo que está ahora hay diferencias, discrepancias que podemos usar para distinguir entre el pasado recogidito y el futuro hecho una leonera. La flecha que marca esa dirección es la flecha del tiempo termodinámica. De esta forma, el desorden aumenta con el tiempo porque precisamente medimos el tiempo en la dirección en que el desorden crece. Pero somos torpes, si lo hiciéramos al revés mamá no nos reñiría por poner el cuarto patas arriba, ¡el cuarto cada vez estaría más ordenado conforme pasa el tiempo! Bueno, eso teóricamente porque a nuestros ojos no sería así (medimos el tiempo con otras flechas que ahora veremos).

Además de esta flecha hay otras dos importantes: la cosmológica y la psicológica. La flecha del tiempo cosmológica indica la dirección en la cual el universo se expande en vez de contraerse. Por otro lado, la flecha del tiempo psicológica surge de la acumulación de sensaciones, imágenes, impresiones y demás en la memoria a partir de nuestra percepción (de un cuarto desordenado, por ejemplo). Como decía David Hume, nuestra memoria es una hoja en blanco que va siendo escrita con nuestras experiencias. Así, lo que recordamos pasa a ser el pasado, mientras que el futuro es todo lo que vamos a percibir.

Además de estas tres, existen otras flechas como la flecha del tiempo de la radiación, que más o menos dice que al tirar una piedra al agua las ondas que se forman se expanden, o la flecha del tiempo débil, que es la que peor comprendo y de la que menos se dice porque por ahora se cree que no está relacionada con ninguna otra flecha. Esto es de locos porque, según esta última, al ser invertibles las definiciones de materia y antimateria del mismo modo que lo pueden ser las de causa y efecto (como comprobaremos pronto), podríamos estar hechos de antimateria en vez de materia. Pero no es así, ¡lo que no implica que no exista tu “antiyo”! Esto tan gracioso será visto más detenidamente en el próximo Ociociencia. I promise.

No son éstas las únicas flechas, no. Somos la envidia de Robin Hood y tenemos otras como la flecha del tiempo cuántica que podría ser sólo una consecuencia de la flecha del tiempo termodinámica (la primera que mencionamos). ¡Pero bueno, ya vale! A nosotros nos interesan sólo la termodinámica, la psicológica y la cosmológica, que son las que más tienen que decir y las que básicamente resumen la idea del tiempo en la ciencia.

En primer lugar, si lo pensamos bien veremos que la psicológica es casi la misma que la termodinámica, pues en la experiencia del puzzle nuestra mente recordaría que antes estaba ordenado y ahora no. La dirección que ha apuntado al desorden es la misma que ha apuntado al hecho futuro de ver el desorden. Si con esta idea además suponemos que el universo crecerá sin límites, entonces se reafirma la existencia de la flecha termodinámica, pues el universo empezó en un estado ordenado (en una singularidad llamada Big Bang) y ha ido degenerando en desorden, basta ver un telediario. En otras palabras, la flecha cosmológica y la flecha termodinámica coinciden.

Pero vamos a ir al límite. Esto es OcioCiencia, el único sitio de la web donde también se toca la fantaciencia. A ver, ¿qué pasaría si el universo dejara de expandirse para, como un acordeón, volverse a encoger hasta terminar nuevamente recogidito? De ser así la flecha cosmológica daría media vuelta, y la entropía que ahora crece debería volver a su sitio (el puzzle desordenado volvería a ordenarse). Se pudiera pensar que el puzzle desordenado se reagrupa desordenadamente, ¡pero eso sigue siendo mirar al futuro! El puzzle estaba ordenado, se desordenó, y si se guarda desordenadamente ninguna flecha ha cambiado, ni siquiera la cosmológica.

Por tanto, al pasar del desorden al orden la flecha termodinámica también ha cambiado su dirección y nos veríamos en aquel capítulo de la serie Enano Rojo en la que todo iba hacia atrás (o casi todo, no lo adaptaron fielmente). En ese universo se verían cosas como un jarrón roto reconstruyéndose para saltar del suelo a la repisa o un pollito volviendo a encerrarse en el huevo del que salió (del desorden vamos al orden). No obstante, como la flecha termodinámica y la psicológica son casi la misma, la psicológica también se habría invertido y los habitantes de ese universo que observaran al jarrón o al pollito los recordarían roto o fuera del huevo pero no en la repisa ni dentro del huevo. Es decir, ¡se recordaría el futuro pero no el pasado! ¡Y en el caso del jarrón sería una ruina para los fabricantes de cerámicas!

No obstante, no hacerse ilusiones. Todo lo dicho podría pasar si el universo dejase de expandirse para empezar a contraerse, lo que en un principio tendría una probabilidad aproximada del 30% (probabilidad de que el modelo cosmológico acertado fuese el Big Crunch). Recientemente, la probabilidad baja del 10% (y como mínimo tardaría en suceder unos 10.000 millones de años, el tiempo que lleva en expansión), pues se ha detectado una energía oscura que, no sólo hace que el universo se expanda, sino que además cada vez lo hará más rápido hasta acabar desgarrado. Este último es el modelo Big Rip, que confío explicaros con más detenimiento pronto (¡incluso se complementa con aportaciones mías!). Y otro detallito, todo eso suponiendo que para la fase contractiva siga existiendo vida inteligente. Si no todas las flechas del tiempo coinciden, la vida se iría al traste por el principio antrópico débil: el universo es como lo vemos porque si fuera diferente estaríamos muertos. Alentador, lo sé.

¿Tenemos mucho lío acumulado? Os avisé. Relajaos.

Alguien me puede saltar con el tema déjà vu, esas ocasiones en que creemos vivir algo que ya hemos vivido, e intentar buscarle relación con todo esto. Lamento quitarle la magia a la idea, pero no es así. Un déjà vu es el resultado de mezclar la memoria a corto plazo con la de a largo plazo o, en otras palabras, rebujar los sucesos del presente con los del pasado. Este mejunje se forma cuando se producen descargas eléctricas indebidas en el cerebro. ¿Quién no se ha despertado en mitad de la noche con una leve sacudida porque creía que se estaba cayendo... pero en verdad no se estaba cayendo? Pues una ilusión parecida es el déjà vu. En el caso mencionado antes de jarrones que se reparan y se vuelven a subir a los muebles creeríamos recordar algo que pertenece a nuestro pasado (en verdad, a nuestro futuro) pero que aún no hemos presenciado: “cariño, es como si ya hubiese visto a ese jarrón roto en la repisa y bien formadito... qué raro”.

Siguiendo con lo de antes, las tres flechas nos dicen que es muy difícil tener una idea clara de los términos causa y efecto. Está claro que dejar caer el jarrón es la causa y el que se rompa el efecto. Sin embargo, si la flecha termodinámica se invirtiese uno podría pensar que los trozos de porcelana eran la causa y el jarrón reconstruyéndose el efecto. A esto se le llama retrocausalidad, y según la Relatividad y la Mecánica Cuántica puede ser posible en circunstancias determinadas pero muy puntuales (vamos, que nunca veremos un jarrón roto reconstruirse del suelo). Como curiosidad, la retrocausalidad se suele estudiar con los taquiones, esas partículas que siempre van hacia al pasado porque son más rápidas que la luz... ¡pero sólo son partículas teóricas, NO existen! Es importante aclararlo para que no os petrifiquéis como yo cuando lo soltó el profe sin especificarlo. Moraleja: los taquiones se pasan la causalidad por...

Caballeros, a ver, un poco de calma. Centrémonos en el problema, no agravemos la situación con nuestros nervios. Vamos a repasar y ordenar nuestras flechas:

La flecha del tiempo termodinámica nos dice que, a medida que el tiempo pasa, todo se vuelve más desordenado.

La flecha del tiempo psicológica es aquella por la que precisamente recordamos el pasado y no el futuro.

La flecha del tiempo cosmológica define la dirección por la que el universo se expande en vez de contraerse.

La flecha termodinámica y la psicológica son esencialmente la misma, por lo que ambas apuntarán al mismo sentido. Respecto a la cosmológica, debe ir en el mismo sentido que la termodinámica porque, de no hacerlo, no existiríamos. La respuesta más escueta la tenemos en el citado principio antrópico débil. Luego las tres flechas están relacionadas y van en el mismo sentido (el dibujo es mío, lo siento):

Si alguna vez el universo dejase de crecer para empezar a contraerse y siguiese existiendo vida en él, la flecha cosmológica daría un vuelco cambiando con ello a las otras dos flechas:

¿Mejor ahora? Espero que sí. Aparte del que hemos hablado existe otro tipo de tiempo, el tiempo imaginario, pero ése es poco entendible e interesante. Su finalidad es unificar la Relatividad General con la Mecánica Cuántica y en eso están. Mientras, nosotros entramos en la fantaciencia, que si se entera de todo esto el padre de la niña me cruje.

Hemos hablado de qué pasaría si el universo dejase de expandirse para empezar a contraerse. Lógicamente, no estaremos vivos para cuando eso suceda, si es que sucede. Sin embargo, algo similar ocurriría en el colapso de una estrella para formar un agujero negro. Pudiera ser que si caemos en el agujero nuestra flecha psicológica cambie (dentro de un agujero negro se sospecha que puede pasar de todo) y podríamos recordar lo que pasará en el futuro. No obstante, como ya veremos en su debido Ociociencia, si tenemos la mala suerte de caer en un agujero negro, en mi opinión lo más acertado sería hacer una única cosa: cantar algo de Carlos Baute. No os preocupéis, nadie fuera del agujero negro os escucharía, y con muchísima suerte (suponiendo que el sonido se propagase por esa zona) y buena voluntad del agujero salvaríamos la vida. Ah, y todo eso habría que hacerlo rápido, antes de ser casi seguramente descompuestos en nuestros átomos. Es poco esperanzador, pero es una esperanza. En cualquier caso, sería inútil pedir auxilio porque del agujero no escaparía nuestra voz, con lo que tampoco podríamos contar lo que recordamos del futuro en el caso de que la flecha psicológica hubiese cambiado.

Pero paciencia, esas cosas las dejamos para futuras entregas, que tenemos cuerda para rato, que también veremos más detenidamente los viajes en el tiempo cuando hablemos de los agujeros de gusano con el rigor que se merecen. Os anticipo que un agujero de gusano es la señal que ves en una manzana cuando sabes que un anélido se te ha anticipado a probarla. Eso lo primero, lo segundo es un posible túnel (aún no se conoce ninguno) en el espacio-tiempo.

Aquí ponemos el punto y final. Habrá un OcioCiencia 0.8 cuya flecha seguirá una dirección que podéis decidir vosotros y vuestras preguntas. En cualquier caso, la flecha de éste se acaba aquí, que no tiene sentido mirar tanto al futuro y al pasado cuando siempre estamos en el presente. Aun así, si ignoramos el pasado no comprenderemos nuestro presente, y sin atender a nuestro presente tampoco estaremos preparados para el futuro. En esta vida, la mayoría de las veces, lo que nos ha de venir depende de lo que hemos dejado atrás.