PASADO.

PRESENTE.

FUTURO.

En términos físicos, todos son lo mismo. Pero para ti, para mi, y para todo el mundo, el tiempo se mueve en una dirección: de la expectativa, pasando por la experiencia, llegando a la memoria. Esto se denomina directamente la flecha del tiempo, y much@s físic@s creen que sólo se mueve en ese sentido por que l@s human@s y otros seres con cableado neurológico similar, existen para observar cómo pasa.

La cuestión sobre la flecha del tiempo es una cuestión antigua. Y para ser claros, no trata sobre la existencia del tiempo sino sobre en qué dirección se mueve. Much@s físic@s creen que emerge cuando suficientes partículas (cada una de ellas gobernadas por las sobrecogedoras reglas de la mecánica cuántica) interaccionan y empiezan a mostrar un comportamiento que puede explicarse a través (ya no de la física cuántica) sino de la física clásica.

Pero hay dos científicos que argumentan, en un estudio publicado en «Annalen der physik» (la misma publicación que publicó los trascendentales artículos de Einstein sobre la relatividad general y especial) que la gravedad no es lo suficientemente fuerte para forzar cualquier objeto del universo a seguir la dirección pasado > presente > futuro. En su lugar, la flecha del tiempo vendría de l@s observador@s.

Portada de la revista 'Annalen der physik' de 1905, en donde fueron publicados los artículos de Einstein, siendo editor de la misma el profesor Max Planck — Portada de la revista ‘Annalen der physik’ de 1905, en donde fueron publicados los artículos de Einstein, siendo editor de la misma el profesor Max Planck

Todo esto nos devuelve a uno de los problemas más grandes que la física tiene entre manos, fusionar la mecánica cuántica y la mecánica clásica. En la mecánica cuántica las partículas pueden superponerse. Esto significa que, un electrón puede existir en dos lugares a la vez y nadie puede asegurar en qué lugar está hasta que éste electrón es observado. El sitio dónde se encuentra este electrón se representa mediante probabilidades.

Pero las reglas cambian cuando los electrones empiezan a interactuar con muchos objetos (como podría ser un montón de moléculas de aire) o atraviesan cosas como partículas de polvo, aviones y pelotas de tenis. Es ese momento cuándo la mecánica clásica toma las riendas y la gravedad se vuelve un factor importante a tener en cuenta. Yasunori Nomura, físic@ de la UC Berkeley menciona que «la posición de un electrón en cada átomo está gobernada por la probabilidad». Pero al interactuar con objetos más grandes o convertirse en cosas cómo pelotas de tenis, esas probabilidades individuales se combinan y la superposición de los electrones imparejos de todo ese colectivo se ve reducida. Esa es la razón por la que nunca veremos que una pelota de tenis desaparece al sacar mientras que simultáneamente, rebota en la red.

El momento en que una partícula física se combina con la mecánica cuántica se llama decoherencia. En términos físicos, es el momento en que la dirección del tiempo se vuelve matemáticamente importante. Y debido a ello, la mayoría de l@s físicos creen que la flecha del tiempo emerge de la decoherencia.

La decoherencia, la frontera entre la física cuántica y la física clásica.

La teoría más prominente que explica la decoherencia es la Ecuación Wheeler-Dewitt. Data de 1965, cuando el físico John Wheeler hizo una escala en un aeropuerto de Carolina del Norte. Para pasar esa escala llamó a su colega Bryce DeWitt para quedar. Hicieron lo que l@s físic@s hacen: hablar sobre teorías y jugar con números. Los dos llegaron a una ecuación que, al menos para Wheeler, borraba las costuras entre la física cuántica y la clásica (DeWitt era más ambivalente al respecto)

Ecuación Wheeler - DeWitt, más claro el agua — Ecuación Wheeler – DeWitt, más claro el agua 🙂

La teoría no es perfecta. Pero es importante, y much@s físicos están de acuerdo con que se trata de una herramienta importante para entender toda la rareza que se esconde tras la decoherencia; rareza también llamada gravedad cuántica.

Y aquí es donde todo se vuelve aún mas extraño. La ecuación no incluye una variable para el tiempo. El tiempo es algo que no puede ser medido en términos propios, en la física se mide como correlaciones entre las posiciones de un objeto… durante el tiempo…. (boom para nuestras neuronas). Aún así, la ecuación nos da un marco de trabajo para tejer todo el universo en uno.

Pero los científicos de los que hablábamos al principio del Brain Feeling, afirman que en la ecuación de Wheeler-DeWitt la gravedad tiene un papel poco importante para demostrar una flecha del tiempo universal. Uno de los autores del estudio, Robert Lanza (biólogo y erudito) afirma que «Si miras los ejemplos y haces los cálculos, la ecuación no explica cómo emerge la dirección del tiempo». En otras palabras, esas sagaces partículas cuánticas deberían ser capaces de mantener su capacidad de superposición cuando la gravedad toma el control. Y si, decimos, que la gravedad es demasiado débil para mantener una interacción entre dos moléculas mientras éstas entran en decoherencia para devinir algo más grande; entonces no hay modo alguno de forzarlas a moverse en la mima dirección que el sentido del tiempo.

Si la matemática no lo resuelve, esto nos deja en un solo punto, el observador: nosotr@s. El tiempo se mueve como se mueve porque los seres humanos estamos cableados tanto biológicamente, como neurológicamente y filosóficamente para experimentarlo de ese modo. Es como una versión del gato de Schrödinger a escala macro. Un lejano rincón del universo podría estar moviéndose del futuro al pasado. Pero en el momento en que los humanos apuntamos un telescopio hacia él, el tiempo se reestructura confirmando un flujo del pasado al futuro. Lanza nos recuerda que «en sus escritos sobre la relatividad, Einstein ya mostraba que el tiempo era relativo al observador […] Nuestro escrito va un paso más allá, argumentando que es el observador quien realmente lo crea»

No se trata de una teoría nueva. El físico italiano Carlo Rovelli ya escribió sobre ello recientemente en ArXiv (una web de física abierta): «Is Time’s Arrow Perspectival?«. Aún así no estamos hablando de algo no controvertido. Nomura menciona que está apareciendo un defecto en cómo medir que esta noción del «tiempo del observador» es real. «La respuesta depende de que el concepto del tiempo pueda ser definido matemáticamente sin incluir al observador en el sistema». Los autores argumentan que no hay modo alguno de sacar al observador de ninguna ecuación ya que las ecuaciones están construidas para ser analizadas y ejecutadas por personas.

Nomura también menciona que los autores también fallan al tener en cuenta el hecho que todo el universo existe en un medio llamado espacio-tiempo; «Así que cuando hablamos sobre el espacio-tiempo, ya estás hablando de un sistema decoherente». Evidentemente no afirma que todo lo que los autores han mencionado sea erróneo (la física se mantiene aún como una ciencia incompleta) pero está en desacuerdo con las conclusiones que éstos demuestran a partir de su matemática. Y, cómo el tiempo, cualquier interpretación de la física es relativa.

Recomendación

Tanto si queda alguna duda como no, con lo que hemos aprendido hoy, me gustaría sugerir un libro excelente de divulgación, dónde podemos aprender de modo muy claro todas las intrincadas teorías y puntos de vista de la gravedad, del tiempo y del universo. Se trata de «El Universo en tu mano» publicado por Blackie Books y escrito por Cristophe Galfard (discípulo de Stephen Hawking –aquí la crítica del El País-). La verdad, es que lo devoré y me sirvió para aprender muchos de los conceptos de la física (clásica y cuántica) y de la relatividad.