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por Dan Falk del Sitio Web QuantaMagazine
traducción de
Adela Kaufmann
El físico Tim Koslowski escucha la discusión en la Conferencia 'El Tiempo en la Cosmología'.
el universo es un bloque fijo donde el tiempo parece solamente transcurrir. Sin embargo, un número de físicos esperan reemplazar este "universo de bloque" con una teoría física del tiempo.
Einstein describió una vez a su amigo Michele Besso como,
Ellos asistieron a la universidad juntos en Zurich; después fueron colegas en la oficina de patentes en Berna.
Cuando Besso murió en la primavera de 1955, Einstein - sabiendo que su tiempo también se estaba acabando - escribió una ahora famosa carta a la familia de Besso.
La declaración de Einstein no era más que un intento de consuelo.
Muchos físicos argumentan que la posición de Einstein está implícita en los dos pilares de la física moderna: La obra maestra de Einstein, la teoría general de la relatividad, y el modelo estándar de la física de partículas.
Las leyes que subyacen a estas teorías son simétricas en el tiempo - es decir, la física que describen es la misma, independientemente de si la variable llamada "tiempo" se incrementa o disminuye.
Por otra parte, no dicen nada en absoluto sobre el punto que llamamos "ahora" - un momento especial (o al menos eso parece) para nosotros, pero al parecer muy indefinido cuando hablamos sobre el universo en general.
El resultante cosmos sin tiempo a veces es llamado un "universo de bloque" - un bloque estático del espacio-tiempo en el que cualquier flujo de tiempo, o paso a través del mismo, supuestamente deben ser una construcción mental u otra ilusión.
Muchos físicos han hecho las paces con la idea del universo de bloque, con el argumento de que la tarea del físico es describir cómo aparece el universo desde el punto de vista de un observador individual.
Para entender la diferencia entre pasado, presente y futuro, es necesario que se,
Otros están vehementemente en desacuerdo, con el argumento de que la tarea de la física es explicar no sólo cómo el tiempo parece pasar, sino también por qué.
Para ellos, el universo no es estático.
El paso del tiempo es físico.
El mes pasado, unos 60 físicos, junto con un puñado de filósofos e investigadores de otras ramas de la ciencia, se reunieron en el Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Canadá, para debatir esta cuestión en la conferencia sobre el Tiempo en Cosmología.
La conferencia fue organizada por el físico Lee Smolin, un abierto crítico de la idea del universo de bloque (entre otros temas).
Su posición se explica para un público no especializado en Time Reborn y en un trabajo más técnico, The Singular Universe and the Reality of Time, en coautoría con el filósofo Roberto Mangabeira Unger, quien también fue co-organizador de la conferencia.
En este último trabajo, lo que refleja los sentimientos de Elitzur por la falta de concreción del futuro, Smolin escribió:
Lo que es real, es decir,
Philip Cheung para la Revista Quanta Andreas Albrecht, un físico de la Universidad de California, Davis, presenta su trabajo sobre la naturaleza del tiempo.
Aquellos asistentes luchaban con varias preguntas:
La mayor parte de estas cuestiones, como es lógico, sigue sin resolverse.
Sin embargo, durante cuatro días, los participantes escucharon atentamente las últimas propuestas para hacer frente a estas preguntas - y, sobre todo, a las formas en las que podríamos reconciliar nuestra percepción del paso del tiempo con un universo estático, aparentemente atemporal.
El Tiempo Barrido bajo la Alfombra
Hay algunas cosas con las que todo el mundo esté de acuerdo.
La direccionalidad que observamos en el mundo macroscópico es muy real: Tazas de té que se rompen, pero no se re-ensamblan espontáneamente; los huevos pueden ser revueltos pero pueden volver a la forma que tenían antes de revolverlos.
La entropía - una medida del desorden de un sistema - siempre aumenta, hecho codificado en la segunda ley de la termodinámica.
Como lo entendió ya en el siglo 19 el físico austriaco Ludwig Boltzmann, la segunda ley explica por qué los eventos tienen más probabilidades de evolucionar en una dirección y no en otra. Da cuenta de la flecha de tiempo.
Pero las cosas se vuelven más complicadas cuando damos un paso atrás y nos preguntamos por qué vivimos en un universo en el que una ley así se sostiene.
Es decir, si la entropía se basa en última instancia en las leyes fundamentales del universo, y esas leyes son las mismas yendo hacia adelante y hacia atrás, entonces es probable que la entropía igualmente se incremente yendo hacia atrás en el tiempo.
Pero nadie cree que la entropía realmente funciona de esa manera. Los huevos revueltos siempre vienen de los huevos enteros, nunca al revés.
Para dar sentido a esto, los físicos han propuesto que el universo empezó en un estado de baja entropía muy especial. En este punto de vista, que el filósofo de la Universidad de Columbia de la física David Albert nombrada la "hipótesis del pasado", la entropía se incrementa debido a que el Big Bang ocurrió para producir un universo de excepcionalmente baja entropía.
No había ningún sitio donde ir sino hacia arriba.
La 'hipótesis del pasado' implican que cada vez que cocinamos un huevo, estamos aprovechando los eventos que ocurrieron hace cerca de 14 millones de años.
Algunos físicos están más preocupados que otros por la hipótesis del pasado.
Tomar las cosas que no entendemos sobre la física del universo de hoy y decir que la respuesta se puede encontrar en el Big Bang podría ser visto, tal vez, como pasando la pelota - o como barriendo los problemas debajo de la alfombra.
Cada vez que invocamos condiciones iniciales,
Para Smolin, la hipótesis del pasado se siente más como una admisión de fracaso que un útil paso hacia adelante.
Como él mismo dice en The Singular Universe:
Otros físicos, sin embargo, señalan que es normal desarrollar teorías que pueden describir un sistema dadas ciertas condiciones iniciales. Una teoría no necesita esforzarse para explicar esas condiciones.
Otro conjunto de físicos piensan que la 'hipótesis del pasado' es mejor que nada, es más probable que sea un marcador de posición que una respuesta final.
Tal vez, si tenemos suerte, va a señalar el camino a algo más profundo.
Philip Cheung para la Revista Quanta Jenann Ismael, una filósofa de la Universidad de Arizona, sostiene que el universo de bloque se mantiene dentro de la explicación para nuestra experiencia del aparente paso del tiempo.
Los orígenes alternativos del tiempo
¿Puede la flecha de tiempo ser entendida sin invocar la hipótesis del pasado?
Algunos físicos argumentan que la gravedad - no la termodinámica - apunta a la flecha de tiempo.
En esta perspectiva, la gravedad causa que la materia se agrupe, definiendo una flecha de tiempo que se alinea con el crecimiento de la complejidad, dijo Tim Koslowski, un físico de la Universidad Nacional Autónoma de México (que describió la idea en un documento de 2014 co-escrito por el físico británico Julian Barbour y Flavio Mercati, físico del Perímetro).
Koslowski y sus colegas desarrollaron modelos simples de universos constituidos por 1,000 partículas como-puntos, sujetas únicamente a la ley de gravitación de Newton, y encontraron que siempre habrá un momento de máxima densidad y mínima complejidad.
A medida que uno se aleja de ese momento, en cualquier dirección, la complejidad aumenta. Naturalmente, nosotros - criaturas complejas, capaces de hacer observaciones - sólo podemos evolucionar a una cierta distancia del mínimo.
Aun así, siempre nos encontrarnos en la historia del universo, podemos señalar a una era de menor complejidad y llamarla el pasado, dijo Koslowski. Los modelos son globalmente simétricos en el tiempo, pero cada observador experimentará una flecha local del tiempo.
Es significativo que el punto de partida de baja entropía no es un agregado para el modelo.
Más bien, emerge naturalmente de él.
La idea de que el tiempo se mueve en más de una dirección, y que sucede que nosotros habitamos una sección del cosmos con una sola flecha de tiempo localmente definida, no es nueva.
En 2004, Carroll, junto con su estudiante de doctorado Jennifer Chen, presentó una propuesta similar sobre la base de la inflación eterna, un modelo relativamente bien conocido sobre el inicio del universo.
Carroll ve el trabajo de Koslowski y sus colegas como un paso útil, sobre todo debido a que trabajaron en los detalles matemáticos de su modelo (él y Chen no lo hicieron).
Aun así, él tiene algunas preocupaciones.
Por ejemplo, dijo que no está claro que la gravedad juega un papel tan importante como sus afirmaciones escritas.
El aumento de la complejidad, dijo Koslowski, tiene un crucial efecto secundario: conduce a la formación de ciertas modalidades de la materia que mantienen su estructura en el tiempo.
Estas estructuras pueden almacenar información; Koslowski los llama "registros". La gravedad es la primera y principal fuerza que hace posible la formación de registros; otros procesos entonces, dan lugar a todo, desde los fósiles y los anillos de los árboles hasta los documentos escritos.
Lo que todas estas entidades tienen en común es que contienen información acerca de algún estado anterior del universo. Le pregunté a Koslowski las memorias almacenadas en el cerebro son otro tipo de registro.
Sí, dijo.
Un universo más complejo contiene más registros que un universo menos complejo, y esto, dijo Koslowski, es la razón por la cual recordamos el pasado pero no el futuro.
Pero tal vez el tiempo es aún más fundamental que esto.
Para George Ellis, un cosmólogo de la Universidad de Ciudad del Cabo en Sudáfrica, el tiempo es una entidad más básica, una que puede ser entendida representando los bloques del universo en sí mismos evolucionando.
En su modelo "Evolving Block Universe", el universo es un creciente volumen de espacio-tiempo. La superficie de este volumen puede ser pensada como el momento presente.
La superficie representa el instante en que,
Uno puede discernir la dirección del tiempo examinando qué parte del universo es fijo (el pasado) y qué parte está cambiando (el futuro).
A pesar de que algunos colegas no están de acuerdo, Ellis destaca que el modelo es una modificación, no un cambio radical, de la vista estándar.
En este punto de vista, mientras el pasado es fijo e inmutable, el futuro está abierto.
El modelo,
Philip Cheung para la Revista Quanta George Ellis, un cosmólogo de la Universidad de Ciudad del Cabo, escucha una presentación.
A diferencia de la visión tradicional del bloque, la representación de Ellis parece describir un universo con un futuro abierto - aparentemente en conflicto con un universo gobernado por la ley en el cual los estados físicos pasados dictan los estados futuros.
(Aunque la incertidumbre quántica, como Ellis señaló, puede ser suficiente para hundir un punto de vista determinista).
En la conferencia, alguien le preguntó a Ellis si, dada suficiente información sobre la física de una esfera de un radio determinado, centrado en la región central de Inglaterra a principios de junio, se podría haber predicho el resultado de la votación Brexit.
Para eso, dijo, necesitaríamos una mejor comprensión de cómo funciona la mente.
Otro enfoque que tiene por objeto conciliar el paso aparente del tiempo con el universo de bloque se conoce con el nombre de la teoría de conjuntos de causalidad.
Desarrollado por primera vez en la década de 1980 como una aproximación a la gravedad quántica por el físico Rafael Sorkin - quien también estuvo en la conferencia - la teoría se basa en la idea de que el espacio-tiempo es discreto y no continuo.
En este punto de vista, aunque el universo parece continuo a nivel macroscópico, si pudiéramos ver a la llamada escala de Planck (distancias de unos 10-35 metros) descubriríamos que el universo está formado por unidades elementales o " átomos" de espacio-tiempo.
Los átomos forman lo que los matemáticos llaman un "conjunto parcialmente ordenado" - una matriz en la que cada elemento está vinculado a un elemento adyacente en una secuencia particular.
El número de estos átomos (se estima que un enorme 10240 en el universo visible) da lugar al volumen de espacio-tiempo, mientras que su secuencia da lugar al tiempo. De acuerdo con la teoría, los nuevos átomos de espacio-tiempo están llegando continuamente a la existencia.
Fay Dowker, un físico del Imperial College de Londres, se refirió a esto en la conferencia como "tiempo acreditado." Se invitó a todos a pensar en el espacio-tiempo como una adquisición de nuevos átomos de espacio-tiempo en forma más o menos análoga a un fondo marino depositando nuevas capas de sedimentos en el tiempo.
La relatividad general produce sólo un bloque, pero los conjuntos causales parecen permitir un "devenir", dijo.
En este punto de vista, el paso del tiempo es un elemento fundamental en lugar de una característica emergente del cosmos.
(La teoría de los conjuntos causales ha realizado al menos una exitosa predicción sobre el universo, señaló Dowker, después de haber sido usado para estimar el valor del constante cosmológico basado sólo en el volumen de espacio-tiempo del universo.)
El problema con el Futuro
A la vista de estos modelos de competencia, muchos pensadores parecen haber dejado de preocuparse y aprendieron a amar (o al menos a tolerar) el universo de bloque.
Quizás la declaración más fuerte hecha en la conferencia a favor de la compatibilidad del universo en un bloque con la experiencia cotidiana vino del filósofo Jenann Ismael de la Universidad de Arizona.
La forma en que Ismael lo ve, el universo de bloque, bien entendido, se mantiene dentro de la explicación de nuestra experiencia del manifiesto paso del tiempo.
Una mirada cuidadosa a la física convencional, complementada con lo que hemos aprendido en las últimas décadas de la ciencia cognitiva y la psicología, puede recuperar,
En este punto de vista, el tiempo no es una ilusión - de hecho, nosotros lo experimentamos directamente.
Ella citó estudios que demuestran que cada momento que experimentamos representa un intervalo de tiempo finito. En otras palabras, nosotros no inferimos en el flujo del tiempo; es parte de la experiencia en sí.
El reto, dijo, es enmarcar esta experiencia en primera persona dentro del bloque estático ofrecido por la física - para examinar,
...cuya historia está representada por una curva en el espacio-tiempo del universo de bloque.
La presentación de Ismael atrajo una respuesta mixta. Carroll dijo estar de acuerdo con todo lo que había dicho; Elitzur dijo que "quería gritar" durante su charla. (Más tarde aclaró: "Si me golpeó la cabeza contra la pared, es porque odio el futuro.")
Una objeción expresada muchas veces durante la conferencia fue que el universo de bloque parece implicar, de alguna manera importante, que el futuro ya existe, sin embargo, declaraciones acerca de por ejemplo, el clima del próximo jueves no es ni verdadero ni falso.
Para algunos, esto parece ser un problema insuperable con la opinión del universo de bloque. Ismael había oído estas objeciones muchas veces antes.
Los eventos futuros existen, dijo, simplemente no existen ahora.
Las cosas suceden cuando se producen.
¿Y para aquellos que quieran leer más?
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