Friday, August 28, 2009

La flecha del tiempo

Nuestra percepción del tiempo es en mucha medida subjetiva. Si estamos pasándola bien, el tiempo se va rapidísimo. En cambio, si estamos aburridos, el tiempo parece desplazarse muy lentamente. Aunque nuestra apreciación tiene estos tintes personales, parece ser que efectivamente el tiempo sí pasa. Lo sabemos (o suponemos) porque existen fenómenos que llamamos irreversibles. Por ejemplo, si abrimos un frasco de perfume en un cuarto, el aroma del mismo se difundirá en el tiempo. El proceso inverso, es decir, el de regresar el aroma al frasco de perfume parece ser imposible. Eso es la irreversibilidad en términos muy simples.

Sir Arthur Stanley Eddington, distinguido astrónomo británico y filósofo natural (físico, pues), ha trabajado para investigar las fuentes de la flecha del tiempo (término acuñado por él mismo), en donde con esto se presupone que el tiempo sólo tiene una dirección, del pasado al presente y de éste al futuro. Pues bien, en 1928 Eddington escribió: "Hay una sola ley de la naturaleza -la segunda ley de la termodinámica- que reconoce la distinción entre pasado y futuro…". Esta ley es la responsable de la flecha del tiempo, la única propiedad del tiempo que no tiene analogía en el espacio y que es claramente reconocida por la conciencia.

Por su parte, Albert Einstein, con su teoría especial de la relatividad (TER), lo que halló es algo que reta a la más aguda inteligencia: el tiempo absoluto no existe. Lo que hay es un tiempo personal, de manera que cada quien lleva su propio reloj, por decirlo de alguna manera. De ahí parte la paradoja de los gemelos, en donde uno sale a un viaje de 10 años por el espacio (en un cohete a velocidades muy cercanas a la de la luz), mientras que el otro se queda en la tierra. Cuando regresa el viajero, nota que su hermano gemelo en tierra ha envejecido muchos más años que los que su contraparte ha pasado viajando. (Este resultado nos dice que quien se mueve muy rápido, se conserva más joven. De ahí que se recomiende salir a correr todas las mañanas). Esta paradoja en realidad choca con nuestro sentido cotidiano del tiempo. Porque éste parece ser un absoluto para todos. De hecho por eso tenemos relojes ¿no?

Las transformaciones de Lorentz (base matemática de la TER), no mienten y además, han sido verificadas a detalle desde la aparición del famoso artículo de Einstein de 1905. Evidentemente que no se prueba con gemelos, no porque no haya candidatos, sino porque no tenemos manera de hacerlos viajar a velocidades cercanas a la luz. Usamos en su lugar partículas elementales aceleradas a velocidades cercanas a la luz. Esto habla, para decirlo en otras palabras, del tiempo propio, término acuñado por Einstein precisamente, para indicar así que no existe eso que llamamos tiempo absoluto. Aún más, Einstein, en una carta escrita a los hijos de Besso por la muerte de su padre dijo: "[él] dejó este extraño mundo antes que yo. Esto no es lo importante. Para nosotros, físicos devotos [gläubige Physiker], la distinción entre pasado, presente y futuro significa solamente una ilusión obstinada". Y podría seguir hablando de este tema, pero ya no tengo tiempo.

3 comments:

David Webb said...

Cada vez que suponemos saber todo sobre algo, surgen nuevas interrogantes. A veces surgen de una manera tan sorprendente y otras de una manera tan inesperada que muchos decimos "¿Cómo rayos no se me ocurrió antes?".
Por eso y muchas mas cosas fue que decidí dedicarme a la física.

Saludos.

Francisco said...

Je, Je! Buen intento, éste si no lo había escuchado antes: promocionar las ventajas de correr diariamente usando resultados de la teoría de la relatividad! (Pero entonces, supongo que los pilotos de avión o de autos de carrera se mantendrán más jóvenes...). No necesitas explicar porque no es así. Es broma.
Interesantísimo el tema de la flecha del tiempo. Me parece recordar que había otra flecha, no?, aparte de la termodinámica. Hace mucho que ya no hago ciencia. O sí es solamente la segunda ley? Una de las máximos logros intelectuales de nuestra especie, esta segunda ley, diría yo.

Azogue said...

En la epoca de eddington solo la segunda ley de la termodinamica permitia distinguir entre el antes y el despues. En realidad , esta ley no hace referencia a una interaccion especifica, sino que se aplica de manera general a cualquier sistema donde se pueda aplicar consistentemente una definicion de entropia (casi cualquier fenomeno, hasta donde se sabe actualmente).
Tiempo despues se observo que las leyes (o reglas quizas sea mejor decir) que rigen la interaccion debil tambien lo hacen. De hecho, esta interaccion al considerarse fundamental (hasta que se unio con el electromagnetismo) es la que en principio y hasta donde se sabe actualmente puede considerarse como fuente de la distincion "real" del pasado-futuro.

Recientemente se publico un trabajo en PRL donde se argumenta a favor de la tesis de que la segunda ley de la termodinamica es solo una tautologia: "la fisica no puede estudiar aquellos procesos donde la entropia ha decrecido".
Este trabajo es interesante y mas interesante aun es que esta desarrollado en un marco de trabjo de la mecanica cuantica, con material accesible incluso a estudiantes de nivel licenciatura que hayan cursado cuantica.

Como sea, a la gente que le gusta escuchar de las "diferentes" flechas del tiempo quizas haya que mencionarles que aun no hay nada realmente establecido como ley en cuanto a lo que el tiempo se refiere. Las cosas no suceden en el tiempo, sino que el hecho de que las cosas pasen es razon de que se pueda definir al tiempo. El tiempo no existe independientemente de los sucesos, sino que la existencia de estos crea el sentido del paso del tiempo.
En este sentido me inclino a pensar (filosoficamente hablando, mas no como fisico) de igual manera que einstein: el paso del tiempo es solo una ilusion, en el sentido estricto de la palabra.

Hay mucho que decir acerca del tiempo, y poco tiempo para decirlo.

Saludos.

Victor.