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sábado, 17 de junio de 2017

¿Existe la posibilidad de que alguna vez nuestra habitación no se desordene sino que se ordene espontáneamente? Según la física, la respuesta es sí.

La ilusión del tiempo en nuestra cabeza


La diferencia que percibimos entre pasado y futuro es una característica real del universo.


Una lágrima resbala por la mejilla de una persona. Cae en una taza de café. Lentamente sus moléculas se dispersan uniformemente en el líquido. Ella recuerda los sucesos ya inmutables del pasado y vislumbra los del futuro que podrá alterar. El café se ha enfriado. Esta cadena de eventos ocurren de una manera irreversible: no veremos al café volver espontáneamente a la temperatura inicial ni a la lágrima subir de la taza a la mejilla.

¿Por qué tenemos la sensación de que el tiempo es un flujo que nos arrastra de un pasado definitivo hacia un futuro que podemos en principio modificar? Percibimos diferente la noción futuro que la del pasado. Al pasado solo tenemos acceso a través de la memoria. El futuro es potencialmente modificable.

La diferencia que percibimos entre pasado y futuro, es una característica real del universo en que vivimos y no una apreciación subjetiva de la psicología humana. La flecha del tiempo es un hecho de la naturaleza. Esta flecha del tiempo se hace más intrigante porque las leyes fundamentales de la física no distinguen entre pasado y futuro. En otras palabras, si las leyes básicas de la física permiten un determinado proceso, entonces también permiten el proceso invirtiendo.

Los físicos diseñaron una manera de medir el desorden de un sistema físico a través de una cantidad denominada entropía; y observaron que los sistemas físicos evolucionan de tal manera de aumentar su entropía simplemente porque con cualquier noción razonable de orden, hay más estados desordenados que ordenados.

Para hacernos una idea, imaginemos un niño jugando en su cuarto. Tiene diez juguetes ordenados en el estante. Toma un juguete al azar, juega durante cinco minutos y lo lanza. Digamos que la probabilidad de que caiga de nuevo en el estante es del 1 %, y en el suelo el 99 % restante. La pregunta es: ¿cuánto tiempo pasará para que la habitación pase del orden al desorden total? Un cálculo sencillo da como resultado que en promedio son unas dos horas y media. El niño continúa jugando y eventualmente un juguete caerá en el estante. Y podemos estimar qué tiempo habrá de pasar para que por azar todos los juguetes se ordenen. La respuesta asombrosa es unas cien mil veces mayor que la edad del universo.

El crecimiento de la entropía o la tendencia al desorden ocurre porque las probabilidades la favorecen, es la predilección del azar. El tránsito hacia el desorden ocurre porque las condiciones iniciales eran poco probables: todos los juguetes ordenados.

Hay una pequeñísima probabilidad de que por azar la taza de café se caliente espontáneamente y las moléculas de la lágrima se junten y suba de nuevo al ojo.

Las leyes macroscópicas son irreversibles no porque esté inscrito en las ecuaciones básicas de la naturales. La irreversibilidad es una propiedad que emerge de promediar un sinnúmero de eventos simétricos en el tiempo. Tiene que ver no con las leyes sino con las condiciones iniciales y con el azar estadístico. Es más probable que ocurran en una dirección que en la opuesta. Nuestra noción del transcurrir del tiempo del pasado hacia el futuro está anclado en las probabilidades.

Como la habitación del bebé, nuestro universo se está desordenando continuamente. El universo como un todo muestra una inexorable tendencia a aumentar su entropía. En una lágrima que cae en el café. Luego de 14.000 millones de años, nuestro universo continúa desordenándose, porque al igual que la habitación del niño, sus condiciones iniciales eran muy ordenadas. Aunque no sepamos por qué el Big Bang produjo un universo tan excepcionalmente ordenado.

La falta de simetría entre el pasado y el futuro es una propiedad emergente, consecuencia de la manera como ha evolucionado nuestro universo. En un universo totalmente desordenado con una entropía máxima, no habría sentido preferencial del tiempo. Pero tampoco habría nadie para constatarlo.