¿Por qué el tiempo va hacia adelante y no hacia atrás? La respuesta científica

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
12 de Marzo de 2015 a las 14:24
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¿Por qué el tiempo va hacia adelante y no hacia atrás? La respuesta científica

¿Por qué las cosas no pueden suceder a la inversa? ¿Por qué se ve el futuro es tan diferente al pasado? Parece una pregunta sencilla. Pero para responder a ella, tenemos que volver al nacimiento del universo, hasta el reino atómico, y fuera de las fronteras de la física.

Las leyes de Newton son exitosas para describir el mundo. Explican por qué las manzanas caen de los árboles y por qué la Tierra gira alrededor del Sol, pero tienen una característica extraña: trabajan igual de bien hacia atrás como hacia adelante. Si un huevo se puede romper, entonces las leyes de Newton dicen que puede des-romper.

Esto es obviamente erróneo, pero casi todas las teorías que los físicos han descubierto desde Newton tiene el mismo problema. A las leyes de la física simplemente no les importa si el tiempo corre hacia delante o hacia atrás.

Pero en nuestra experiencia, el tiempo tiene una flecha, apuntando siempre hacia el futuro. "Es posible mezclar este y el oeste, pero no mezclar ayer y mañana", dice Sean Carroll, físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. "Pero las leyes fundamentales de la física no distinguen entre el pasado y el futuro."

 

 

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Foto: BBC

 

 

La primera persona en abordar seriamente este problema fue un físico austríaco llamado Ludwig Boltzmann, que vivió en el siglo 19. En este momento, muchas ideas que ahora se sabe que son verdad todavía eran tema de debate. En particular, los físicos no estaban convencidos de que todo está formado por pequeñas partículas llamadas átomos. La idea de los átomos, de acuerdo a muchos físicos, era simplemente imposible de probar.

Boltzmann estaba convencido de que realmente existieran átomos. Así que se dispuso a usar esta idea para explicar todo tipo de cosas todos los días, como el resplandor de un fuego, cómo funcionan nuestros pulmones, y por qué soplar el té lo enfría. Pensó que podía dar sentido a todo esto utilizando el concepto de átomos. Muchos físicos quedaron impresionados con el trabajo de Boltzmann, pero la mayoría lo descartó.

En ese momento, los físicos habían formulado una teoría llamada la termodinámica, que describe cómo se comporta el calor. Por ejemplo, la termodinámica describe cómo un refrigerador puede mantener la comida fría en un día caluroso. Los opositores de Boltzmann pensaron que el calor no podría explicarse en términos de cualquier otra cosa. Dijeron que el calor era solo el calor.

Boltzmann se propuso demostrar que estaban equivocados. Pensó que toda la termodinámica podría explicarse en esos términos y tenía toda la razón, pero se que pasaría el resto de su vida luchando para convencer a los demás.

Boltzmann comenzó por tratar de explicar algo extraño llamado "entropía". De acuerdo con la termodinámica, cada objeto en el mundo tiene una cierta cantidad de entropía asociada a él, y cada vez que algo le pasa a ella, la cantidad de entropía aumenta. Por ejemplo, si pones los cubos de hielo en un vaso de agua y dejas que se derritan, la entropía dentro del cristal sube. El aumento de la entropía es diferente a todo lo demás en la física: un proceso que tiene que ir en una dirección. Pero nadie sabía por qué la entropía siempre aumenta.

Boltzmann encontró que la entropía mide el número de maneras en que los átomos, y la energía que llevan, se pueden arreglar. Cuando la entropía aumenta, es porque los átomos están consiguiendo desordenándose.

 

 

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Foto: CURIOSIDADES

 

 

Según Boltzmann, es por eso que el hielo se derrite en el agua. Cuando el agua es líquida, hay muchas más maneras para que las moléculas de agua se organicen y muchas más maneras para que la energía térmica se comparta entre esas moléculas. En otras palabras, hay muchas maneras para que el hielo se derrite, y relativamente pocas maneras para que se mantenga sólido, por lo que es abrumadoramente probable que el hielo finalmente se derreta.

La entropía, según Boltzmann, es sobre lo que es probable. Los objetos con baja entropía están ordenados, y por lo tanto su existencia es poco probable. Objetos de alta entropía son desordenados, lo que hace que su existencia sea más probable.

La entropía nos ayuda a explicar por qué siempre experimentamos hacia delante el tiempo en movimiento. Si el universo como un todo se mueve de baja entropía de alta entropía, entonces nunca vamos a poder verlo a la inversa. El futuro se ve diferente del pasado, simplemente porque la entropía aumenta. Boltzmann dice que la entropía aumenta a medida que avanza hacia el futuro, debido a las probabilidades que rigen el comportamiento de los objetos pequeños como los átomos.

 

 

¿Por qué hay una flecha del tiempo?

 

Boltzmann sugirió varias soluciones a este problema. El que mejor funcionó llegó a ser conocido como la hipótesis del pasado. Es muy simple: en algún momento en el pasado distante, el universo estaba en un estado de baja entropía.

 

 

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Foto: BELENGACHE

 

 

En el tiempo de Boltzmann, la mayoría de los físicos creían que el universo era eterno, que siempre había existido. Pero en la década de 1920, los astrónomos descubrieron que el Universo se está expandiendo. Eso significa que todo alguna vez estuvo muy junto.

Pero no hay un amplio acuerdo sobre la explicación de la hipótesis pasado, o cualquier otra explicación. Parte del problema es que nuestras mejores teorías de la física en realidad no pueden manejar el Big Bang. Sin una forma de describir lo que ocurrió en el nacimiento del universo, no podemos explicar por qué tenía baja entropía.

La física moderna se basa en dos teorías principales. La mecánica cuántica explica el comportamiento de las cosas pequeñas como los átomos, mientras que la relatividad general describe las cosas pesadas como estrellas. Pero las dos aún no se pueden combinar. Nadie ha logrado llegar a una teoría de todo.

La teoría más prometedora de todas es la teoría de cuerdas, que dice que todas las partículas subatómicas están hechas de diminutas cuerdas. La teoría de cuerdas también dice que el espacio tiene dimensiones extra, más allá de las tres familiares, que se enroscaban hasta el tamaño microscópico, y que viven en una especie de multiverso donde las leyes de la física son diferentes en los universos paralelos.

Pero eso no ayuda a explicar por qué el tiempo se mueve hacia adelante. Al igual que casi todas los demás teorías de la física fundamental, las ecuaciones de la teoría de cuerdas no dibujan una fuerte distinción entre el pasado y el futuro.

Por ahora, nuestra mejor esperanza recae en la máquina más grande en la historia humana. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Tomará varios años para que el LHC pueda recoger los datos necesarios, y para que los datos para sean procesados ​​e interpretados.

 

 

FUENTE: BBC


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