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por�Dan Falk� del Sitio Web�QuantaMagazine
traducci�n de
Adela Kaufmann � � � �
El f�sico Tim Koslowski escucha la discusi�n en la Conferencia 'El Tiempo en la Cosmolog�a'. � �
el universo es un bloque fijo donde el tiempo parece solamente transcurrir. Sin embargo, un n�mero de f�sicos esperan reemplazar este "universo de bloque" con una teor�a f�sica del tiempo. � � � Einstein�describi� una vez a su amigo�Michele Besso�como,
Ellos asistieron a la universidad juntos en Zurich;�despu�s fueron colegas en la oficina de patentes en Berna. � Cuando Besso muri� en la primavera de 1955, Einstein - sabiendo que su tiempo tambi�n se estaba acabando - escribi� una ahora famosa carta a la familia de Besso.
La declaraci�n de Einstein no era m�s que un intento de consuelo.� � Muchos f�sicos argumentan que la posici�n de Einstein est� impl�cita en los dos pilares de la f�sica moderna: La obra maestra de Einstein, la teor�a general de la relatividad, y el modelo est�ndar de la f�sica de part�culas. � Las leyes que subyacen a estas teor�as son sim�tricas en el tiempo - es decir, la f�sica 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 est�tico del espacio-tiempo en el que cualquier flujo de tiempo, o paso a trav�s del mismo, supuestamente deben ser una construcci�n mental u otra ilusi�n. � Muchos f�sicos han hecho las paces con la idea del universo de bloque, con el argumento de que la tarea del f�sico es describir c�mo 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 est�n vehementemente en desacuerdo, con el argumento de que la tarea de la f�sica es explicar no s�lo c�mo el tiempo parece pasar, sino tambi�n por qu�. � Para ellos, el universo no es est�tico. � El paso del tiempo es f�sico.
El mes pasado, unos 60 f�sicos, junto con un pu�ado de fil�sofos e investigadores de otras ramas de la ciencia, se reunieron en el�Perimeter Institute for Theoretical Physics�en Waterloo, Canad�, para debatir esta cuesti�n en la conferencia sobre el Tiempo en Cosmolog�a. � La conferencia fue organizada por el f�sico�Lee Smolin, un abierto cr�tico de la idea del universo de bloque (entre�otros temas). � Su posici�n se explica para un p�blico no especializado en�Time Reborn�y en un trabajo m�s t�cnico,�The Singular Universe and the Reality of Time, en coautor�a con el fil�sofo�Roberto Mangabeira Unger, quien tambi�n fue co-organizador de la conferencia. � En este �ltimo trabajo, lo que refleja los sentimientos de Elitzur por la falta de concreci�n del futuro, Smolin escribi�:
Lo que es real, es decir,
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Philip Cheung�para la Revista Quanta Andreas Albrecht, un f�sico 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 l�gico, sigue sin resolverse. � Sin embargo, durante cuatro d�as, los participantes escucharon atentamente las �ltimas propuestas para hacer frente a estas preguntas - y, sobre todo, a las formas en las que podr�amos reconciliar nuestra percepci�n del paso del tiempo con un universo est�tico, aparentemente atemporal. � � � � El Tiempo Barrido bajo la Alfombra � Hay algunas cosas con las que todo el mundo est� de acuerdo. � La direccionalidad que observamos en el mundo macrosc�pico es muy real: Tazas de t� que se rompen, pero no se re-ensamblan espont�neamente; los�huevos pueden ser revueltos pero pueden volver a la forma que ten�an antes de revolverlos. � La entrop�a - una medida del desorden de un sistema - siempre aumenta, hecho codificado en la segunda ley de la termodin�mica. � Como lo entendi� ya en el siglo 19 el f�sico austriaco Ludwig Boltzmann, la segunda ley explica por qu� los eventos tienen m�s probabilidades de evolucionar en una direcci�n y no en otra.�Da cuenta de la flecha de tiempo. � Pero las cosas se vuelven m�s complicadas cuando damos un paso atr�s y nos preguntamos por qu� vivimos en un universo en el que una ley as� se sostiene.
Es decir, si la entrop�a se basa en �ltima instancia en las leyes fundamentales del universo, y esas leyes son las mismas yendo hacia adelante y hacia atr�s, entonces es probable que la entrop�a igualmente se incremente yendo�hacia atr�s�en el tiempo. � Pero nadie cree que la entrop�a realmente funciona de esa manera.�Los huevos revueltos siempre vienen de los huevos enteros, nunca al rev�s. � Para dar sentido a esto, los f�sicos han propuesto que el universo empez� en un estado de baja entrop�a muy especial.�En este punto de vista, que el fil�sofo de la Universidad de Columbia de la f�sica�David Albert�nombrada la "hip�tesis del pasado", la entrop�a se incrementa debido a que el Big Bang ocurri� para producir un universo de excepcionalmente baja entrop�a. � No hab�a ning�n sitio donde ir sino hacia arriba. � La 'hip�tesis del pasado' implican que cada vez que cocinamos un huevo, estamos aprovechando los eventos que ocurrieron hace cerca de 14 millones de a�os.
Algunos f�sicos est�n m�s preocupados que otros por la hip�tesis del pasado. � Tomar las cosas que no entendemos sobre la f�sica del universo de hoy y decir que la respuesta se puede encontrar en el Big Bang podr�a 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 hip�tesis del pasado se siente m�s como una admisi�n de fracaso que un �til paso hacia adelante. � Como �l mismo dice en�The Singular Universe:
Otros f�sicos, sin embargo, se�alan que es normal desarrollar teor�as que pueden describir un sistema dadas ciertas condiciones iniciales.�Una teor�a no necesita esforzarse para explicar esas condiciones. � Otro conjunto de f�sicos piensan que la 'hip�tesis del pasado' es mejor que nada, es m�s probable que sea un marcador de posici�n que una respuesta final. � Tal vez, si tenemos suerte, va a se�alar el camino a algo m�s profundo.
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Philip Cheung para la Revista Quanta Jenann�Ismael, una fil�sofa de la Universidad de Arizona, sostiene que el universo de bloque se mantiene dentro de la explicaci�n para nuestra experiencia del aparente paso del tiempo. � � � � Los or�genes alternativos del tiempo � �Puede la flecha de tiempo ser entendida sin invocar la hip�tesis del pasado? � Algunos f�sicos argumentan que la gravedad - no la termodin�mica - 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 f�sico de la Universidad Nacional Aut�noma de M�xico (que describi� la idea en un�documento de 2014 co-escrito por el f�sico brit�nico�Julian Barbour�y�Flavio Mercati, f�sico del Per�metro). � Koslowski y sus colegas desarrollaron modelos simples de universos constituidos por 1,000 part�culas como-puntos, sujetas �nicamente a la ley de gravitaci�n de Newton, y encontraron que siempre habr� un momento de m�xima densidad y m�nima complejidad. � A medida que uno se aleja de ese momento, en cualquier direcci�n, la complejidad aumenta.�Naturalmente, nosotros - criaturas complejas, capaces de hacer observaciones - s�lo podemos evolucionar a una cierta distancia del m�nimo. � Aun as�, siempre nos encontrarnos en la historia del universo, podemos se�alar a una era de menor complejidad y llamarla el pasado, dijo Koslowski.�Los modelos son globalmente sim�tricos en el tiempo, pero cada observador experimentar� una flecha local del tiempo. � Es significativo que el punto de partida de baja entrop�a no es un agregado para el modelo. � M�s bien, emerge naturalmente de �l.
La idea de que el tiempo se mueve en m�s de una direcci�n, y que sucede que nosotros habitamos una secci�n del cosmos con una sola flecha de tiempo localmente definida, no es nueva. � En 2004, Carroll, junto con su estudiante de doctorado�Jennifer Chen, present� una�propuesta similar�sobre la base de�la inflaci�n eterna, un modelo relativamente bien conocido sobre el inicio del universo. � Carroll ve el trabajo de Koslowski y sus colegas como un paso �til, sobre todo debido a que trabajaron en los detalles matem�ticos de su modelo (�l y Chen no lo hicieron). � Aun as�, �l tiene algunas preocupaciones. � Por ejemplo, dijo que no est� 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 formaci�n de ciertas modalidades de la materia que mantienen su estructura en el tiempo. � Estas estructuras pueden almacenar informaci�n;�Koslowski los llama "registros".�La gravedad es la primera y principal fuerza que hace posible la formaci�n de registros;�otros procesos entonces, dan lugar a todo, desde los f�siles y los anillos de los �rboles hasta los documentos escritos. � Lo que todas estas entidades tienen en com�n es que contienen informaci�n acerca de alg�n estado anterior del universo.�Le pregunt� a Koslowski las memorias almacenadas en el cerebro son otro tipo de registro. � S�, dijo.
Un universo m�s complejo contiene m�s registros que un universo menos complejo, y esto, dijo Koslowski, es la raz�n por la cual recordamos el pasado pero no el futuro. � Pero tal vez el tiempo es a�n m�s fundamental que esto. � Para�George Ellis, un cosm�logo de la Universidad de Ciudad del Cabo en Sud�frica, el tiempo es una entidad m�s b�sica, una que puede ser entendida representando los bloques del universo en s� 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 direcci�n del tiempo examinando qu� parte del universo es fijo (el pasado) y qu� parte est� cambiando (el futuro). � A pesar de que algunos colegas no est�n de acuerdo, Ellis destaca que el modelo es una modificaci�n, no un cambio radical, de la vista est�ndar.
En este punto de vista, mientras el pasado es fijo e inmutable, el futuro est� abierto. � El modelo,
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Philip Cheung�para la Revista Quanta George Ellis, un cosm�logo de la Universidad de Ciudad del Cabo, escucha una presentaci�n. � � A diferencia de la visi�n tradicional del bloque, la representaci�n 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 f�sicos pasados dictan los estados futuros. � (Aunque la incertidumbre qu�ntica, como Ellis se�al�, puede ser suficiente para hundir un punto de vista determinista). � En la conferencia, alguien le pregunt� a Ellis si, dada suficiente informaci�n sobre la f�sica de una esfera de un radio determinado, centrado en la regi�n central de Inglaterra a principios de junio, se podr�a haber predicho el resultado de�la votaci�n Brexit.
Para eso, dijo, necesitar�amos una mejor comprensi�n de c�mo 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 teor�a de conjuntos de causalidad. � Desarrollado por primera vez en la d�cada de 1980 como una aproximaci�n a la gravedad qu�ntica por el f�sico�Rafael Sorkin�- quien tambi�n estuvo en la conferencia - la teor�a 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 macrosc�pico, si pudi�ramos ver a la llamada escala de Planck (distancias de unos 10-35 metros) descubrir�amos que el universo est� formado por unidades elementales o " �tomos" de espacio-tiempo. � Los �tomos forman lo que los matem�ticos llaman un "conjunto parcialmente ordenado" - una matriz en la que cada elemento est� vinculado a un elemento adyacente en una secuencia particular. � El n�mero de estos �tomos (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 teor�a, los nuevos �tomos de espacio-tiempo est�n llegando continuamente a la existencia. � Fay Dowker, un f�sico del Imperial College de Londres, se refiri� a esto en la conferencia como "tiempo acreditado."�Se invit� a todos a pensar en el espacio-tiempo como una adquisici�n de nuevos �tomos de espacio-tiempo en forma m�s o menos an�loga a un fondo marino depositando nuevas capas de sedimentos en el tiempo. � La relatividad general produce s�lo 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 caracter�stica emergente del cosmos. � (La teor�a de los conjuntos causales ha realizado al menos una exitosa predicci�n sobre el universo, se�al� Dowker, despu�s de haber sido usado para estimar el valor del constante cosmol�gico�basado s�lo 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. � Quiz�s la declaraci�n m�s fuerte hecha en la conferencia a favor de la compatibilidad del universo en un bloque con la experiencia cotidiana vino del fil�sofo 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 explicaci�n de nuestra experiencia del manifiesto paso del tiempo. � Una mirada cuidadosa a la f�sica convencional, complementada con lo que hemos aprendido en las �ltimas d�cadas de la ciencia cognitiva y la psicolog�a, puede recuperar,
En este punto de vista, el tiempo no es una ilusi�n - de hecho, nosotros lo experimentamos directamente. � Ella cit� 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 s�. � El reto, dijo, es enmarcar esta experiencia en primera persona dentro del bloque est�tico ofrecido por la f�sica - para examinar,
...cuya historia est� representada por una curva en el espacio-tiempo del universo de bloque. � La presentaci�n de Ismael atrajo una respuesta mixta.�Carroll dijo estar de acuerdo con todo lo que hab�a dicho;�Elitzur dijo que "quer�a gritar" durante su charla.�(M�s tarde aclar�: "Si me golpe� la cabeza contra la pared, es porque odio el futuro.") � Una objeci�n 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 pr�ximo jueves no es ni verdadero ni falso. � Para algunos, esto parece ser un problema insuperable con la opini�n del universo de bloque.�Ismael hab�a o�do 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 m�s?
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