¿Por qué no es posible hacer regresar el tiempo?

Sería algo muy interesante poder volver el tiempo. Sin embargo, igual de interesante, sería el caos en la vida de las personas y en el curso del Universo si esto llegara a suceder. Pese a esto, la pregunta que muchos se hacen es “¿Por qué el tiempo corre para delante y nunca para atrás?”.

¿Qué tipo de mecanismo lo ejecuta de esa forma? Según un artículo publicado por Ian O’Neill, de Discovery News, en un estudio reciente publicado en la revista Physical Review Letters, un grupo de físicos teóricos investigaron la llamada “Flecha del Tiempo” (o flecha cuántica) – un concepto utilizado para distinguir una dirección del tiempo en un mapa relativista cuatridimensional.

Es decir, se trata del término que describe el avance inexorable del tiempo, el movimiento del momento presente en que esa “flecha” siempre está apuntando hacia el futuro. En el estudio, los investigadores destacaron una forma diferente de observar cómo se manifiesta esto en escalas universales. Y, más allá de estos conceptos, se requiere entender un poco más para comprender por qué el tiempo nunca regresa.

La entropía.

En términos de la física, de una hipótesis pasada, el tiempo es descrito de forma donde se presupone que un determinado sistema comienza en un estado de baja entropía y, en seguida, impulsado por la termodinámica, la entropía se incrementa. La entropía es una cantidad termodinámica que mide el grado de irreversibilidad en un sistema.

Partiendo de este razonamiento, según Discovery News, el pasado tiene una baja entropía y el futuro una alta entropía, un concepto conocido como asimetría de tiempo termodinámico.

Para poner un ejemplo más práctico, en nuestro día a día, podemos depararnos con muchas formas de entropía creciente, como un gas que llena una habitación o la fusión de un cubo de hielo. En estos ejemplos, puede observarse un aumento irreversible en la entropía y, por consiguiente, un desorden.

Por ejemplo, cuando el hielo se derrite, la materia pasa a estar más desordenada y menos estructurada. La disposición sistemática de moléculas de una estructura cristalizada se sustituye por un movimiento más aleatorio y menos ordenado de moléculas sin lugares fijos ni orientación. Su entropía se incrementa por qué la transferencia de calor ocurre al interior.

Llevando este concepto a una escala universal, se presume que el Big Bang dio origen al Universo en un estado de entropía mínima. Después de millones de años, mientras el universo se expande y enfría, la entropía del sistema a gran escala no hace más que aumentar. Por lo tanto, según lo descrito en la hipótesis pasada, el tiempo está intrínsecamente relacionado con el grado de entropía, o desorden, en nuestro Universo.

Esta idea representa un problema.

Según Ian O’Neill, después del Big Bang, varias líneas de observación de evidencia señalan que el ambiente era un caos caliente y extremadamente desordenado de partículas primordiales. A medida que el Universo se enfriaba, la gravedad fue asumiendo el control, dejando un Universo más ordenado y más complejo con nubes frías de gas, estrellas y planetas formados, que evolucionaron a partir de un colapso gravitacional.

Conforme fueron pasando las eras, la química orgánica se hizo posible, dando origen a la vida y a los seres humanos, que filosofan sobre el tiempo y el espacio. Y, entonces, podemos observar todo ese desorden en acción. En una escala universal, efectivamente ha disminuido, y no aumentado como presupone la “hipótesis pasada”.

Este concepto fue postulado por el investigador Flavio Mercati, del Instituto Perimeter de Física Teórica, en Ontario, Canadá, quien afirmó que hay un problema en la forma como se mide la entropía.

Él afirma que, como la entropía es una medida física con dimensiones (como energía y temperatura), se hace necesario que haya un cuadro de referencia externo para que pueda medirse en comparación. Entonces, si no es la entropía, ¿qué podría conducir el tiempo universal hacia adelante?

Complejidad.

Las definiciones de complejidad muchas veces dependen del concepto de un “sistema”, un conjunto de partes o elementos que poseen relaciones que los diferencian de aquellos con otros elementos fuera de estas conexiones.

Además, muchas definiciones tienden a postular o asumir que la complejidad expresa una condición innumerable de elementos en un sistema e innumerables formas de relaciones entre los elementos. Sin embargo, aquello que es visto como complejo y lo que se ve como simple es relativo.

En otras palabras, la complejidad es una cantidad adimensional que, en su forma más básica, describe cuan complejo es un sistema. Entonces, si miramos a nuestro Universo, su complejidad está directamente relacionada con el tiempo: conforme avanza, el Universo se vuelve cada vez más estructurado.

En la opinión del investigador Flavio Mercati, “la pregunta que se busca responder en nuestro papel es: En primer lugar, ¿qué define ese sistema en ese estado de muy baja entropía? Nuestra respuesta es: la gravedad, y su tendencia a crear orden y estructura (complejidad) a partir del caos”, dice.

Investigación.

Para probar esta teoría, el investigador Mercati y sus colegas crearon modelos básicos de computadora para simular partículas en un Universo de juguete. Ahí descubrieron que sin importar la simulación que se ejecutara, la complejidad de los universos siempre tendía a aumenta y nunca a disminuir con el tiempo.

Tomemos como ejemplo nuevamente el Big Bag. A partir de él, el universo comenzó en su estado de menor complejidad (una “sopa” de partículas candentes y desordenadas de energía). Entonces, cuando el Universo se enfrió a un estado donde la gravedad pasó a tomar el control, los gases aglutinados, estrellas y galaxias evolucionaron. El Universo se hizo inexorablemente más complejo y la gravedad es la fuerza motriz de este aumento en la complejidad.

“Cada solución del modelo de juguete gravitacional que estudiamos tiene esa propiedad de tener en algún punto un estado muy homogéneo, caótico y no estructurado, que se parece mucho a la sopa de plasma que constituyó el universo en el momento de su creación. Entonces, en ambos sentidos del tiempo, la gravedad aumenta las heterogeneidades y crea un cumulo de estructura y orden, de forma irreversible”, dice Mercati.

Añadió que a medida que el Universo madura, los subsistemas quedan lo suficientemente aislados como para que otras fuerzas establezcan las condiciones para que la Flecha de tiempo domine en subsistemas de baja entropía.

Respecto a la escala universal, nuestra percepción del tiempo se ve influenciada por el crecimiento continuo de la complejidad, pero en estos subsistemas, la entropía es la que domina.

“El Universo es una estructura cuya complejidad está en aumento. El Universo está compuesto de galaxias grandes separadas por vastos espacios. En el pasado distante, se encontraban más aglutinadas. Nuestra conjetura es que nuestra percepción del tiempo es el resultado de una ley que determina un crecimiento irreversible de la complejidad”, finalizó Mercati.