Inaprensible flecha del tiempo

La ciencia no piensa. Así expresaba Heidegger la incapacidad de la ciencia para salirse de sus esquemas y sus métodos y poder abordar la esencia de la misma ciencia o la de sus conceptos más básicos. Por ejemplo, la física utiliza sus métodos para deducir el comportamiento del mundo a partir de unas variables fundamentales y unas leyes, maneja así con éxito conceptos fundamentales como el espacio o el tiempo sin tener que interesarse por su esencia. El pensamiento de la ciencia es por tanto meramente calculador. De hecho, a la física no le es posible proporcionar una definición de un concepto fundamental como el tiempo, pues la definición requiere ofrecer una explicación refiriéndose a otros conceptos más básicos y ¿qué puede ser más básico que lo fundamental?

Para referirse a la esencia de la ciencia y a la de sus conceptos fundamentales hay que recurrir a otro tipo de pensamiento, éste sería el pensamiento meditativo que practican los filósofos. Sin embargo, todos esperamos que los científicos no se limiten a un mero calcular, se espera de ellos que den su visión del mundo, su opinión sobre temas que interesan a la humanidad, y, entre esos temas, están la naturaleza del universo, la esencia de la materia y del espacio y, por supuesto, uno de los más enigmáticos: la naturaleza del tiempo. Para abordar estos temas nada impide que el físico abandone por un momento su cátedra de científico y adopte el pensar meditativo propio de los filósofos.

Inaprensible flecha del tiempoDesde la Antigüedad, filósofos y físicos han unido esfuerzos en ese pensamiento meditativo sobre la naturaleza del tiempo. Hace ya 2500 años que Heráclito expresaba el carácter cambiante del tiempo con su célebre “todo fluye, todo cambia, nada permanece”, mientras que, tan sólo una generación más tarde, Parménides ponía énfasis en la permanencia y en la ausencia de devenir como característica básica del mundo. La dialéctica entre cambio y permanencia ha recorrido desde entonces el estudio de la naturaleza. Por supuesto, la física se sigue basando tanto en leyes que expresan la evolución temporal de algunas magnitudes, como en la invariancia de otras, por ejemplo la energía.

Para usted y para mí, pasado y futuro no son equivalentes: podemos recordar el pasado, pero no el futuro. Desde Newton, los físicos se preguntan cómo esta falta de simetría aparece en los fenómenos naturales. Imaginemos una mesa de billar en la que se mueven las bolas y colisionan entre sí. Filmemos estos movimientos para proyectar después la película primero normalmente y luego en sentido inverso. Cuando mostremos las dos proyecciones a un espectador, éste no será capaz de distinguir cómo fluye el tiempo en cada proyección: es un fenómeno reversible en el tiempo. La física actual nos enseña que (casi todos) los fenómenos microscópicos son, como la evolución de las bolas sobre la mesa de billar, perfectamente reversibles.

Pero, para usted y para mí, casi todos los fenómenos que observamos o experimentamos son irreversibles. Vemos, por ejemplo, cómo envejecemos y cómo la gran trituradora del tiempo va convirtiendo instantánea y continuamente el presente en pasado, va desgastando y destruyendo mientras también renueva y crea. La imagen de la flecha del tiempo, que expresa tan bellamente nuestra percepción de la irreversibilidad de los fenómenos macroscópicos, fue acuñada en 1929 por el físico británico Arthur Eddington.

Desde el punto de vista de la física, la flecha del tiempo tiene su explicación en una ley conocida como segundo principio de la termodinámica. Sostiene esta ley que la entropía de un sistema físico cerrado sólo puede aumentar, nunca puede disminuir. La entropía es una magnitud física que mide la cantidad de desorden de un sistema. Así todo sistema físico cerrado, que no reciba energía del exterior, tiende a perder su grado de organización. Por ejemplo, una masa de agua caliente puesta al lado de otra de agua fría formará una masa de agua tibia en la que se perderá la organización entre lo cliente y lo frío. Y este sistema nunca podrá recuperar su configuración inicial: la masa de agua caliente no se separará ya de la de agua fría. Si no añadimos energía, todo se desordena y la entropía crece. Así la entropía puede ser considerada como una medida de la asimetría entre pasado y futuro dando una explicación física a la flecha del tiempo.

Por supuesto en un sistema abierto, en el que aportamos energía, la entropía puede disminuir. Por ejemplo, mientras aportemos agua y luz un vegetal crecerá creando unas formas ordenadas, incluso sumamente ordenadas, como las hojas y las flores. Pero si el sistema lo cerramos, poniendo la maceta en un cajón a oscuras, la entropía continuará su aumento imparable, el sistema se degradará y las formas ordenadas se perderán.

Se ha propuesto que la expansión del universo podría ser otra medida o explicación de la flecha del tiempo. La expansión va siempre en la misma dirección creando una asimetría entre pasado y futuro. Pero la verdad es que la expansión del universo también está determinada por el segundo principio de la termodinámica. Si, por definición, el universo es un sistema cerrado, esto es, un sistema que contiene todo, que no deja nada en el exterior de donde captar energía, resulta que su entropía debe crecer indefinidamente. Mediante aporte de energía puede formarse una estrella en un punto de nuestra galaxia, disminuyendo la entropía localmente en ese subsistema abierto, pero globalmente el desorden en el universo sólo puede crecer, conduciendo a su progresiva degradación.

Hay otros fenómenos físicos que muestran signos de irreversibilidad. De hecho, dijimos más arriba que en el mundo subatómico las leyes son casi siempre reversibles en el tiempo, pero no siempre. Las leyes de nuestro mundo sí que serían idénticas a las de otro mundo en el que el tiempo fluyese al revés, que además fuese una imagen especular del nuestro, y en el que las partículas fuesen reemplazadas por sus antipartículas. Es lo que se denomina invariancia CPT (carga-paridad-tiempo).

Con todo, la mayor evidencia de la flecha del tiempo es la psicológica, nuestra acumulación de recuerdos que va configurando un pasado mientras que el futuro es una enigmática amalgama de temores, deseos y esperanza. Quizás nuestro cerebro perciba una impresión confusa del tiempo, o quizás la física no haya sabido captar todos los matices de la auténtica flecha del tiempo. Pero de lo que no hay duda es que física y filosofía abundan en esa inaprensible dualidad de cambio y permanencia, dos ingredientes contradictorios y sin embargo inseparables y esenciales en nuestros esfuerzos por comprender el mundo.

Volviendo a Heidegger, no creo que haya que entender que el científico no piense, piensa y mucho, su pensar tiene éxitos espectaculares e innumerables. Además, en mi opinión, creo que la ciencia hace bien en limitar su ambición a su pensamiento calculador, en permanecer modesta mientras continúa contribuyendo con sus esfuerzos por explicar el mundo. Pero también es cierto que, aunque no sea tarea primordial de la física desvelar la íntima naturaleza del tiempo, sus conceptos y modos de pensar pueden ayudarnos a plantearnos las eternas preguntas bajo nuevas perspectivas contribuyendo así, modestamente, al estudio de los mayores enigmas filosóficos.

Rafael Bachiller es astrónomo, director del Observatorio Astronómico Nacional (IGN) y miembro del Consejo Editorial de EL MUNDO.

2 comentarios


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