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  • 16/12/2014

Física teórica

Dos futuros para explicar el misterio de la «flecha del tiempo»

Una nueva teoría sugiere que podríamos estar viviendo en el pasado lejano de otro universo.

Physical Review Letters

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Impresión del artista del concepto de flecha del tiempo. [Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo]

¿Por que solo recordamos vivencias pasadas y nunca las que todavía tienen que ocurrir? Una manera de explicar esta situación es recurrir al concepto de la flecha del tiempo, que, desde el pasado inmutable, se dirige inexorablemente hacia una única dirección, la de un futuro incierto. Según los físicos, nuestra percepción del paso del tiempo se debe a una propiedad de la termodinámica que emergió cuando el universo se originó (antes de la gran explosión o big bang) a partir de un estado de entropía mínima, esto es, «ordenado», para dirigirse hacia otro más caótico.

Sin embargo, ciertas observaciones y teorías sugieren que, a medida que ha ido evolucionando, el cosmos ha formado sistemas cada vez más estructurados, que hoy en día vemos en forma de galaxias, estrellas y planetas. Ahora, tres investigadores dirigidos por Flavio Mercati, del Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo (Canadá), han propuesto una teoría basada en la gravedad, más que en la termodinámica, para explicar el fenómeno que estiró «la cuerda del arco» y que, a su vez, empujó la flecha del tiempo.

En su modelo, reprodujeron la evolución del universo mediante una simulación por ordenador de 1000 partículas puntuales que interactuaban bajo la influencia de las leyes de Newton. Para ello, definieron la «complejidad» como la relación entre las distancias del par de partículas más cercano y del más alejado. El sistema se hallaría, por tanto, en su estado de complejidad mínima cuando todas las partículas se unen entre ellas para formar una esfera compacta, esto es, una configuración de tamaño mínimo y uniformidad máxima análoga al punto inicial que supuestamente dio lugar al cosmos según el modelo de la gran explosión.

El equipo demostró que cada conjunto de partículas, independientemente de su número y de la escala, tiende a dicho estado, por lo que la influencia de la fuerza de la gravedad ejercida sobre un determinado sistema por todos los demás genera, sin recurrir al concepto de entropía, su expansión y, por consiguiente, el origen de la flecha del tiempo. Tal como explicaron en un artículo de la revista Physical Review Letters, esta se desarrollaría en dos direcciones, simétricas y opuestas, a lo largo de las cuales las partículas crean estructuras cada vez más grandes y organizadas según el patrón de los cúmulos de galaxias, de las estrellas y de los sistemas planetarios actuales y bajo las leyes de la termodinámica.

Dicho de otra forma, el modelo presenta un pasado, pero dos futuros, puesto que la flecha del tiempo puede progresar en dos direcciones distintas, aunque un observador pueda ver y experimentar solo una de ellas. «Es la naturaleza de la gravedad que arranca el universo de su caos primordial y crea estructuras ordenadas y complejas», afirma Mercati. «Todas las soluciones [de nuestro modelo] dan lugar a dos eras, que se desarrollan para siempre en dos sentidos opuestos del tiempo y que están separados por un estado inicial que presenta características propias».

Aunque se trate de un modelo elemental que no incorpora la mecánica cuántica ni la Relatividad General, sus posibles implicaciones son enormes. Si se pudiera utilizar para explicar las observaciones astronómicas, el big bang ya no representaría el origen cósmico, sino solo una instante de un universo atemporal y eterno. En concreto, una «bifurcación» de la flecha del tiempo daría lugar a ciertas incongruencias para dos observadores localizados en los dos ramales.

«Una realidad con dos futuros implicaría la existencia de un pasado único y caótico para ambas direcciones y de dos universos», señala Julian Barbour, de la Universidad de Oxford, y autor del artículo. «Durante su evolución, dos personas que se encontraran en cada uno de ellos percibirían que el tiempo transcurre en sentidos opuestos, por lo que cada observador definiría la dirección de su propia flecha del tiempo. Además, pensaría que el otro vive en su pasado más lejano».

El mismo investigador afirma que si se demostrara que la gravitación resulta fundamental para explicar el enigma de la flecha del tiempo, tarde o temprano sería posible dar una descripción menos «ad hoc» que la inflación para explicar la historia y la estructura actual de nuestro universo.

Más información en Physical Review Letters.

— IyC / Scientific American

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