La flecha del tiempo

Nos hacemos mayores. Envejecemos. Todo se debilita y se deteriora. Nada detiene el inexorable “paso del tiempo”.
Desde el Principio, el tiempo ha seguido su curso, eterno, constante e inmutable, sin que nada ni nadie pudiera afectarle, independiente, un testigo invisible de todo suceso.
Un momento. Quietos ahí.
¿Constante? ¿Inmutable? Einstein debe estar removiéndose en su tumba.

Antes de Einstein se creía en un tiempo con un ritmo constante en cualquier lugar del Universo. Un tiempo absoluto e independiente de los acontecimientos que ocurren y de los observadores de los mismos. Así lo afirmaba Newton y así lo confirmaban sus leyes del movimiento. De hecho sus leyes predecían con gran exactitud los movimientos de todos los cuerpos y aún hoy se utilizan para describir las órbitas de los astros y los planetas, por la manejabilidad de sus fórmulas y su gran concordancia con las observaciones. Una concordancia muy alta, pero no exacta, pues estaba equivocado.


En 1905, Albert Einstein cambió para siempre la concepción que teníamos del tiempo, y hoy sabemos que dependiendo de la velocidad del observador que hace la medición, el tiempo puede transcurrir con mayor o menor rapidez. Cuanto mayor es la velocidad del movimiento del observador más lento transcurre el tiempo. El tiempo deja de ser fijo y pasa a ser elástico: relojes idénticos se pueden atrasar o adelantar unos respecto a otros en función de la velocidad de su movimiento. Y aunque esto sea algo contrario a nuestra intuición, estamos seguros de que es así, pues ha sido confirmado infinidad de veces en diversos experimentos.
No existe un tiempo absoluto en el Universo, un reloj cósmico que mida el tiempo real transcurrido entre dos sucesos, sino que el tiempo depende de la velocidad de movimiento, en definitiva, de la energía (el espacio también se transforma con la materia y la energía, pero eso lo trataré en otro artículo) . Esta es una consecuencia directa de la teoría de la relatividad especial de Einstein, y es uno de los mayores logros de la mente humana: no existe un tiempo real, el tiempo es relativo, y diferentes observadores, moviéndose a diferentes velocidades, medirán tiempos diferentes para un mismo suceso.
Lo que ocurre es que para que esas diferencias se hagan notables, la velocidad ha de ser muy alta. Serán más apreciables cuanto más nos acerquemos a la velocidad de la luz, algo que desgraciadamente está muy lejos del alcance de la tecnología actual.

Pero aunque midamos tiempos diferentes, todos los observadores (tú y yo incluidos) coincidimos en la dirección del tiempo. Y ese es el tema central de este artículo.
Puede ser más breve o más extenso, pero parece transcurrir siempre hacia delante. El tiempo fluye desde el pasado hacia el futuro, pasando por el presente. Imaginamos el tiempo como una línea recta, con el pasado en un extremo y el futuro en el otro. Pero, así como en el espacio podemos movernos hacia arriba y hacia abajo, hacia delante y hacia atrás, en el tiempo existe una única dimensión. A diferencia del espacio, que es tridimensional, el tiempo es unidimensional (y posiblemente también unidireccional).

Para describir este carácter unidimensional del tiempo se suele utilizar el término flecha del tiempo, que fue acuñado por el astrónomo británico Arthur Eddington en 1927. Simbolizamos el tiempo como una flecha, apuntando en la que parece la única dirección posible, hacia delante. Esta direccionalidad es un elemento inherente a la naturaleza y a nuestra consciencia.
En el mundo real vemos una copa de cristal que cae de la mesa y se rompe contra el suelo en mil pedazos. La copa en la mesa es el pasado, y los cristales rotos en el suelo, el futuro. Si la flecha del tiempo fuese reversible podríamos lanzar un grupo de cristales al suelo y ver como se recomponen formando una copa. Pero esto no ocurre en la realidad. Por tanto la flecha del tiempo tiene una dirección clara. ¿Por qué?

El físico Stephen Hawking distingue tres flechas del tiempo diferentes y argumenta, utilizando el principio antrópico desde un nuevo enfoque, que sólo en un universo en el que todas apunten en la misma dirección sería posible la existencia de seres inteligentes que se realizaran la pregunta de por qué estas flechas apuntan en idéntica dirección.

La primera es la denominada flecha del tiempo termodinámica, y está basada en la Segunda Ley de la Termodinámica.
Esta ley postula que la entropía de cualquier sistema aislado tiende a aumentar, es decir, cualquier suceso que ocurra en el sistema implica un aumento de entropía. La entropía, a grosso modo, podemos considerarla como el desorden de un sistema, una medida de su homogeneidad, de la distribución aleatoria de sus elementos.
El Universo tiende a maximizar la entropía, a distribuir uniformemente la energía. Por ejemplo, si ponemos en contacto dos trozos de metal, uno caliente y uno frío, el caliente se enfriará y el frío se calentará hasta llegar al equilibrio térmico, es decir, los dos con la misma temperatura. La energía (en forma de calor) se ha distribuido uniformemente, formando un sistema más desordenado. Al principio estaban las partículas con más energía (más calientes) en un lado (el metal caliente) y las que tenían menos energía en el otro (el metal frío), era un sistema ordenado, pero al juntarlos la energía se ha distribuido entre los dos metales, quedando un sistema más homogéneo, más desordenado.
Otro ejemplo sería el de la copa de vidrio: unos trozos de cristal en el suelo forman un sistema más desordenado que unidos formando una copa. Que el desorden o entropía aumenta con el tiempo es algo que puedes comprobar fácilmente dejando de limpiar tu casa durante unos meses.

Al final no es más que una cuestión de probabilidad, pues existen muchos más estados desordenados que ordenados. Imaginad que tenemos un vaso de leche (bolitas azules) y uno de café (bolitas rojas). Si los vertimos en un tercer vaso las partículas de leche y café se distribuirán uniformemente en el nuevo recipiente formando un líquido mezclado (el famoso café con leche). Existe una probabilidad de que todas las partículas de leche queden a un lado y las de café a otro, pero es tan pequeña que el tiempo que habría que esperar para que se diera esa situación sería superior a la edad del universo.

Pues bien, la flecha termodinámica indica que percibimos que el tiempo fluye en la misma dirección en la que aumenta la entropía. Si viviéramos en un universo en el que la entropía disminuye con el tiempo, sería posible lanzar unos pedazos de cristal al suelo y que éstos se recompusieran formando una copa, o veríamos nuestra casa cada vez más limpia y ordenada sin que nosotros moviéramos ni un dedo. Una vez más, esto no ocurre en el mundo en que vivimos.

Las otras dos flechas están estrechamente ligadas a la termodinámica, y en última instancia podrían reducirse a ella, pero tienen algunos aspectos que nos hacen considerarlas separadamente.

La segunda flecha es la psicológica, y tiene que ver con la memoria. Es debida a que percibimos los sucesos y los registramos en la memoria, y esos sucesos pasan a configurar el pasado, mientras que los hechos futuros no los podemos registrar. Así, esta flecha psicológica es aquella por la cual recordamos el pasado y no el futuro. Nuestra memoria está configurada para recordar los hechos vividos y percibir el transcurso del tiempo como un recorrido hacia delante, hacia el futuro.

La tercera y última es la flecha del tiempo cosmológica. Está relacionada con la teoría del Big Bang, según la cual el universo se está expandiendo. Esta teoría supone que hace unos 14.700 millones de años (casi nada), toda la materia y la energía estaban concentradas en un pequeño volumen extraordinariamente caliente y denso. Entonces ocurrió el gran estallido, el Big Bang, y la materia comenzó a expandirse y enfriarse, y no ha dejado de hacerlo desde entonces.
Efectivamente, está más que comprobado que en el universo todo se está alejando de todo, las estrellas y galaxias observadas cada vez están más lejos, y cada vez se alejan más rápido. El universo crece continuamente, se expande, como la superficie de un globo: a medida que lo hinchamos cualquier punto del globo se está alejando del resto.
La flecha cosmológica indica que el tiempo transcurre en la dirección en la que el universo se está expandiendo.

En resumen: percibimos que el tiempo fluye en la dirección en la que aumenta la entropía, en la que se expande el universo y en la que nuestro cerebro registra sucesos del pasado y no del futuro. Y esa dirección es la misma en los tres casos.

¿Qué ocurriría si el universo dejara de expandirse y comenzara a contraerse? ¿Veríamos copas rotas recomponiéndose? ¿O tortillas convirtiéndose en huevos? ¿Nuestras casas estarían cada vez más limpias y ordenadas sin necesidad de nuestra intervención?
Lo cierto es que parece altamente improbable, y suena más a ciencia-ficción que a otra cosa. Y aún tendremos que esperar mucho, pero mucho tiempo, para poder responder a esas preguntas.

Como hemos visto el tiempo es unidimensional, una línea, una flecha que viaja hacia delante a un ritmo personal e individual. Einstein demostró que cada uno de nosotros tiene una línea temporal que depende de la velocidad de nuestro movimiento.
Siendo así, alguien podría viajar a una velocidad tan alta que su tiempo se contrajera mucho, y podría viajar al futuro. Ojo, no a su futuro, pero sí al de los demás.
Según la relatividad, si alguien pudiera viajar al espacio en un cohete a velocidades cercanas a la de la luz durante, digamos un año, al volver, puesto que su tiempo ha transcurrido de forma más lenta que en el planeta, estaría viajando a nuestro futuro, es decir, aquí habría pasado más tiempo que en su cohete. El problema aquí radica en conseguir un medio de transporte que viaje a dicha velocidad, ya que técnicamente hoy por hoy es imposible. Ni de cerca.

¿Y que hay del viaje hacia atrás, hacia el pasado?
La relatividad predice que nada puede viajar más rápido que la luz, pero existe una hipótesis - en caso de que la relatividad fuese incorrecta en ese punto, cosa que no parece probable - según la cual viajar al pasado sería posible si pudiéramos superar la velocidad de la luz.
Si el tiempo se va ralentizando a medida que ganamos velocidad, cabe suponer que al alcanzar la velocidad de la luz el tiempo se detiene. Los fotones, las partículas de la luz, serían intemporales. Por consiguiente, si conseguimos ir más rápido que la luz, el tiempo se revertiría, es decir, viajaríamos al pasado. Sería posible partir en un cohete que viajara a una velocidad superior a la de la luz, y volver antes del despegue. Una idea muy extraña y antinatural, llena de paradojas temporales, pero sin duda una idea muy atractiva.
Si fuera posible, ¿cuántos de nosotros volveríamos atrás en el tiempo para cambiar algo que dijimos o hicimos?
Seguramente todos.
No es necesario que sea algo trascendental, si pensáis un momento recordaréis con facilidad alguna situación en la que cambiaríais algunas palabras pronunciadas por otras más adecuadas, o incluso por un silencio.
Desgraciadamente la flecha del tiempo viaja hacia delante, es una propiedad intrínseca en la propia naturaleza de nuestro universo, y, al menos hasta lo que sabemos hoy en día, es una propiedad inviolable.
Así que ya sabéis, pensad bien lo que decís y lo que hacéis, pues todo apunta a que la flecha del tiempo es irreversible. No se pueden deshacer los hechos consumados, ni desdecir las palabras pronunciadas, incluso las palabras escritas, pues aunque las borremos, una vez han sido leídas ya no se pueden eliminar.