¿Por qué el tiempo solo va hacia adelante?

Imagina que dejas caer una taza de café. Se estampa contra el suelo, el líquido se desparrama y los trozos de cerámica vuelan en todas direcciones. Es una escena cotidiana. Ahora, imagina el proceso inverso: los fragmentos se juntan mágicamente, el café salta del suelo al interior de la taza y esta regresa intacta a tu mano.

Tu cerebro sabe instantáneamente que la segunda escena es imposible. Es una película reproducida al revés. Pero si aislamos las leyes de la física que gobiernan el movimiento de los átomos de esa taza, resulta que a la ciencia le da exactamente igual el pasado que el futuro.

¿Por qué, entonces, vivimos atrapados en una dirección única? ¿Por qué el tiempo fluye siempre hacia adelante y nunca hacia atrás? La respuesta nos lleva desde la cocina de tu casa hasta el origen mismo del universo.

El gran secreto de la física: las leyes son simétricas

Para entender el problema, primero debemos entender la paradoja. Las leyes fundamentales de la física —desde la gravedad de Newton hasta la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica— son simétricas en el tiempo.

Esto significa que si cambias el signo del tiempo en sus ecuaciones básicas de un valor positivo (+t) a uno negativo (-t), las matemáticas siguen funcionando a la perfección. A nivel microscópico, si filmaras la colisión de dos partículas subatómicas, sería imposible saber si estás viendo el video hacia adelante o hacia atrás. Ambas direcciones son perfectamente legales para la física.

Sin embargo, a nivel macroscópico, el universo tiene una dirección obligatoria. A esta asimetría la llamamos la flecha del tiempo, un término acuñado en 1927 por el astrofísico británico Arthur Eddington.

La culpa es de la entropía (y de la Segunda Ley)

Si las leyes fundamentales no distinguen el pasado del futuro, ¿quién dicta la norma? La respuesta está en la termodinámica y en un concepto llamado entropía.

La Segunda Ley de la Termodinámica establece que, en un sistema aislado, la entropía —que a menudo se simplifica como el grado de "desorden" o la cantidad de formas en que se pueden organizar las partículas— siempre aumenta.

-El ejemplo de la taza: Hay miles de millones de maneras en que los trozos de una taza rota pueden distribuirse por el suelo (alta entropía), pero solo hay una combinación precisa en la que esos fragmentos forman una taza perfecta (baja entropía).

-La dirección del cambio: Las cosas cambian de estados ordenados a estados desordenados simplemente porque estos últimos son estadísticamente mucho más probables.

La flecha del tiempo no es más que nuestra percepción macroscópica de la entropía aumentando. Recordamos el pasado y no el futuro porque el pasado tenía menos entropía.

El misterio del Big Bang: ¿Por qué empezó todo tan ordenado?

Explicar la flecha del tiempo mediante la entropía nos traslada a una pregunta aún más profunda y desconcertante: ¿Por qué el universo comenzó en un estado de bajísima entropía?

Para que el tiempo haya estado fluyendo hacia adelante durante 13.800 millones de años, el Big Bang tuvo que haber sido un evento extraordinariamente ordenado y compacto. Si el universo primitivo hubiera nacido en su estado de máxima entropía, el tiempo, tal y como lo conocemos, no habría tenido una dirección en la que avanzar. No habrían nacido las estrellas, ni los planetas, ni nosotros.

El físico teórico Sean Carroll y otros cosmólogos sugieren que la flecha del tiempo es una "herencia cósmica". Vivimos en la estela de la bajísima entropía del Big Bang, y el tiempo seguirá fluyendo hacia adelante hasta que el universo alcance el "equilibrio térmico" o la muerte térmica, un estado donde la entropía sea máxima, ya no ocurra nada interesante y la flecha del tiempo finalmente pierda su sentido.

¿Podremos alguna vez viajar al pasado?

Dado que la flecha del tiempo es estadística y cosmológica, la física actual es tajante: no puedes volver al pasado. No puedes obligar a los trillones de átomos de café dispersos a coordinarse espontáneamente para desafiar a la probabilidad universal.

Viajar al futuro, en cambio, es otra historia. Gracias a la teoría de la relatividad de Einstein, sabemos que el tiempo transcurre más despacio para alguien que se mueve a velocidades cercanas a la de la luz o que se encuentra cerca de un campo gravitatorio intenso (como un agujero negro). Técnicamente, los astronautas en la Estación Espacial Internacional ya viajan unos milisegundos al futuro respecto a nosotros.

El tiempo es una propiedad emergente

En última instancia, el fluir del tiempo parece no ser un ingrediente fundamental de los ladrillos del universo, sino una propiedad emergente. Al igual que una sola molécula de agua no está "mojada", pero un océano sí, una sola partícula no experimenta el paso del tiempo, pero un billón de ellas sí lo hacen.

Estamos hechos de átomos que obedecen leyes sin tiempo, pero formamos parte de un macrocosmos que avanza inexorablemente hacia el futuro.