jueves, 20 de diciembre de 2018

Procesos irreversibles



Los físicos partidarios de considerar la flecha del tiempo como una ilusión tienen un problema: no toda la física es compatible con un tiempo reversible, como parecen indicar las ecuaciones y teorías mencionadas en un artículo anterior de este blog. Desde mediado el siglo XIX se conoce el segundo principio de la termodinámica, que se remonta a 1850, cuando Clausius introdujo el concepto de entropía y se constató que el valor de esta magnitud física aumenta siempre, si se mide en un sistema aislado que no intercambia materia ni energía con el exterior. Dado que el universo lo es, disponemos al menos de una magnitud física que permite señalar inequívocamente la dirección del flujo del tiempo.
Conscientes de este problema, los físicos partidarios de la reversibilidad del tiempo han respondido de distintas maneras: se ha dicho que el segundo principio de la termodinámica es una ley ficticia, subjetiva, que no se ajusta a la realidad; una ilusión mental; una aproximación; un efecto de las condiciones iniciales del universo. Se ha formulado la hipótesis de que, si el universo fuese cíclico, la flecha del tiempo podría invertirse durante la etapa de contracción. (Esta teoría ha sido abandonada). Para escapar del problema, Stephen Hawking propuso un universo sin condiciones iniciales en su Breve Historia del Tiempo. Es curioso ese deseo de defender a toda costa la reversibilidad temporal, puesto que fue Hawking precisamente quien propuso la existencia de una flecha del tiempo en los agujeros negros, que en lugar de ser permanentes podrían desintegrarse.
En 1928, un año después de proponer el término la flecha del tiempo, Arthur Eddington desafió a los físicos que adoptan estas posturas con las siguientes demoledoras palabras: Si tu teoría se opone al 2º Principio de la Termodinámica… la espera el colapso en la más profunda humillación (The Nature of the Physcal World, 1928).
Este dilema tiene un nombre, que le impuso en 1876 Johann Joseph Loschmidt: la paradoja de la irreversibilidad, que puede describirse así:
·         De acuerdo con las leyes de la mecánica que conocemos, no parece existir flecha del tiempo en el mundo microscópico. Si aceptamos la hipótesis reduccionista, esto debería asegurar que tampoco exista en el mundo macroscópico.
·         Pero de acuerdo con la experiencia y la experimentación termodinámica, sí existe flecha del tiempo en el mundo macroscópico.
·         En consecuencia, la mecánica y la termodinámica deben ser incompletas, pues llegan a conclusiones incompatibles.
Como dijo Alfred North Whitehead, un  choque de doctrinas no es un desastre, es una oportunidad (Science and the Modern World, 1967).
¿Son realmente reversibles las leyes de la mecánica y del mundo microscópico, como dicen los que niegan la existencia de la flecha del tiempo? La cosa no está tan clara. Veamos:
1.      La mecánica de Newton no sólo explica los movimientos de los cuerpos celestes, también fenómenos mucho más próximos, como la caída de una manzana, en los que la irreversibilidad es evidente. Imaginemos que nos proyectan una película en la que se observan varios pedazos de manzana sobre el suelo, que de pronto se ponen en movimiento y se reúnen en el mismo punto, formando una pieza de fruta que se lanza hacia arriba, hasta quedar sujeta a la rama de un árbol. ¿Tendríamos alguna dificultad en detectar que la dirección del tiempo ha sido invertida al proyectar los fotogramas? No, porque en este ejemplo no sólo interviene la mecánica de Newton (que explica el movimiento de caída de la manzana), sino también el segundo principio de la termodinámica, que nos dice que el paso de un estado desordenado (los pedazos de la manzana) a uno ordenado (la manzana suspendida de la rama del árbol) no puede surgir espontáneamente.
Incluso en los cuerpos celestes es posible detectar si la película de sus movimientos ha sido invertida. Imagínese una grabación de la órbita de Mercurio donde se distinga el sol. Estudiando el movimiento de las manchas solares (consecuencia de fenómenos termodinámicos) es posible averiguar si la imagen es correcta o ha sido invertida. Otra vez la interacción de mecánica y termodinámica convierte el tiempo en irreversible.
2.      Existen reacciones químicas reversibles, como la disolución de carbonato cálcico en agua carbonatada, que al tener lugar en sentido contrario es responsable de la aparición de las estalagmitas y estalactitas. Pero también las hay irreversibles, como la precipitación de sulfato de bario al mezclar dos soluciones de sulfato sódico y de cloruro de bario. También en este caso es sencillísimo detectar la dirección correcta en que ha de proyectarse una película.
También existen reacciones nucleares irreversibles, como la serie de desintegraciones del uranio-238 para dar plomo-206. La cadena inversa es tan improbable, que el análisis de la proporción de estas dos sustancias en la misma roca proporciona un medio de averiguar su edad.
3.      También la mecánica cuántica contiene indicios de que el tiempo es irreversible, como el problema de la medida: basta medir el estado de una partícula que está en una superposición de estados cuánticos, haciéndola colapsar en uno de ellos con cierta probabilidad. El fenómeno inverso, sin embargo, no se da nunca.
Otro indicio es la simetría CPT. Hasta ahora no se conoce ninguna violación de esta simetría, que consiste en cambiar simultáneamente el signo de la carga de una partícula, su paridad y la dirección del tiempo. Sin embargo, sí se ha detectado una violación de la simetría CP, la desintegración del kaón-0: en una de cada mil millones de desintegraciones, esta partícula se transforma en un pión positivo, un electrón y un antineutrino, mientras su desintegración normal da lugar a un pión negativo, un positrón y un neutrino. Si la simetría CPT es cierta, como se sospecha, la violación de la simetría CP implica que el tiempo es irreversible.
4.      Como señaló el biólogo Stephen Jay Gould (Wonderful life, 1989), la historia de la evolución de los seres vivos es asimétrica: mientras el número de especies crece, los tipos de organización decrecen. Habría, por tanto, una flecha del tiempo de la evolución (Time’s arrow, time’s cycle, 1988).
Roger Penrose
Finalmente, tampoco es cierto que todas las teorías cosmológicas modernas lleven a un tiempo reversible. El físico Roger Penrose lleva años tratando de encontrar una alternativa que unifique la gravitación, explicada hoy por la relatividad general de Einstein, con la mecánica cuántica. Su teoría cosmológica unificada, que aún no ha culminado satisfactoriamente, implicaría la existencia de una flecha del tiempo. Con sus propias palabras: La asimetría del tiempo es una característica necesaria de la unión cuanto-gravitatoria (The Road to Reality, 2004). Nuestra imagen de la realidad física, en relación con la naturaleza del tiempo, necesita una sacudida mayor, quizá, que las que provocaron la relatividad y la mecánica cuántica (The Emperor’s New Mind, 1989).

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Manuel Alfonseca

11 comentarios:

  1. Hola,

    Me atrevo a hacer una reflexión profana sobre este asunto, del que me cuesta entender sus consecuencias, pero sobre el que inevitablemente todos tenemos una intuición.
    Lo principal que se me antoja preguntar es por qué existe un dualismo incómodo, al menos para los que nos acercamos al tema sin ninguna postura previa. Es decir, si somos incapaces de CONCLUIR nada sobre un asunto tan complejo, ¿no es contraproducente, de cara a la búsqueda de certezas, tomar una postura determinada?
    Es curioso que las pocas veces que intervengo en este foro, siempre sea para defender una postura "agnóstica" por llamarla de alguna forma.
    En definitiva lo que quiero decir es que en estos asuntos difícilmente abordables, la toma de posición se me antoja más ideológica que otra cosa. Pasa con el libre albedrío, el multiverso, o la biología, etcétera.
    No digo que abordar estos asuntos es hacer castillos en el aire, todo lo contrario, digo que a falta de algún atisbo de conclusión, por qué negar una posibilidad u otra.
    Usted sabe infinitamente más que yo sobre casi todo, y admiro mucho su trabajo. A buen seguro me podrá responder que mi opinión es revisionista, posmoderna, o incluso nihilista... pero qué va!! nada más lejos de mi intención. Creo en un orden inteligible, en un sentido profundo que solo puedo intuir fugazmente, infinitamente mayor que nuestra inteligencia, pero a la vez muy íntimo, y es por eso que los dualismos se me antojan un obstáculo.

    Gracias.

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    1. Desde un punto de vista puramente científico, como usted dice, la postura correcta actual sería ser agnóstico respecto a la existencia de la flecha del tiempo, sin excluir la posibilidad de que en el futuro se descubra alguna nueva teoría que demuestre inequívocamente que existe la flecha del tiempo (o lo contrario, aunque a ese respecto yo estoy más de acuerdo con Eddington que con Einstein).

      Sin embargo, aparte del conocimiento científico, existen otras formas del conocimiento. El filosófico, por ejemplo. Cuando Einstein sostuvo (en una carta de pésame) que el flujo del tiempo es una ilusión, estaba adoptando una teoría filosófica concreta (la teoría B del tiempo, de la que hablé en otro artículo en este mismo hilo). Un científico tiene el mismo derecho que cualquier otra persona a adoptar una teoría filosófica.

      En cuanto a las ideologías, son posturas filosóficas que llevan consigo la adhesión ciega (fanática) a una teoría, frente a toda la evidencia contraria. Si una postura se vuelve ideológica, más que filosófica, se desacredita a sí misma.

      El problema es que muchos científicos confunden las teorías filosóficas a las que han dado su apoyo con la ciencia. Es un error grave, que deberíamos tener mucho cuidado de evitar.

      Jamás se me ocurriría acusarle de que su "opinión es revisionista, posmoderna, o incluso nihilista", porque decir algo así sería incurrir en la falacia ad hominem, y puesto que en estos comentarios suelo señalar las falacias en las que caen mis oponentes, debo tener mucho cuidado con evitar caer en ellas, para que no me respondan con la falacia tu quoque (:-)

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  2. Es exactamente ese el problema que está de fondo. Cuando alguien da el salto en el vacío desde el precipicio de la ciencia para colocarse en el de la filosofía, es muy normal hacer creer que se sigue en el de la ciencia.
    No he escuchado a nadie avisar de este salto; la postura sensata y honesta no abunda en la ciencia... supongo que no vende. Pero ganamos mucho reconociendo nuestros límites.

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    1. Sergio dice: "No he escuchado a nadie avisar de este salto".

      En este blog lo he avisado varias veces (:-)

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  3. Felicidades al prf. Por otro maravilloso articulo, yo por desgracia he estado ocupado y estos dias no he tenido tiempo a comentar, pero sin embargo he seguido los articulos publicados con interes.

    Me gustaría aprovechar para preguntarle, a usted y al Sr Fonch, que tienen grandes conocimientos de todo incluida la historia, si el cristianismo en sus origenes creia en la reencarnacion.
    De ser asi, ¿conoces (si puedo tutearte) los estudios de Ian Stevenson y la continuacion de su trabajo por Jim Tucker sobre este tema?

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    1. No, Albert. La reencarnación ha sido siempre rechazada por el judaísmo, el cristianismo y el islam ortodoxos. Tampoco aparece en el mazdeísmo, ni en la religión del antiguo Egipto. Es una idea que vino originalmente de la India y que contaminó la filosofía griega al menos desde Pitágoras. También aparece en algunas religiones animistas y en el gnosticismo.

      Stevenson intentó descubrir científicamente la reencarnación partiendo de "recuerdos" de vidas anteriores en niños, pero sus estudios están muy discutidos. Jim Tucker, Antonia Mills, Brian Weiss y otros han continuado esos estudios sin obtener resultados científicamente válidos. Los de Stevenson siguen siendo los más conocidos.

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    2. Vaya, yo no se donde habia leido que en un principio el cristianismo habia aceptado la reencarnacion, pero su creencia habia sido eliminada en uno de los concilios poesteriores. Por supuesto hablo de cabeza.

      En cuanto a Stevensons los detractores de su trabajo vino principalemente de la comunidad esceptica (y ya sabemos que muchos funcionan con pensamiento circular) pricipalmente lo que vi, es que las criticas de su trabajo se centran en que no pudo encontrar una causa fisica que explicara el proceso. Otras criticas son tan disparatadas como que el traductor le engaño.
      Sin embargo yo las pruebas que lei indican un fuerte indicio de que hay un traslado de la conciencia. Los mas increibles los niños de EEUU que tuieron recuerdos, uno de ser un piloto muerto en la 2GM, y otro un actor de cine, ambos contrastados y verificables.

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    3. Los testimonios basados en declaraciones de niños son muy dudosos. Hace pocos años se llegó a la conclusión de que muchos de los niños que acusaron a sus padres de abuso sexual habían sido manipulados (quizá inconscientemente) por quienes les interrogaron.

      Del hecho de que un caso concreto sea puesto en duda por la comunidad escéptica no se sigue que los demás tengamos que creérnoslo (:-)

      En cuanto al Cristianismo, la creencia en la reencarnación sr reduce a herejías aisladas como los cátaros o albigenses, que estaban fuertemente influidos por el gnosticismo. Por supuesto, los cátaros fueron condenados por la Iglesia, pero esta herejía no puede considerarse temprana, ya que se remonta al siglo XI.

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    4. Quizá lo que has oído es que Orígenes (siglo III) creía en la reencarnación, pero esto es discutido y discutible, ya que se basa en una afirmación suya en un libro que se ha perdido en su versión original griega, y no dice eso en su traducción al latín, realizada por Rufino. Es curioso que Eusebio de Cesarea, en su Historia Eclesiástica, no lo mencione, porque dedica mucho espacio a Orígenes. En cualquier caso, las ideas de Orígenes no fueron condenadas por un concilio ecuménico.

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    5. Hola Albert Khanos gracias por la cita. Yo me había dejado engañar, y había creído, que Orígenes había defendido la teoría de la reencarnación, pero estaba equivocado. El hecho de no declararle santo fue por otros motivos. Que yo sepa nadie más ha postulado la teoría de la reencarnación en el cristianismo ortodoxo. PD. Aprovecho para felicitar al Profesor Alfonseca por su artículo. Aquí no puedo aportar nada, porque no domino este campo.

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    6. Muchisimas gracias. Con ustedes estoy ampliando mis conocimientos y espero que este blog siga muchisimo tiempo.
      Aprovecho para felicitarles una muy buena feliz navidad y que Dios les bendiga!!! Y por si acaso un prospero año nuevo. :)

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