Reseña: “La flecha del tiempo” de David Blanco

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“Detrás de la belleza de las palabras o de las imágenes, late con fuerza la asimetría del tiempo. [La] desintegración de ciertas partículas que no son elementales, los kaones y los mesones B se produce con más frecuencia que el proceso equivalente a su versión rebobinada. [La] mayoría de los físicos considera que una transgresión tan leve y localizada no puede dar cuenta de la asimetría de la evolución de las variables macroscópicos de un sistema. [Antes] de zanjar la cuestión de si la flecha del tiempo procede de una asimetría en las ecuaciones o de unas singulares condiciones iniciales, hace falta conocer las ecuaciones definitivas, una causa todavía abierta”.

El libro de David Blanco Laserna, “La flecha del tiempo. ¿Tiene el tiempo una única dirección?”, Un Paseo por el Cosmos, RBA Coleccionables (2015) [159 pp.], está bastante bien. Como suele ser habitual en el autor, tiene buen ritmo, los capítulos están bien elegidos y el contenido presenta metáforas muy sugerentes. Salvo la parte sobre el tiempo en física cuántica, la parte más floja del libro, que deja con la miel en los labios debido a su brevedad, el resto está bastante bien (sobre todo si no has leído nada sobre la flecha del tiempo hasta ahora, porque en otro caso no encontrarás nada nuevo).

El libro no es tan bueno como “El bosón de Higgs” (LCMF 31 Oct 2015), uno de los mejores de la colección de RBA. Por cierto, en este blog también reseñé del mismo autor “Einstein”, “Schrödinger” y “Huygens” (LCMF, 05 Sep 2015).

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Tras la introducción [pp. 7-12], con referencias literarias, se pasa al primer capítulo, “La paradoja del tiempo” [pp. 13-37], que discute “el aparente desacuerdo entre unas leyes fundamentales simétricas, que operan a escala microscópica, y la percepción humana de una realidad asimétrica”. Me ha gustado la metáfora del “tiempo artificial” ilustrando que “el reconocimiento subjetivo de que el tiempo transcurre se apoya en una serie de registros con sentido”.

El tema del libro propiamente se inicia en el segundo capítulo, “El tiempo y el azar” [pp. 39-80], donde se expone una “primera solución al enigma de la flecha del tiempo” gracias a “la segunda ley de la termodinámica”. Tras una breve historia de la termodinámica en el siglo XIX, que incluye una breve exposición de la máquina de vapor, se presentan las ideas de Maxwell, Gibbs y Boltzmann sobre la termodinámica estadística. La definición de entropía da lugar a la reformulación de Clausius de la segunda ley: “la entropía del universo tiende a un máximo”.

“La segunda ley y la flecha del tiempo” nos recuerda que “la generación de orden que supone, por ejemplo, el desarrollo de seres vivos constituye un espejismo, como el metódico vaivén de la biela que alienta la máquina de vapor. Se trata de fenómenos locales que se encuadran en procesos más amplios, donde las cuentas globales arrojan siempre un incremento de desorden. [Al] final, el desorden funciona como una apisonadora que se lo lleva todo por delante. La interpretación estadística suaviza el dictamen de la segunda ley. Afirma que en la mayoría de las ocasiones la entropía aumenta, pero no siempre”.

El tercer capítulo, “El pasado oscuro del universo” [pp. 81-126], trata de responder la pregunta “¿por qué el universo arrancó en un estado de muy baja entropía?” Los “modelos cosmológicos” nos llevan a “la historia de la entropía” e incluso a “la prehistoria de la entropía”. Porque llega un momento en que “solo queda el recurso de extrapolar la física conocida a las condiciones extremas del origen del universo y forzar al máximo el músculo de la especulación. [No] sabemos qué leyes cuánticas de la gravedad configuran este ámbito tan fuera de lo común”.

“La inflación no responde a la pregunta final. ¿Cómo se originó el universo? [La] inflación sería como la ficha de dominó que hace caer a las demás, poniendo en marcha una cadena imparable en la que la entropía ya no haría sino crecer, grabando a fuego la flecha del tiempo hasta nuestros días”. Pero “algunos físicos señalan que esta clase de razonamiento peca de ingenuo. [La] configuración que propicia la inflación resulta altamente improbable, igual que un estado ordenado de muy baja entropía. [Y] conviene advertir que, aunque la inflación goza de aceptación muy amplia, no es unánime”.

El cuarto y último capítulo, “Tiempo cuántico, tiempo relativo” [pp. 127-154], se inicia hablando de la relatividad especial en “el tiempo como ilusión”. La exposición es estándar, aunque la conclusión arriesgada: “bajo una perspectiva tetradimensional, el universo se presenta como un producto acabado, que no evoluciona. [El] flujo del pasado al futuro aflora como una mera ilusión en los observadores”.

Una pena que la discusión del tiempo en mecánica cuántica en “irreversibilidad cuántica” [pp. 146-152] sea tan breve y tan parca en detalles. Uno de los asuntos más interesantes, en mi opinión, sobre la naturaleza de la flecha del tiempo, se acaba reduciendo a si el gato de Schrödinger colapsa o no colapsa. Una pena. Tampoco hay espacio para discutir la violación de la simetría T o de inversión temporal (o la violación de la simetría CP), que se menciona en la última y brevísima sección “¿el espejo roto?” [pp. 152-254].

En resumen, si has leído libros de Penrose, Hawking y otros sobre la flecha del tiempo, no esperes encontrar nada nuevo en este libro de David Blanco. Aún así, para quienes no dispongan de tiempo libre para una discusión más sesuda, puede ser una buena puerta de entrada al problema de la flecha del tiempo en la física actual.

9 Comentarios

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CarlosCarlos

Recuerdo un ejemplo de entropía con un vaso de agua pura, cristalina.
La descripción de cualquier punto es casi la misma, requiere poca informacion y la entropía es alta.
Pero si se congela y el agua torna en cristales de hielo muy complejos, la información para describirlos es alta y la entropía disminuye. —Localmente, por supuesto, pero disminuye.

No entiendo cómo el inicio del big bang, siendo una bola homogénea de energía, tiene o debería tener una entropía muy baja, y luego al expandirse y enfriarse la entropía crece (?), y la información para describir los “grumos” que se van formando tambien crece exponencialmente.

Si el universo se enfría y se hace mas complejo, ¿cómo es que aumenta la entropía?

wachovskywachovsky

Es que al principio estaba frío reza la 3ra Ley de la Termodinámica, pero insisten con el punto infinitamente denso y caliente; el Postulado de Nernst afirma:

al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier proceso de un sistema físico se detiene
al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante

En 1912 Nernst estableció la ley así: «Es imposible por cualquier procedimiento alcanzar la isoterma T = 0 en un número finito de pasos». Ahora ponle reversa y Bang!!! a los cristales congelados de espacio-tiempo

wachovskywachovsky

y la entropía sí aumenta (como cuando hacen divulgación científica sin mucho sustento en Clausius-Boltzmann-Planck-Nernst). Saludos.

Pedro Mascarós

Hola Carlos,
Esta duda que tienes está muy bien explicada en “Desde la eternidad hasta hoy” de Sean Carroll (físico teórico del Calthec).

Otro punto de vista respecto al aumento de la entropía en el universo la tienes de Roger Penrose en “Ciclos del tiempo”. (A mi particularmente no me gusta el enfoque, pues creo que hace la vista gorda al hecho de que en gran medida el orden o desorden depende del observador, y le es imprescindible hacer la vista gorda para defender su visión del tiempo y entropía).

Un libro donde está fantásticamente bien explicado lo que es la entropía: “La entropía desvelada” de Arieh Ben-Naim (tienes un resumen de las ideas acá: La objetiva subjetividad de la probabilidad.)

AnilandroAnilandro

Personalmente nunca he entendido el concepto de entropía, y no porque no entienda su definición, si no por el hecho que se referencia a una magnitud totalmente subjetiva y de base más filosófica que física como es el grado de desorden. ¿En la naturaleza qué es orden y qué es desorden? ¿el orden es la estabilidad? ¿son las posiciones de menos energía? ¿a qué escala se mide dicho orden?

El compañero Carlos explica el ejemplo del vaso de agua y la cantidad de información necesaria para definir su estado, muy inferior en caso de estar en forma líquida, respecto al hielo por la complejidad de los cristales. Pero una vez más veo en ello la subjetividad derivada de la apariencia del agua ¿es que se necesita menos información para conocer la posición y temperatura de cada una de las moléculas de agua contenidas en el vaso, que cuando dichas moléculas forman parte de cristales de hielo? …En realidad pienso que conocer los parámetros de un estado amorfo es incluso más complejo que uno cristalino.

Confieso que mi base en física teórica es realmente pobre, pero también he de decir que de momento, todas las explicaciones que he conseguido sobre el tema de personas más formadas, sólo han conseguido aumentar mi confusión.

Saludos

wachovskywachovsky

Entropía es cuando habido un “desorden” previo del reordenamiento de lo anterior: ictiosaurios, coníferas, etc, la presión de la sedimentación te lo convierte a petróleo que explota y en la ignición química devuelve la energía acumulada durante millones de años de los CH que se vuelven hidrocarburos HC (de hecho una de las hipótesis del orígen de la vida supone que los hc mutaron a ribosas pentósicas y otros carbohidratos, pero no es demostrable). Ahora nosotros del siglo XXI quemamos alegremente ese petróleo en nuestras jaulitas con ruedas para antroposimios ignorantes y lo volvemos radiación térmica que se va hacia la atmósfera subiendo la temperatura unos 0.1° Celsius (y a eso le llaman cambio climático antropogénico, dudoso de no fíar) y esta vez el “desorden” entrópico se pierde completamente perdido para nuestros medios de vida y modos de producción, lo que nos empuja a una reconversión técnica o al medioevo luego de una revolución del carbón industrial II o a una guerra nuclear por la infinita crisis de hidrocarburos declinantes e hipertrofia financiera sin límites, mientras los economistas descocados lo pretenden solucionar con emisión de papel moneda (celulosa) o flujos informáticos de bitcoins. Eso que hacemos, de lo que formamos parte y no controlamos es el desorden entrópico, los optimistas tienen confianza en las capacidades humanas para superarlo, otros optimistas en una deidad providente que ahora mismo nos explica como funciona una estrella sin que lo podamos reproducir en la Tierra. Finalmente no quedan registros de nuestra incapacidad de salir del cuello de botella y por entropía nos cuasiextinguimos en entropía (y seremos petróleo para ceratomorfos con neocortex expandido dentro de millones de años al compás de la entropía). Los agujeros negros esconden en su singularidad esa perla que nos revela como revertir el principio de entropía, esto último creo.

SixtoSixto

No sabía que el segundo “Principio” de la termodinámica, humildemente formulado por el ingeniero Carnot, se hubiera convertido en “Ley”.

SuzudoSuzudo

Querría soltar una opinión muy sujetiva mía y espero que no moleste ni meta demasiado la pata.
pero es una idea que…
Primero y a diferencia de lo que voy a decir porque voy a hacer una especie de giro radical a lo que he comentado alguna vez:
Hago notar que siempre separo los sistemas formales o lenguajes para hacer modelos de la realidad que refieren los modelos por sistema con cuidado concediendo solo la posibilidad de existencia de verdadades a los sistemas formales o lenguajes pero no que se tenga la verdad en los modelos que describan la realidad y como un doctor de física me señalo una vez la verdad es o no es pero una certeza puede ser mayor que otra certeza por tanto se puede usar el término certeza para indicar si un modelo es correcto al no ser falso y predecir aunque no impique tener la verdad o una certeza absoluta. Cosa de lenguaje. pero bueno. Axiomas para el lenguaje que usa la teoría y enunciados falsables en cuanto dependan de la realidad referida al poderse contrastar con esta o no

Pienso que el lenguaje ha de ser suficientemente potente como para que la realidad sea la que resulte ser pueda expresarse con una combinación de ese lenguaje lo que implica que ha de poderse decir un montón de cosas que resulten falsas con ese lenguaje

pero ahora intentaría llevar a la lógica y las matemáticas de por sí mismas a algo:

A ver que parece sobre el tema en cuestión y perdón por la parrafada de antemano o si algo no se entendiera (si no se entiende antes de prejuzgar pues a ver si se me pregunta que rayos intento decir si se entendiera mal o lo que fuere):

Una opinión que

Para empezar y en un modelo ideal simplificado:
En un universo de una dimensión espacial y una temporal y dos puntos únicamente donde ese universo sería todo y todo sistema de referencia de espacio, tiempo o velocidad ha de ser de ese universo y no de fuera Si las cosas se acercan y se quedan unidas en ese universo entonces desaparece el movimiento relativo al perder el sistema de referencia y desaparece el tiempo al ser también el sistema el referente del mismo y no un tiempo ajeno al mismo. Las cosas o bien se acercan o bien se alejan pero han de rebotar o traspasarse. Así que la línea temporal a grandes tiempos tenderá a separar las cosas entre sí y ser la mayor separación más probable en el tiempo. Esto es la entropía aumentará. Las cosas se separarán. Si no hay saltos y hay relación de causa y efecto entre todo, se mantendrá una velocidad máxima tal que equivalga a una unidad de espacio en unidad de tiempo (el tiempo que tarda la luz en recorrer un metro es un metro de tiempo por eso la curvatura de la gravedad se nota más en el tiempo)

Cuando todo se expande y no hay saltos y todo de secuencias de causa-efecto entonces llega primero la luz que el sonido de un suceso y luego llegamos nosotros así que en el cerebro tenemos almacenado el recuerdo primero de la visión luego del sonido y luego del tacto. Con una línea temporal en nuestra mente y recuerdos que corresponderá a una línea temporal REAL y objetiva

pero a cortas distancias las cosas se podrían acercar o alejar. La tendencia sería a alejarse a distancias de espacio y tiempo mayores. ¿por que no dar saltos y perder relaciones de causa y efecto? Si las cosas carecen de efecto en el universo no existen para este pero pueden ser sucesos causados o no. En nuestro tamaño además de expandirse parece que todo tenga causa. Bueno ha de tener efecto sobre nosotros para saber de él por tanto para nosotros tiene todo causa por defecto y modificando estas sobrevivimos o entendemos el mundo. Pero no tiene porque ser

Es decir que esta línea de tiempo hacia adelante y de aparente continuidad emergería de algo más complejo a tamaños pequeños, Creo

En cuanto a las dimensiones en sí: las operaciones aritméticas tienen representación geométrica en combinaciones de números reales e imaginarios

Si tienes un número real, y le sumas o le restas una cantidad, lo desplazas en un sentido u otro en una dimensión. Y si multiplicas o divides etc haces saltos

un número imaginario equivale a un valor en una dimensión ortogonal a la que se maneja (y bien lo dan ecuaciones físicas)

Un número real y uno imaginario, es decir uno complejo, equivale a algo situado en un plano y las operaciones aritméticas a desplazamientos en el plano.

tres valores carecen de representación geométrica. Curiosamente

pero 4 vuelven a tener representación. Uno real y 3 imaginarios equivale a algo en un espacio 3D. Las operaciones aritméticas no solo representan desplazamientos en ellos sino también a giros… Y los cuaterniones (que así se llaman) se usan en unidades de cálculo en las tarjetas gráficas de consolas o para juegos, usando gran cantidad de estos.

Fijarse que los cambios en el tiempo y la dimensión temporal (más bien infinidad de ellas) los representan las operaciones aritméticas mismas

pero como posibilidades otra vez no como una línea única de operaciones

Las combinaciones de 5, las de 6 las de 7 carecen de representación geométrica

Las de 8 u octoniones vuelven a tener representación geométrica y ya no hay otra combinación

¿que cosa representan los octoniones? Pues un universo de muchas dimensiones y cambios extraños que se me escapa. Si alguien lo entiende… Algunos matemáticos trabajan en crear álgebras de división que muestren la representación de todas las combinaciones a la vez y de ahí salga alguna herramienta matemática que conecte las relaciones geométricas con las operaciones aritméticas con todo

Un valor real se puede sustituir por el cuadrado de su raíz cuadrada

ASí se tiene un cuadrado que da la distancia y por pitágoras se puede cambiar un cuadrado por la suma de cualquier cantidad de cuadrados que den esa distancia y estos representen a su vez valores de distancias de coordenadas en sistemas geoméricos. DE tantas dimensinoes que se quiera pero abiertas

tenemos operaciones aritméticas que representan posibilidades, tanto un universo como sus lineas de tiempo posibles y más de una porque son todas las posibilidades, octoniones que respresentan movimientos que no se sabe en que consisten exactamente, movimientos y giros en espacio 3D abierto, en 2D (branas?) en 1D (Cuerdas?) …

Lo que tenemos no es una línea del tiempo sino posibilidades, lo cual cuadra con probabilidades de la mecánica cuántica…

Pienso que con la conjunción A+B -> 1+1 = 2; A+B+C -> 1+1+1=3

Etc. podemos Obtener la aritmética (con valores negativos la resta -lo que no tenemos y falta y para esto se ha usado el negador-, conjuntos de sumas la multiplicación etc), la implicación y la coimplicación la igualdad (entre las cosas representadas por las cantidades no entre ellas mismas) o líneas con un sentido

si ponemos A= ¬B tenemos A_v_B es decir la disyunción exclusiva (com definición) y con (A+B)_v_(A_v_B) es AvB o disyunción inclusiva. Querría hacer tonar que cuando se tiene A implica que no se puede tener B y a la inversa. Eso ocurre en el espacio con dos cosas diferentes (más o menos porque nicluye la definición de diferente y es autorreferente, perdón) pero una misma cosa puede estar en un mismo espacio (aparentemente dado que este está dado en relación a otras cosas) en tiempos diferentes, así que de la disyunción exclusiva debería de emerger el tiempo y sería más bien posibilidades no una línea direccional de por sí salvo que se den las condiciones que he indicado antes ¿no?

A partir de la definición (postulado será) a partir de los axiomas de no contradicción y de identidad tenemos A_v_¬A de forma natural (Teorema del tercero excluido)

Pues pienso que haría falta una aritmética a partir de la disyunción, la cual no se ha hecho tal, pero sí la lógica borrosa y las probabilidades, combinatoria etc. porque se usa A=¬B y la lógica borrosa y las probabilidades y combinatoria que derivarían de la misma pero creo que es fundamental para incorporar el tiempo. En el sentido de haber varias posibiliades y darse en tiempos diferentes para el mismo lugar (otra vez autorreferenet pero a ver si lo explico). La línea del tiempo serían las que pudieran darse bajo ciertas circunstancias respecto a otras, pero puede que hubiera muchas líneas. Vamos que surgiría o emergería de la incertidumbre cuántica cuando se dieran una serie de condiciones de relación

Así que 1-1+1-1+1-1+1… etc tendría como resultado correcto 0_v_1 No uno de los dos sino la disyunción misma como resultado.

Y cuando algo así fuera para el mismo lugar 0 o 1 serían posibilidades diferentes para ese lugar emergiendo de ahí el tiempo

Se piensa que ha de ser 0 o 1 pero uno de los dos la solución y se opta a veces por 1/2 pero es que no hay una solución global para todo momento sino que unas veces sería 0 y otras 1 y 1/2 en realidad es la probabilidad que sea 0 o la que sea 1 dado que son dos y se ha de dar uno de ellos cada vez.

Además existir es ser en algún lugar en algún tiempo por más que el tiempo y el espacio sea relativo al mismo conjunto de cosas que existan

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