Pocas ideas nos resultan tan inevitables y familiares como el paso del tiempo. Lo sentimos, lo sufrimos, lo medimos. Sin embargo, la física aún no ha podido explicarlo del todo. ¿Por qué el tiempo fluye en una dirección y no en la otra? Una teoría reciente ofrece pistas que podrían resolver este enigma… pero plantea otros aún más perturbadores.
La irreversibilidad escondida en un vaso de agua
Cuando viertes agua caliente en un vaso, esta se enfría. Si colocas un cubito de hielo, se derrite. Ambos ejemplos ilustran un fenómeno irreversible conocido como termalización: dos sistemas tienden al equilibrio térmico cuando se ponen en contacto. Aunque parece trivial, este comportamiento introduce un concepto crucial: una flecha del tiempo.
Sean Carroll, físico del Caltech, lo resume así: “Podemos confundir este con oeste, pero no ayer con mañana”. Las leyes fundamentales de la física —como las del electromagnetismo o la teoría cuántica— no distinguen entre pasado y futuro. Para ellas, ambos son simétricos. Entonces, ¿por qué en la vida real el tiempo siempre avanza?
La respuesta puede estar en la entropía. Carlo Rovelli apunta que la física tradicional no aborda este problema porque no estudia cómo evolucionan las cosas en el tiempo, sino en sus tiempos. Pero Ludwig Boltzmann sí lo hizo. Y con ello, cambió la historia.
Entropía: El misterio que abrió la puerta al tiempo
Boltzmann explicó que la entropía mide el grado de desorden de un sistema. Como hay más formas de estar desordenado que ordenado, el desorden es estadísticamente más probable. Por eso, al mezclar una baraja, rara vez termina ordenada. Y lo mismo sucede en el universo: con el tiempo, todo tiende al caos.
Aquí nace la flecha del tiempo: el universo comenzó en un estado extremadamente ordenado y, desde entonces, la entropía no ha hecho más que aumentar. Lo extraño es que ese estado inicial era muy improbable. ¿Cómo es posible que el universo naciera tan ordenado?
El big bang, la gravedad y una paradoja sin resolver
Rovelli señala que, según la termodinámica, el universo debió comenzar en un estado muy desordenado. Pero no fue así. ¿Por qué? La gravedad podría tener la clave. No se comporta como otras fuerzas: con ella, el orden se manifiesta de forma distinta. Roger Penrose sostiene que, cuando hay gravedad, los estados de alta entropía se parecen más al espacio vacío y homogéneo, como lo era el universo al principio.
Además, la inflación cósmica, propuesta por Alan Guth, multiplicó el tamaño del universo en una fracción de segundo, borrando todo rastro de irregularidades iniciales. Aunque resuelve muchos enigmas, no explica por qué el universo arrancó con tan poca entropía.
La teoría de cuerdas tampoco lo aclara. Sus ecuaciones, al igual que las demás, no distinguen entre pasado y futuro. La gravedad cuántica de bucles, en cambio, sugiere que cada evento en el universo es único y solo afecta a eventos posteriores, generando así una dirección natural del tiempo.
El momento en que el tiempo empezó a fluir
A finales de 2019, los físicos Thomas Gasenzer y Jürgen Berges propusieron un modelo que describe cómo pudo surgir la flecha del tiempo. Su idea parte de un estado cuántico muy alejado del equilibrio, donde todo era energía sin cambios, sin tiempo. Como un océano inmóvil… hasta que algo sucedió.
Una perturbación mínima, similar a una mota de polvo en agua sobreenfriada, provocó un cambio abrupto de fase. El resultado: apareció una sopa de partículas —cuarks y gluones— y, con ella, la entropía comenzó a crecer. El tiempo empezó a fluir.
¿Podemos demostrarlo?
El físico Markus Oberthaler intentó reproducir este fenómeno con 7000 átomos de rubidio, formando un condensado de Bose-Einstein. Al inyectarle energía, observaron un comportamiento fractal similar al propuesto por Gasenzer y Berges. Según Oberthaler, podría ser una prueba de una ley universal del tiempo.
¿Es este el principio del fin del misterio del tiempo? Todavía no hay una respuesta definitiva. Pero una cosa es segura: la pregunta sobre cuándo y cómo comenzó el tiempo está más viva que nunca.
