Las flechas del tiempo

El término Flecha del Tiempo fue acuñado en 1927 por el astrónomo británico Arthur Eddington para indicarnos que el tiempo transcurre siempre de forma irreversible desde el pasado hacia el futuro. Curiosamente, ese mismo año Heidegger publicó su libro Ser y Tiempo, en el que nos explica el ser del hombre como un existir en el presente, viniendo de un pasado en el que fuimos arrojados a este mundo y mirando hacia un futuro lleno de posibilidades que termina con la muerte.

Cuando hablamos del tiempo, normalmente nos referimos al tiempo cotidiano de todos los días, un tiempo que hemos inventado nosotros, que medimos con nuestros relojes, cuya métrica está basada en una serie de fenómenos naturales del universo como el giro de la tierra alrededor de su eje o su órbita alrededor del sol. Este tiempo, a pesar de ser ficticio, está hecho a nuestra medida y es el que más condiciona nuestra vida diaria. Como los relojes marcan un tiempo presente que va siempre hacia delante, tomando la nomenclatura de Eddington podríamos referirnos a él como la flecha métrica del tiempo.

En este sentido de un fluir siempre en un determinado sentido, Stephen Hawking considera que hay tres flechas del tiempo, conceptualmente distintas pero relacionadas entre sí, que son la flecha termodinámica, la flecha psicológica y la flecha cosmológica.

La flecha termodinámica indica que la dirección del mundo apunta siempre hacia situaciones de desorden creciente. Como en física el desorden se mide por una magnitud llamada entropía, esta flecha indica que la entropía del universo siempre está creciendo. Esto se asocia muy bien a la transmisión del calor, que pasa de forma espontánea desde los cuerpos más calientes hacia los más fríos sin que sea posible el camino de vuelta. No se aprecia con tanta claridad cuando pensamos en la formación de un sistema ordenado como el sistema solar, donde una masa interestelar enorme y desordenada se convirtió en lo que hoy es el sistema solar que todos conocemos, ejemplo de orden y armonía. Se puede demostrar que también aquí hubo un aumento del desorden global, si se tiene en cuenta toda la basura que generó y que anda vagando por ahí y toda la energía que se disipó en forma de calor por las infinitas colisiones que se produjeron. Un aumento puntual del orden no supone un aumento global del mismo. Pensando en un rompecabezas, nos encontramos con que tiene un solo estado de orden correspondiente a la imagen que representa cuando está ordenado, y casi infinitos estados de desorden posibles. Es por ello por lo que si lo dejamos abandonado a sí mismo, es mucho más probable encontrarlo desordenado que encontrarlo ordenado. Esto es de aplicación general y explica, estadísticamente, por qué es más probable que un sistema tienda hacia el desorden con mucha más probabilidades de éxito que hacia el orden.

La flecha psicológica es la que nosotros percibimos más directamente. Podemos recordar el pasado pero no el futuro. El mero hecho de que podamos recordar es una manifestación de orden creciente. Toda nuestra evolución, y muy especialmente la de nuestro cerebro muestran un orden creciente. Nosotros percibimos bien ese crecimiento. Incluso en el despliegue de nuestra vida nos damos cuenta del orden creciente que supone toda la información que vamos guardando en nuestro cerebro. Por todo ello sentimos que vamos hacia delante. Y nunca jamás hemos podido deshacer lo hecho con anterioridad ni ver el futuro de la misma forma que recordamos el pasado. Por eso nuestra flecha psicológica es algo unidireccional que marca siempre un horizonte de futuro. Siempre hacia delante, siempre desde el pasado hacia el futuro.

En 1929, un astrofísico americano llamado Edwin Hubble, trabajando en el observatorio Monte Wilson de California se dio cuenta de que al observar las galaxias la luz experimentaba un corrimiento al rojo, es decir hacia longitudes de onda crecientes, de donde se deducía que el universo, en contra de lo que se creía en ese momento, estaba en expansión. Esta expansión del universo tiene también el carácter de una flecha, puesto que marca una dirección única que se inició tras el Big-Bang y que se va a mantener durante miles de millones de años. Es la flecha cosmológica, la que nos indica la expansión del universo.

¿Son independientes las tres flechas del tiempo que responden a fenómenos naturales, la flecha termodinámica, la flecha psicológica y la flecha cosmológica?

Si atendemos a nuestro cerebro podemos pensar que cada vez que grabamos en él un dato, damos un paso hacia delante en el sentido de un orden mayor. Sin embargo, se puede demostrar que eso produce un mayor desorden global en su mismo entorno por la basura que va generando a su alrededor la persona que así procede. Como grabar un dato en nuestro cerebro para recordarlo después va trazando la flecha psicológica desde el recuerdo hacia el futuro, y eso produce un mayor desorden, podemos decir que la flecha psicológica y la flecha termodinámica apuntan en la misma dirección. Nuestro futuro, el horizonte que marca nuestra flecha psicológica del tiempo es un futuro de mayor desorden, como indica la flecha termodinámica del tiempo.

También sucede que la vida inteligente solo es compatible con un universo en expansión con capacidad para recibir el desorden que nosotros vamos creando, lo que no ocurrirá cuando el desorden sea casi total y comience la contracción, pues, como dice Stephen Hawking, «Para sobrevivir, los seres humanos tienen que consumir alimento, que es una forma ordenada de energía, y convertirlo en calor, que es una forma desordenada de energía». Por eso la flecha cosmológica y la flecha psicológica apuntan también en la misma dirección.

Las actuales teorías sobre el universo indican que seguirá expandiéndose durante miles de millones de años, mientras se vaya consumiendo la energía que lo impulsa. Como esta energía es la denominada energía oscura y desconocemos su valor, el tiempo que dure la expansión es impredecible. Luego el universo empezará a contraerse. Para entonces, todas las estrellas se habrán consumido, los protones y neutrones se habrán desintegrado en partículas elementales y el nivel de desorden será inmensamente grande. Esta última fase de crecimiento tendrá que ser forzosamente muy lenta. Después la expansión se detendrá y el universo empezará a contraerse. Para hacernos una idea de lo que esto puede durar, pensemos que actualmente se hacen cálculos de la vida de los agujeros negros, que se desintegran por la llamada radiación de Hawking, y las cifras que se obtienen son del orden de diez elevado a setenta u ochenta años.

Cuando el universo esté terminando su expansión, estará ya en un estado de desorden casi completo y no habrá una flecha termodinámica clara; la flecha cosmológica, según la hemos definido, desaparecerá desvaneciéndose hasta desaparecer; y la flecha psicológica ya habría dejado de existir con la muerte del sol, al que solo le queda combustible para unos cuatro mil millones de años. En consecuencia nuestras tres flechas del tiempo carecerán de sentido.

Dejando a un lado la especulación sobre el futuro, volviendo al momento actual y resumiendo, podemos decir que los seres inteligentes solo pueden existir en la fase expansiva del universo; y que el progreso de la raza humana ha creado, con el desarrollo del cerebro, un pequeño rincón de orden que siempre apunta hacia el futuro en un universo en expansión cada vez más desordenado.

Figura de cabecera: Representación de la expansión del universo. La fuerte expansión casi vertical en los primeros instantes del universo corresponde a lo que se llama expansión inflacionaria.