CIENCIA › DIáLOGO CON OLIMPIA LOMBARDI, FILóSOFA DE LA FíSICA

Jugueteando con la flecha del tiempo

¿Qué es el tiempo? “Cuando no me lo preguntan, lo sé, cuando me lo preguntan, no lo sé”, decía Agustín de Hipona. El jinete-búho, que no lo sabe en ninguno de los dos casos, se interna aquí en ese misterio y sale, si no hecho, maltrecho.

–Usted es...

–Bueno, mi formación originalmente, en mi otra vida (como digo siempre), es en ingeniería electrónica. Soy ingeniera electrónica. Como eso no me gustaba, me puse a estudiar filosofía y me di cuenta de que me gustaba mucho. Me licencié y me doctoré en Filosofía, y ahora estoy investigando en el área de filosofía de la física. Soy investigadora independiente del Conicet.

–Y se dedica específicamente a los problemas filosóficos de la termodinámica.

–Bueno, ese es el tema con el que ingresé al Conicet.

–Muy bien. Vamos por partes. Yo le voy a pedir que me explique una cosa, que es lo que sorprende frente a la termodinámica. Un conjunto de partículas funciona de tal manera que la entropía, digamos el desorden, siempre aumenta, y no hay vuelta atrás, no es reversible. Pero cada una de esas partículas funciona de una manera determinista...

–Y reversible.

–Ahora bien: ¿cómo puede ser que, si cada una es determinista y reversible, el conjunto no lo sea?

–Hay algo que yo siempre digo, que es que no hay magia ni en matemática ni en física. Si una evolución es determinista y reversible no puede, de pronto (y solamente por el agregado de partículas), convertirse en algo diferente.

–¿Pero el aumento de la entropía (del desorden) que no es reversible no determina la flecha del tiempo?

–Ah, ahí está la cosa. Fíjese que en general se ha buscado lo que se llama la flecha del tiempo a través de la cuestión termodinámica, tratando de mostrar que la dirección privilegiada del tiempo es la dirección del aumento de entropía. El problema es lo que usted dijo, que, si uno define la entropía en términos de la mecánica subyacente, como esa mecánica subyacente es determinista y reversible, siempre uno va a encontrar que si la entropía aumenta hacia el futuro, si mira hacia el pasado, hay una disminución de entropía.

–Claro, porque si uno piensa la entropía en términos de probabilidad, el universo evoluciona de los estados menos probables (más ordenados) a los más probables (más desordenados y, por lo tanto, con mayor entropía.

–Bueno, y así, los que tomaron el camino de la entropía se tienen que ir remontando a estados cada vez menos probables hasta llegar al Big Bang. El problema termina remitiéndose a explicar por qué el Big Bang es un proceso tan poco probable y ese es un inconveniente que no se ha logrado solucionar. Nosotros, con el doctor Castagnino, hemos tomado un enfoque muy diferente: un enfoque no entrópico y global.

–¿Qué quiere decir eso?

–Global significa que la flecha del tiempo se va a buscar en la estructura geométrica del espacio-tiempo. Si la flecha es una característica del tiempo, hay que buscarla en las teorías que tratan el tiempo como una entidad fundamental.

–La relatividad general. ¿Pero cómo sabe que hay una flecha del tiempo si no hay entropía?

–La idea es la siguiente: en la termodinámica hay una asimetría entre las dos direcciones temporales. Y quiero dar cuenta de eso mediante la relatividad general y la estructura del espacio-tiempo. Ahora bien, lo que nosotros hicimos fue mostrar que la asimetría geométrica se manifiesta como un flujo temporal de energía que apunta siempre en la misma dirección temporal en todos los puntos del universo. Este es un tema delicado, porque los presupuestos que nosotros tenemos acerca de la dirección del tiempo siempre se van mezclando subrepticiamente en lo que nosotros decimos. Hay mucho de convencional en el nombre de “pasado” y “futuro”. Pero lo esencial es que la asimetría (no importa cómo la llamemos) existiría desde el punto de vista de los modelos cosmológicos actuales.

–Mmmmm....

–El tema es que las ecuaciones de Einstein, de la relatividad general, permiten soluciones muy bizarras, incluso algunas que tienen un tiempo recurrente, o algunas en las cuales no se puede definir un solo tiempo para todo el universo. Para reconocer la existencia de la flecha del tiempo, no obstante, se debe reconocer primero la existencia de un tiempo global para todo el universo, que sería la manera en que uno podría pensar nuestro universo (si los modelos cosmológicos tienen algo que ver con la realidad). Si eso es nuestro universo, el tiempo global se podría tratar a la manera del tiempo newtoniano, como un tiempo lineal igual para todo el universo, y con eso se obtiene una geometría, una topología, muy particular, que es la que se usa en los modelos cosmológicos actuales.

–¿Y cómo sabe que es la real?

–Ese es un problema filosófico. Yo pienso que la realidad misma, en sí, no es aquella que conocemos. Lo que conocemos, creo yo, es una realidad fenoménica que está constituida por lo que la realidad nouménica “en sí” nos da y lo que nosotros ponemos en nuestras teorías.

–Pero todo coincide demasiado bien. Ese es el pequeño problema.

–Ahora seguimos con esa discusión, si le parece bien. Pero quería decirle que si uno acepta, adscriba a la posición filosófica a la que adscriba, los modelos cosmológicos actuales, está admitiendo la existencia de un tiempo global, que permite que sean particionados.

–¿Qué es ese flujo de energía que va desde el pasado al futuro?

–La energía, desde el punto de vista de la relatividad general, es una magnitud que tiene cuatro componentes. Una de las componentes es temporal y en un universo como el que estamos describiendo, con tiempo global y alguna otra característica geométrica, apunta siempre hacia el mismo lado.

–Lo que usted demuestra, entonces, es que esa componente apunta siempre en una dirección, que es consistente con la dirección en que aumenta la entropía...

–Ahí está. En el último trabajo que hicimos, demostramos que con este tipo de enfoque energético, por así decir, nosotros podemos dar cuenta del aumento de la entropía.

–A ver... Magnitudes como la energía y la entropía, ¿existen? Porque la energía es algo que se construye en los últimos tres siglos... ¿No puede ser que la energía sea una pura especulación? ¿Que caiga como el flogisto? ¿Que no se refiera a nada real?

–Bueno, volvemos a la concepción de la realidad. Los conceptos, cuanto más generales son, más abstractos se tornan. Esto es lo que ocurrió con la energía: comenzó siendo una energía cinética y potencial, después pasó a ser energía mecánica, después termodinámica. Ahora pasó a ser “La Energía”, que abarca todas las ramas de la física. Yo no creo que esa generalidad, que hace al concepto más abstracto, atente contra la referencia del concepto. ¿Por qué? Justamente por esa concepción de base que tengo de que nosotros, a través de nuestra interacción con una realidad en sí (que no podemos conocer en su totalidad), lo que hacemos es constituir (y no crear, dado que está sujeto a restricciones muy fuertes) esquemas conceptuales que, en síntesis con el material nouménico, nos permite construir una ontología, donde sí podemos reconocer entidades y hablar de ellas. En la medida en que las teorías son exitosas, esa va a ser nuestra ontología. En la medida en que el concepto de energía sea fructífero, esa entidad va a formar parte de nuestra ontología.

–Claro. Pero me resulta una ontología un poco pragmatista. Digamos: construyamos modelos y el que más acertado está es el que es. Seguiríamos, en ese caso, siendo tolemaicos, que encajando epiciclos intentamos remendar teorías que están destinadas a desaparecer. Por ejemplo, uno se sorprende cuando pasan esas cosas como que hay déficit de energía, se postula la existencia del neutrino y el neutrino aparece.

–Aparece en la medida en que uno siempre trabaja en una dirección. Pero por ejemplo Poincaré y los convencionalistas de principios del siglo XX dirían: “Bueno, ¿qué es lo que sucede? Hay ciertas concepciones que funcionan como marco, por ejemplo la causalidad. Si vemos que la causalidad falla, vamos a inventar otra fuerza que va a dar cuenta de aquello que pasa y de lo que no podemos dar cuenta con las leyes que tenemos”. Los grandes principios, como el principio de conservación , vienen a ser principios regulativos que, si no se cumplen, van a tener que ser reemplazados por otros nuevos principios inventados (inventados no en un sentido convencionalista, sino en el sentido de incorporación a una nueva ontología).

–¿Pero cómo está segura de que su ontología tiene algo que ver con lo real?

–Yo no lo puedo saber, y de hecho lo que sucede en física es que hay distintas teorías que son igualmente exitosas y que, no obstante, plantean ontologías inconmensurables.

–¿Por ejemplo?

–La mecánica clásica y la mecánica cuántica; la mecánica clásica y la termodinámica.

–Mire, hay muchísimas cosas que me quedan por preguntar, sobre la mecánica cuántica y en especial sobre el concepto de probabilidad, que me parece..... un poco aceitoso, por decirlo de alguna manera. Así que voy a hacer algo que nunca hice...

–¿Qué?

–Voy a dividir este diálogo en dos. ¿Nos encontramos el próximo miércoles en esta misma página?

–Dele.

(Continuará.)

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Imagen: Guadalupe Lombardo
 
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