Ciencia

El Big Bang pudo ‘fabricar’ dos futuros diferentes

El Bing Bang
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José Manuel NievesABC

Para el físico británico Julian Barbour, el Big Bang no fue el origen del tiempo, sino un punto intermedio a partir del cual se desarrollaron dos partes de un mismo universo que corren en direcciones opuestas

El hecho de que el tiempo fluya en una única dirección, desde el pasado hacia el futuro, constituye uno de los mayores misterios de la Física. En nuestra vida cotidiana, las cosas y las personas envejecen, no al revés, y los huevos se fríen, pero nunca nadie ha visto un huevo frito volver a convertirse en un huevo crudo. Existe, pues, una ‘flecha del tiempo’. Y esa flecha siempre apunta en la misma dirección.

Sin embargo, en las fórmulas y las ecuaciones que describen las leyes fundamentales de la Naturaleza, es posible invertir la dirección del tiempo y efectuar los cálculos sin mayores problemas. Todas esas leyes (menos una que dicta cómo debe ser la desintegración de

las partículas fundamentales) funcionan igual de bien hacia el pasado que hacia el futuro. La Física, pues, contra toda lógica aparente, parece sugerir que podrían darse muchos fenómenos en los que el tiempo se moviera justo en la dirección contraria a la que todos lo percibimos.

La idea más aceptada para explicar la unidireccionalidad del tiempo tiene que ver con el concepto de entropía, es decir, con la ineludible tendencia del Universo hacia el desorden. Derivada del segundo principio de la Termodinámica, según el cual en un sistema cerrado el desorden general siempre aumenta, la entropía del Universo implica que, hagamos lo que hagamos, el Universo estará cada vez más desordenado, avanzando inexorablemente hacia su equilibrio térmico.

Si añadimos agua caliente a una bañera de agua fría ambas se mezclarán hasta que toda el agua esté a la misma temperatura (equilibrio térmico). Del mismo modo, los puntos calientes del Universo (estrellas, galaxias, cúmulos…) se van ‘mezclando’ con el espacio frío que les rodea. Y cuando la última estrella se apague y el Universo alcance su estado de equilibrio térmico, toda actividad cesará para siempre. Será, literalmente, el fin del tiempo.

Una idea diferente

A pesar de todo ello, el físico británico Julian Barbour tiene «un par de ideas» completamente distintas. Barbour ha dedicado media vida a tratar de comprender la naturaleza del tiempo, y se le considera como uno de los mayores expertos en la materia. En un artículo de divulgación publicado en la revista ‘New Scientist’, Barbour sugiere que, en realidad, el tiempo corre en ambos sentidos. Según su teoría, el Big Bang no fue el origen del tiempo, «sino un punto intermedio a partir del cual se desarrollaron dos partes de un mismo universo que corren en direcciones opuestas». Desde nuestra «mitad» del Universo sería imposible observar la otra mitad, donde el tiempo corre al revés, y viceversa.

Barbour afirma que no duda en absoluto de la solidez de la Termodinámica, pero subraya que ésta sólo es aplicable a sistemas cerrados, como la bañera llena de agua del ejemplo anterior. ¿Pero puede considerarse el Universo como un sistema cerrado? Para el científico, la respuesta es no. De hecho, el Universo «podría tener un tamaño infinito, y además se está expandiendo». Es decir, no es igual que una bañera, o que una caja en cuyo interior se derrite un cubo de hielo. Y en un sistema abierto, la interpretación de la entropía debe, por fuerza, ser diferente.

Para Barbour, los físicos han asumido que el Universo es un sistema cerrado que comenzó en el Big Bang con una entropía muy baja, es decir, en un estado de orden extraordinariamente alto. Pero eso, escribe el investigador, es algo que se ha impuesto de forma arbitraria. Es decir, que para explicar «uno de los aspectos más profundos de la existencia» se ha recurrido a una condición especial, «añadida a dedo». «A esto se le ha llamado la hipótesis del pasado y, en mi opinión, no es una solución al problema del tiempo, sino admitir la derrota».

Las Leyes de Newton entran en juego

Sin embargo, prosigue Barbour, existe una alternativa a esta hipótesis, una que «nos ha estado mirando a la cara durante más de dos siglos». En 1772, en efecto, el matemático Joseph-Louis Lagrange demostró que en un sistema de tres partículas que interactúan de acuerdo con las leyes de Newton, cada una de ellas se atrae con las demás con una fuerza que es proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de sus distancias. Y eso se extiende a sistemas que contengan cualquier número de partículas, incluso al Universo entero.

Los resultados de Lagrange implican que si la energía total de un sistema es positiva o equivale a cero, entonces su diámetro pasa por un único mínimo en un punto concreto de la línea de tiempo de su evolución. Y el proceso funciona igual de bien tanto si se ejecuta hacia atrás como si se hace hacia delante.

En ese punto de tamaño mínimo está, precisamente, la clave. En un artículo publicado en 2014, Barbour y sus colegas mostraron que, en una simulación de mil partículas que interactúan bajo la gravedad newtoniana, prácticamente todas las configuraciones posibles evolucionan a ese estado mínimo para luego expandirse hacia fuera, volviéndose cada vez más estructuradas en ambas direcciones. Barbour llamó a ese estado mínimo «el punto de Jano», en honor al dios romano que mira a la vez hacia dos direcciones opuestas.

Si aplicamos esto al Universo en su conjunto, nosotros estaríamos en un lado o en el otro del punto de Jano. Y en el lado opuesto el tiempo correría al revés desde nuestro punto de vista. Si miramos a nuestro pasado, llegará un momento en el que sólo distinguiremos niebla, lo que nosotros llamamos Big Bang, y nada más allá.

Para Barbour, no nos hemos dado cuenta de que esa niebla no es otra cosa que el punto de Jano, por lo que desarrollamos una hipótesis, la del Big Bang, para «explicar lo inexplicable». Las leyes de Newton nos dicen que ese punto tan especial debe estar ahí, por lo que no es necesario recurrir a una molesta singularidad en el origen del Universo, donde todas las leyes de la Física se rompen sin remedio.

En su lugar, sin embargo, sí que podemos «definir matemáticamente una cantidad que refleja la evolución de nuestro sistema de partículas en algo que se parece a una estructura». Algo que Barbour ha llamado «complejidad».

La complejidad se diferencia de la entropía en que su crecimiento refleja más un aumento en la estructura, es decir, en el orden, que en el desorden. Para Barbour, pues, la complejidad debería de sustituir a la entropía como base de la flecha del tiempo. Según su modelo, la historia del Universo no es una historia de orden degradándose constantemente en desorden, sino más bien una historia del crecimiento de la estructura, de la complejidad.

En este escenario, y sustituyendo la singularidad por el punto de Jano, ya no sería la entropía la que marcara la dirección de una única flecha del tiempo universal, sino la tendencia a la complejidad. Una complejidad que se extendería a ambos lados del punto de Jano, dando lugar a dos mitades separadas del Universo, cada una con su propia flecha del tiempo apuntando en dirección contraria a la de la otra mitad. Un único Universo, pues, pero con dos futuros diferentes.

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