Por qué el tiempo nunca va hacia atrás, explicado con una baraja de cartas

Imagina que tienes en tu mano una baraja de cartas española. Cuarenta cartas, cuatro palos. Todos colocados desde el As hasta el Rey. A continuación, las barajas durante un minuto o dos. ¿Cuál es tu apuesta? ¿Seguirán ordenadas o, por el contrario, irán saliendo todas descolocadas? Ahora vuelve a barajarla. ¿Qué esperas que salga ahora? Lo lógico sería pensar que, de nuevo, aparecerán desordenadas por palos y números. Esta curiosa metáfora sirve a los científicos para explicar las leyes de la termodinámica, y el que es su concepto principal: entropía.

La entropía es una magnitud que mide el grado de desorden molecular de un sistema termodinámico. Un poco complejo de entender, ¿verdad? Regresando al ejemplo de la baraja de cartas, expuesto por la periodista Martha Henriques, de la 'BBC', la entropía no es más que lo que mide ese caos de palos y números. Cuando recibes el paquete nuevo con todas las cartas ordenadas, tiene una entropía baja, lo que quiere decir que es demasiado previsible el orden que seguirán al no estar mezcladas (aunque no del todo previsible, pues no puedes establecer el orden de los palos que van a ir saliendo, aunque estos estén ordenados del As al Rey). En cambio, después de barajarla dos veces seguidas, se diría que tienen una entropía alta, al haber una gran aleatoriedad en el orden que impera dentro del sistema.

El calor solo puede observarse en un microscopio, cuando acercamos la mirada hacia las moléculas y vemos lo muy o poco agitadas que están entre sí

¿Qué tiene que ver todo esto con el tiempo? A la hora de buscar una metáfora simple, podríamos ver el Big Bang como ese gran mazo de cartas ordenadas que, de repente, comienzan a barajarse de forma loca e imprevisible. Al principio, ese mazo empezó a descolocar sus cartas de una forma muy veloz, ya que acumulaba mucha energía. Y, al cabo de 400 millones de años, los restos de aquella gran explosión empezaron a agruparse y ordenarse en torno a galaxias y constelaciones, de la misma forma en que lo harían (quizá), dos o tres palos distintos, pero del mismo número, lo que ya de por sí resulta un poco de orden en mitad del caos a ojos de una conciencia.

Una relación de calor, tiempo y energía

Sin embargo, cuanto más pasa el tiempo, más difícil es volver a ese orden original, al igual que cuanto más barajas un mazo nuevo de cartas, hay menos posibilidades de que finalmente obtengas el orden original. Por tanto, cuanto más pasa el tiempo, mayor es la entropía. Este concepto, de hecho, lo inventó el físico alemán Rudolf Clausius en 1865 cuando se inventó la máquina de vapor, acelerando por primera vez el motor de la historia. O, como mínimo, ordenando de forma precisa las acciones y rutinas humanas a partir de dos manecillas y una circunferencia, es decir, un reloj.

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En aquellos años, el calor debía ser medido de alguna forma. Y a fin de cuentas... ¿Qué es el calor? Tan solo es una sensación humana al contacto o ante la cercanía con un objeto que está 'caliente'. Esto quiere decir que el calor no es nada por sí mismo, tan solo un estado de los objetos (más caliente, menos caliente, más frío, menos frío) fruto de nuestra percepción humana. El calor, como tal, solo puede observarse en un microscopio, cuando acercamos la mirada hacia las moléculas y vemos lo muy o poco agitadas que están entre sí. Cuanto más rebotan unas contra otras, el objeto tendrá más calor. Cuanto más fijas están, menos temperatura.

Esto lo podemos comprobar, por ejemplo, si ponemos a hervir agua en una cazuela. Dentro de la olla, las partículas se mueven tan rápido que acaban convirtiéndose en vapor de agua que en cuestión de unos pocos minutos se extenderá por toda la estancia, dándonos la sensación de calor. De ahí, llegarán al cristal de nuestra ventana, contra el que se estrellarán y quedarán fijadas, sin poder moverse más, creando el fenómeno de la condensación. Entonces, si tocamos el cristal, además de llevarnos las moléculas de agua en nuestro dedo (algo imposible de hacer en su estado de evaporación), notaremos una mayor sensación de frío que si ponemos la palma de la mano a pocos centímetros de la olla.

Sistemas abiertos y cerrados

Ahora bien, ¿cómo se relaciona esto con el tiempo? Aquí entra la segunda ley de la termodinámica, explicada por el astrónomo británico Arthur Eddington. Este acuñó un término llamado "flecha del tiempo", que como su nombre indica, explica el tiempo como algo que siempre va hacia adelante, nunca hacia atrás. El orden en nuestro sistema viene condicionado por otro sistema más grande, que a su vez entra dentro de otro mucho más mayúsculo. Por ello, es un sistema abierto, ya que las condiciones físicas y meteorológicas afectan a nuestras células, lo que quiere decir que nunca podremos volver al pasado porque esas mismas condiciones a su vez dependen de la energía que recibe la Tierra del Sol, y que este a su vez gira alrededor de toda nuestra galaxia. Así, concluimos que el paso del tiempo por nosotros es irreversible, de ahí el hecho de que todos, tarde o temprano, terminamos envejeciendo como causa de ese desgaste temporal.

No podemos sentarnos a ver el futuro, por lo que la posibilidad de que el mazo de cartas finalmente quede ordenado y fijo, no es del todo improbable

Por el contrario, el sistema de la baraja de cartas es cerrado, ya que de ningún modo viene afectado por otro sistema, a no ser que sean nuestras manos. Pero en el caso de que fuera un programa informático quién desordena las cartas, como el clásico juego del solitario en el cual interfiere el puro azar dentro de un sistema cerrado (el mazo), es muy probable que las cartas sigan desordenadas después de barajarlas varias veces. Por más uso que hagamos del azar, sometiéndolas a un proceso de entropía como supuestamente sucede a nivel celular y cósmico, hay una probabilidad muy pequeña y reducida de que esas cuarenta cartas de pronto estén ordenadas como al principio.

Uno de los físicos que ha intentado aproximarse a la respuesta de si finalmente el 'gran mazo de cartas' (siguiendo este ejemplo de lo que sería un sistema cerrado, pero hay muchos) volvería por proceso del azar a su orden original es Lorenzo Maccone, quien publicó un artículo en la revista 'Physical Review Letters' en el que se hacía la pregunta de que si la entropía además de aumentar, puede llegar a disminuir. En palabras más llanas, si alguna secuencia caótica que siempre se revuelve puede llegar a alcanzar el orden alguna vez.

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Así, la segunda ley de la termodinámica de Eddington sería refutada por esta especulación a camino entre la física y la filosofía, pues no disponemos de la información suficiente para afirmar que cuanto más pase el tiempo en un sistema aislado termodinámicamente, es decir, cerrado, vaya a haber más entropía. No podemos sentarnos a ver el futuro, por lo que la posibilidad de que el mazo de cartas finalmente quede ordenado y fijo (es decir, que no haya ningún cambio ni movimiento más o que, incluso, gire atrás en el tiempo), a pesar de ser muy reducida ya que nunca ha ocurrido, no es del todo improbable.

¿Qué ocurre con los sistemas abiertos, en caso de que en vez de un mazo de cartas sea un ser vivo que depende de la energía de otro sistema para avanzar en el tiempo, es decir, para sobrevivir? Pongamos esta vez el caso de una planta. Si la dejamos al aire libre y la regamos (obteniendo así dos fuentes de energía de otros dos sistemas, como es la luz del sol y el agua de nuestra regadera), crecerá fuerte y vigorosa, y su estructura interna curiosamente se apegará al orden, germinando en ella flores vistosas y simétricas. Si, en cambio, la metemos dentro de un cajón y no la regamos, lo que sería convertirla en un sistema cerrado, la entropía empezará a hacer efecto, es decir, sus células internas y partículas microscópicas empezarán a agitarse, dando a luz a un desorden que la llevará a envejecer prematuramente, a acelerar su flecha del tiempo.

El principio antrópico

La pregunta, llegados a este punto, es si nuestro universo es un sistema cerrado o abierto. Si es cerrado, vivimos en un proceso termodinámico bastante simple y cuyo final es el caos irreversible. Esta sería, a priori, lo más plausible, ya que no podemos pensar otra forma de materia que no sea la que contiene el universo (algo así como pensar qué había antes de que existiera el Big Bang, la sustancia única y esencial de la que se formó todo). Sin embargo, de un tiempo a esta parte se han realizado otro tipo de especulaciones en la que se considera al universo como un sistema abierto, es decir, influido por algún tipo de energía exterior a él.

Si estuviéramos en la fase contractiva, nuestro universo se estaría enfriando, al poseer un nivel cada vez menor de entropía. Ni la inteligencia ni la vida serían posibles

La más conocida, sin duda, es la del físico británico Stephen Hawking, quien ha teorizado sobre un supuesto 'Big Crunch' que supondría una contracción de toda la materia del universo por la fuerza de la propia gravedad. En ese caso, la flecha del tiempo empezaría a ir hacia atrás y no hacia delante. Con arreglo a las leyes de la termodinámica, las partículas al contraerse empezarían a enfriarse y a detener su movimiento a causa de un bajo nivel de entropía.

Es cuando entra en juego el principio antrópico, formulado por primera vez por Brendan Carter y que dice: "El mundo es como es por la necesidad de permitir la existencia de seres que puedan preguntarse por qué es así". Esta liosa frase, que podría recordar en parte al "cogito ergo sum" de Descartes, sirve de pretexto a Hawking para establecer la idea de que nos encontramos todavía en la fase expansiva del universo, posterior al Big Bang, y no en su fase contractiva, simplemente por el hecho de que estamos aquí y tenemos una conciencia evolutivamente adquirida. En otras palabras, si estuviéramos en la fase contractiva, nuestro mundo estaría enfriado, y no caliente, al poseer cada vez menos nivel de entropía. Y, en ese supuesto, ni la inteligencia ni la vida serían posibles.