Las ideas fundamentales del Universo

No existe noción alguna de simultaneidad entre dos sucesos separados. Solo existe la posibilidad de que dos sucesos estén, cada uno de ellos, dentro de los respectivos conos de luz del otro. Si lo están, decimos que los sucesos están «al modo del tiempo»; mientras que si están fuera, están separados «al modo del espacio». Tales nociones están bien definidas, y sobre ellas estará de acuerdo todo observador en el universo; lo cual no es el caso de «simultáneo

Las trayectorias espacio-temporales que se desplazan a la velocidad de la luz se llaman trayectorias nulas (porque el tiempo propio es cero), o trayectorias cercanas a la velocidad de la luz (por razones obvias). Cuando elegimos unidades en que c = 1, las trayectorias nulas se representan en forma de líneas diagonales con una inclinación de 45 grados en un diagrama de espacio-tiempo, y atravesando cantidades iguales de espacio y tiempo.

Hay personas que sugieren a veces que la relatividad especial funciona tan solo para trayectorias carentes de aceleración, y que se necesita la relatividad general para tratar la aceleración. Tonterías. La relatividad general cobra mayor importancia cuando el espacio-tiempo es curvo y entra en juego la gravedad. Mientras el espacio-tiempo sea plano —como en el caso del espacio-tiempo de Minkowski, del que no nos estamos apartando en este capítulo—, es aplicable la relatividad especial, y pude considerar cualquier tipo de trayectoria que desee.

Cuando hay personas que dicen que el tiempo va más despacio, de acuerdo con la teoría de la relatividad, suele ser porque no se han liberado, verdaderamente, hasta el núcleo de su ser, de la noción newtoniana de tiempo absoluto. De un modo implícito, están relacionando el tiempo que transcurre en el reloj de Bob con un tiempo objetivo existente allá fuera en el universo. Pero no existe tal tiempo objetivo o absoluto: solo existe aquello que mide el reloj.

Las líneas rectas en el espacio constituyen la distancia más corta posible; los caminos rectos en el espacio-tiempo conllevan el tiempo más largo posible.

Las líneas rectas en el espacio constituyen la distancia más corta posible; los caminos rectos en el espacio-tiempo conllevan el tiempo más largo posible.

Así pues, la relatividad especial es la teoría de un espacio-tiempo fijo, plano, sin gravedad; la relatividad general es la teoría de un espacio-tiempo dinámico, en el que la curvatura da lugar a la gravedad. Ambas se cuentan entre las teorías «clásicas» aunque sustituyan algunos de los principios de la mecánica newtoniana. Para los físicos, «clásico» no significa «no relativista», sino «no cuántico». Todos los principios de la física clásica, incluida la posibilidad de pensar en las cosas en términos de dinámica hamiltoniana o del principio de mínima acción se mantienen perfectamente intactos en el contexto relativista, aunque hayamos llegado a una noción algo más sofisticada del espacio y el tiempo.

No sabemos por qué el universo partió de una configuración con baja entropía. Después de todo, se supone que las configuraciones de baja entropía constituyen un caso especial, pues se corresponden con microestados cuyo número es mucho menor que el de los estados con entropía alta. Esta es una cuestión para la cosmología, que dejaremos de lado por ahora.

En concreto, propuso que la entropía estaba relacionada con el número de microestados en cada macroestado.4 Desde esta perspectiva, tiene sentido que la entropía tienda a aumentar con paso del tiempo. Un macroestado de baja entropía se corresponde nada más que con un pequeño número de posibles microestados, mientras que un macroestado de alta entropía se corresponde con un gran número de posibles microestados. Si partimos de un estado de baja entropía y nuestro sistema se aleja siguiendo cierta dirección genérica en el espacio de fases, deberíamos esperar que la entropía aumente, simplemente porque hay más maneras (habitualmente muchas, muchas más maneras) de presentar una entropía alta que una entropía baja.

Dar una definición precisa de macroestado es una tarea delicada, pero la idea básica sería: «el conjunto de todos los microestados que ofrecen el mismo aspecto para un observador macroscópico».