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La paradoja del cerebro de Boltzmann es un argumento contra la idea de que el universo que nos rodea, con sus condiciones iniciales de increíble baja entropía y la consiguiente flecha del tiempo, es simplemente una fluctuación estadística dentro de algún sistema eterno que pasa la mayor parte del tiempo en equilibrio térmico. Se puede obtener un universo como el nuestro de esa manera, pero es abrumadoramente más probable que se obtenga una sola galaxia, o un solo planeta, o incluso un solo cerebro, por lo que la idea de la fluctuación estadística parece estar descartada por el experimento. (Con consecuencias potencialmente profundas.)

La primera invocación de un argumento en esta línea, por lo que sé, vino de Sir Arthur Eddington en 1931. Pero es un argumento bastante sencillo, una vez que se conceden los supuestos (aunque sigue habiendo críticos). Así que estoy seguro de que un gran número de personas han pensado de forma similar, sin hacer una gran cosa al respecto.

Una de esas personas, acabo de darme cuenta, fue Richard Feynman. Al final de su capítulo sobre la entropía en las Conferencias de Feynman sobre Física, se pregunta cómo conseguir una flecha del tiempo en un universo gobernado por leyes subyacentes simétricas en el tiempo.

Por lo que sabemos, todas las leyes fundamentales de la física, como las ecuaciones de Newton, son reversibles. Entonces, ¿de dónde viene la irreversibilidad? Viene del orden que va al desorden, pero esto no lo entendemos hasta que conocemos el origen del orden. ¿Por qué las situaciones en las que nos encontramos cada día están siempre fuera del equilibrio?

Feynman, siguiendo la misma lógica que Boltzmann, contempla la posibilidad de que todos seamos una fluctuación estadística.

Una posible explicación es la siguiente. Volvamos a mirar nuestra caja de moléculas blancas y negras mezcladas. Ahora es posible, si esperamos lo suficiente, por pura casualidad, muy improbable, pero posible, que la distribución de las moléculas llegue a ser mayoritariamente blanca en un lado y mayoritariamente negra en el otro. Después, a medida que pasa el tiempo y continúan los accidentes, vuelven a mezclarse más.

Por lo tanto, una posible explicación del alto grado de orden en el mundo actual es que es sólo una cuestión de suerte. Tal vez nuestro universo tuvo una fluctuación de algún tipo en el pasado, en la que las cosas se separaron un poco, y ahora vuelven a juntarse. Este tipo de teoría no es asimétrica, porque podemos preguntar cómo es el gas separado un poco en el futuro o un poco en el pasado. En cualquiera de los dos casos, vemos una mancha gris en la interfase, porque las moléculas se están mezclando de nuevo. Sea cual sea el sentido del tiempo, el gas se mezcla. Así que esta teoría diría que la irreversibilidad es sólo uno de los accidentes de la vida.

Pero, por supuesto, no es suficiente como explicación del universo real en el que vivimos, por las mismas razones que dio Eddington: el argumento del cerebro de Boltzmann.

Nos gustaría argumentar que éste no es el caso. Supongamos que no miramos toda la caja a la vez, sino sólo un trozo de la misma. Entonces, en un momento determinado, supongamos que descubrimos un cierto orden. En este trocito, el blanco y el negro están separados. ¿Qué debemos deducir sobre el estado de los lugares en los que aún no hemos mirado? Si realmente creemos que el orden surgió de un desorden completo por una fluctuación, seguramente debemos tomar la fluctuación más probable que podría producirlo, ¡y la condición más probable no es que el resto también se haya desenredado! Por lo tanto, a partir de la hipótesis de que el mundo es una fluctuación, todas las predicciones son que si miramos una parte del mundo que nunca hemos visto antes, la encontraremos desordenada, y no como el trozo que acabamos de mirar. Si nuestro orden se debiera a una fluctuación, no esperaríamos que hubiera orden en ningún sitio más que en el que acabamos de observar.

Después de señalar que, de hecho, vemos orden (baja entropía) en lugares nuevos todo el tiempo, pasa a destacar el origen cosmológico de la Segunda Ley y la flecha del tiempo:

Concluimos, por tanto, que el universo no es una fluctuación, y que el orden es un recuerdo de las condiciones cuando las cosas empezaron. Esto no quiere decir que entendamos su lógica. Por alguna razón, el universo tuvo en su momento una entropía muy baja para su contenido energético, y desde entonces la entropía ha aumentado. Así que ese es el camino hacia el futuro. Ese es el origen de toda irreversibilidad, eso es lo que hace que los procesos de crecimiento y decadencia, que hace que recordemos el pasado y no el futuro, recordemos las cosas que están más cerca de ese momento de la historia del universo en el que el orden era mayor que ahora, y por qué no somos capaces de recordar las cosas en las que el desorden es mayor que ahora, lo que llamamos el futuro.

Y termina señalando que nuestra comprensión del universo primitivo tendrá que mejorar antes de que podamos responder a estas preguntas.

Esta unidireccionalidad está interrelacionada con el hecho de que el trinquete es parte del universo. Forma parte del universo no sólo en el sentido de que obedece a las leyes físicas del universo, sino que su comportamiento unidireccional está ligado al comportamiento unidireccional de todo el universo. No se podrá entender completamente hasta que el misterio de los inicios de la historia del universo se reduzca aún más de la especulación a la comprensión científica.

Todavía estamos trabajando en eso.