El tiempo nos parece lineal: recordamos el pasado, experimentamos el presente y predecimos el futuro, pasando consecutivamente de un momento al siguiente. Pero, ¿por qué es así? ¿Podría el tiempo ser, en última instancia, una especie de ilusión? En este episodio, el físico ganador del Premio Nobel Frank Wilczek habla con el anfitrión Steven Strogatz sobre las muchas “flechas” del tiempo y por qué la mayoría de ellas parecen irreversibles, la esencia de lo que es un reloj, cómo Einstein cambió nuestra definición del tiempo y la conexión inesperada entre el tiempo y nuestras nociones de lo que podría ser la materia oscura.

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Expediente académico

STEVEN STROGATZ: Todos somos conscientes del paso del tiempo. Lo hemos sentido en el cambio de estaciones, los ritmos de canciones y bailes, nuestros hijos crecen y se hacen mayores. Nos guste o no, el tiempo es una parte fundamental de la vida. Y a lo largo de milenios, los científicos generalmente han considerado el tiempo como algo unidimensional, una flecha que sigue avanzando, nunca hacia atrás. Pero cuanto más de cerca miramos el tiempo, más complicado y misterioso se vuelve. Los científicos de hoy están divididos sobre si el tiempo, o al menos nuestra experiencia de él, es real o ilusorio. Quizás no estemos realmente avanzando en el tiempo. Quizás el presente, el pasado y el futuro sean todos igualmente reales.

[Reproducciones temáticas]

Soy Steve Strogatz y este es "The Joy of Why", un podcast de Quanta revista, donde mi coanfitrión, Jana Levin, y me turno para explorar algunas de las preguntas más importantes sin respuesta en matemáticas y ciencias actuales.

En este episodio, le preguntaremos físico teórico Frank Wilczek, "¿Que es el tiempo?" ¿Cómo lo hemos definido en el pasado? ¿Y cómo podría redefinirla la física cuántica en el futuro?

Frank es profesor de Física Herman Feshbach en el MIT, profesor distinguido de la Universidad Estatal de Arizona y profesor de la Universidad de Estocolmo. Él es el ganador del Premio Nobel 2004 en Física y el Premio Templeton 2022. Y es autor de varios libros, incluido, el más reciente, Fundamentos: Diez claves para la realidad. Frank, bienvenido a "La alegría del por qué".

FRANK WILCZEK: Gracias. Feliz de estar aqui.

ESTROGATZ: Bueno, estoy muy feliz de poder charlar contigo nuevamente. Me encantó todo tu libro Las Bases (Fundamentales) , y la explicación que diste sobre el tiempo y cómo pensar en el tiempo para mí fue una de las más conmovedoras y hermosas. Pero me gustaría comenzar con una especie de pregunta personal sobre tu experiencia del tiempo, como hijo y como persona, como esposo, no lo sé. ¿Cómo experimentas el tiempo como persona? ¿Es diferente de cómo lo experimentas como científico?

WILCZEK: Bueno, este año me he enfrentado al tiempo de una forma muy simpática. Este es el 50 aniversario de mi primer artículo científico y también, no por coincidencia, de mi matrimonio. Han pasado 50 años...

ESTROGATZ: (se ríe) Guau.

WILCZEK: Y he reflexionado sobre el paso del tiempo y de alguna manera viajando en el tiempo para revisitar esos momentos trascendentales.

Es una pregunta muy interesante la que haces, que el tiempo tal como aparece en nuestras ecuaciones es... Bueno, es la variable maestra, bajo la cual se desarrolla el mundo. Entonces es un símbolo, t, que aparece en nuestras ecuaciones. Y al seguir las ecuaciones, obtenemos pistas sobre lo que t es. Y eso te dice cuáles son sus propiedades, tal como se reflejan en las cosas que vemos a nuestro alrededor y su comportamiento.

Pero el tiempo adquiere vida propia, por así decirlo, porque se pueden discutir sus propiedades independientemente de las cosas sobre las que actúa, en particular su simetría.

Pero volviendo a la experiencia del tiempo versus una definición física del tiempo, lo que introduce un problema, literalmente, es que al almacenar información sobre el pasado y al pensar en el futuro, podemos viajar a través del tiempo de maneras que las físicas los objetos que obedecen las ecuaciones de la física realmente no lo hacen.

Sólo los vecinos en el tiempo realmente hablan entre sí en las ecuaciones. Pero en nuestra mente podemos almacenar recuerdos. O podemos pensar en el futuro. Realmente podemos viajar en el tiempo.

ESTROGATZ: Genial. Que hay algo en las ecuaciones que sólo miramos infinitamente hacia adelante. Como dices, lo que importa son los vecinos en el tiempo, ¿verdad? Las condiciones actuales predicen lo que sucederá en el momento vecino en el futuro.

WILCZEK: Sí, ciertamente en el marco actual del derecho fundamental, así es como funciona. Es divertido especular que, en última instancia, tal vez exista una estructura más global, que existen condiciones que aún no hemos capturado y que hacen que el desarrollo del universo sea inevitable y único.

Pero tal como están las cosas ahora, las leyes te dicen cómo el estado del mundo en un momento se desarrolla hasta convertirse en lo que es en el momento siguiente.

ESTROGATZ: ¿Cuáles dirías que son los grandes misterios sobre el tiempo?

WILCZEK: Creo que un misterio que es muy fructífero, y creo que tal vez hayamos avanzado mucho en su aclaración, es que las leyes fundamentales de la física parecen ser casi reversible en el tiempo, aunque la experiencia cotidiana del mundo no lo es.

Entonces eso plantea dos preguntas, que son: ¿Cómo se puede pasar de leyes fundamentales que tienen esa propiedad de reversibilidad a la experiencia, que drásticamente no la tiene?

Y luego, en segundo lugar, ¿por qué las leyes tenían esa propiedad cuando no sólo no es necesario describir la experiencia, sino que es una especie de vergüenza? Plantea un problema, un desafío. ¿Cómo reconciliamos esa propiedad de las leyes con la experiencia, que parece, si no contradecirla, al menos estar en tensión con ella?

Esos son dos grandes problemas, que creo que en realidad están en gran medida resueltos, pero aún así son muy fructíferos, especialmente el primero: ¿Por qué las leyes son así?

Y luego, un problema aún mayor, que (o un problema aún más misterioso y profundo es la forma en que formulamos nuestra descripción del mundo ahora) en términos de leyes que dicen cómo se desarrolla el mundo de un momento a otro, es que ¿completo?

En cierto modo parece filosóficamente insatisfactorio porque divide la descripción del mundo en dos partes. Una son las ecuaciones y la otra es el estado del mundo en un momento dado que de alguna manera tienes que inyectar para que las cosas comiencen.

ESTROGATZ: Así que veamos si entiendo esto. Las preguntas son sobre por qué las leyes tienen esta propiedad de casi reversibilidad.

WILCZEK: Si.

ESTROGATZ: Podríamos plantear la cuestión de “ecuaciones versus condiciones iniciales”.

WILCZEK: Sí Sí.

ESTROGATZ: Algunas personas sabrán que estás diciendo condiciones iniciales sin decirlo.

WILCZEK: Correcto.

ESTROGATZ: Y también existe esta jerga, el “flecha del tiempo”, acerca de, que en nuestra experiencia se siente como si el tiempo fluyera solo hacia adelante. Y dices que uno siente que tiene buena resolución. Creemos que entendemos la flecha del tiempo.

WILCZEK: Creo que sí. Es una larga historia que se ha vuelto cada vez más convincente con el tiempo. Pero creo que aparentemente hay muchas flechas del tiempo diferentes, muchas formas diferentes en las que el futuro es diferente del pasado. Ciertamente hay un fenómeno psicológico. Además, la segunda ley de la termodinámica. Te dice que las cosas se vuelven más aleatorias, hablando a grandes rasgos, pero también tiene una formulación precisa. Está la flecha de radiación del tiempo, esa radiación tiende a salir de las cosas y no entrar. Está esta flecha del tiempo asociada con la evolución de la vida. Y muchos otros que podrías inventar sobre la marcha. Dondequiera que mires, hay flechas del tiempo. Hay asimetrías entre el futuro y el pasado.

Pero creo que ahora podemos agruparlos todos en una sola flecha. Al igual que el “Anillo Único que los gobierna a todos”, hay una flecha que los gobierna a todos, y esa es la flecha cosmológica del tiempo.

Entonces, se podría decir que hemos resuelto el misterio, pero creo que sería más exacto decir que hemos reunido todos los misterios en uno, que es: ¿Por qué hubo un Big Bang en primer lugar?

A la gravedad le gusta que las cosas se agrupen, pero el universo primitivo en el momento del Big Bang en el espacio era muy, muy uniforme. Entonces la gravedad estaba fuera de equilibrio. Y lo que ha estado sucediendo desde entonces es que la gravedad lucha por restablecer el equilibrio.

Entonces la materia se expande y se enfría, y luego se agrupa y forma (eventualmente) estrellas que comienzan a liberar energía nuclear y planetas en los que las criaturas pueden evolucionar. Hay una historia muy plausible, rica en detalles, que alinea todas las flechas con esa flecha de la evolución cósmica.

ESTROGATZ: Me parece muy... ni siquiera estoy seguro de qué adjetivo le pondría a esto, pero la idea de que nuestra experiencia del tiempo fluye sólo del presente al futuro y que los huevos no se descomponen solos y ese tipo de cosas, que esto es de alguna manera ligado a la evolución de todo el universo desde su estado caliente y uniforme hasta su actual estrella grumosa, ya sabes, cargada de galaxias... Es una locura pensar que esas cosas que parecen tan remotas están afectando mis dolores de espalda ahora que soy un viejo, ¿sabes? En serio, ¿verdad? En definitiva, eso es lo que estás diciendo.

WILCZEK: Ciertamente no es una historia obvia, y sin las montañas de evidencia que se han desarrollado a lo largo de todo el curso de la ciencia moderna, sería increíble. Entonces es absolutamente asombroso.

ESTROGATZ: Si las cosas no cambiaran, como si pudiéramos imaginar un experimento mental en el que nada cambiara, ¿existiría todavía el tiempo? ¿Existe el tiempo separado de los acontecimientos? ¿O es el tiempo una especie de medida del hecho de que las cosas están cambiando?

WILCZEK: Bueno, ciertamente puedes imaginar (y de hecho, puedes construir soluciones de las leyes básicas de la física) tan consistentes con todos los principios básicos que conocemos donde no sucede nada, y t sigue siendo un ingrediente de esas ecuaciones:

ESTROGATZ: ¿Entonces un universo vacío todavía tendría tiempo?

WILCZEK: Sí, el tiempo todavía estaría en las ecuaciones. Y uno podría preguntarse, incluso en esa situación, ¿qué pasaría si se produjera una pequeña perturbación en este equilibrio universal? Y entonces el tiempo se revelaría. Así que el tiempo estaría algo latente, pero todavía parecería necesario para formular cuál es la situación. Estamos hablando de algo que es independiente del tiempo, pero que no se puede formular sin decir que hay algo de lo que podría haber dependido y que no es así.

ESTROGATZ: Ya es una respuesta interesante. Me sorprende un poco que lo digas. Quiero decir, según recuerdo, te gusta la filosofía. Creo que has estudiado un poco de filosofía, ¿verdad?

WILCZEK: Muy amateur, de una manera muy amateur. Pero en realidad he estado pensando en esto últimamente, a nivel técnico. Pero pensemos en un río, el fluir de un río. Hay dos descripciones diferentes que puedes imaginar de un río que fluye de manera muy regular.

Entonces, en una descripción, que técnicamente se llama descripción de Euler, se especificaría cuál es la velocidad del flujo en cada posición, y eso daría una descripción completa del flujo del río. Y si el flujo es regular, es posible que no pase nada. Las velocidades no cambiarían con el tiempo.

ESTROGATZ: Derecha.

WILCZEK: Sin embargo, hay otra descripción asociada al nombre de Lagrange. Es una especie de descripción interior en la que sigues el flujo de moléculas de agua individuales. Y luego esas muestras se mueven a la velocidad local. Y a medida que pasa el tiempo, están en un lugar diferente, por lo que ven una velocidad diferente. Aunque la velocidad originalmente era función de una posición, pero no del tiempo. Pero visto desde dentro, cuando sigues el flujo mismo, entonces las cosas están sucediendo.

Entonces ambas descripciones son válidas. Si llamamos universo a este río, el universo en cierto sentido no está cambiando. Pero, visto desde dentro, está cambiando. Hay mucho espacio para el desarrollo dinámico cuando estás dentro del río y te dejas llevar por la corriente.

Y creo que eso puede ser en un nivel profundo lo que está sucediendo en el universo. Si queremos tener una descripción interior (una descripción lagrangiana, a diferencia de la descripción de Euler), no es una contradicción. Es simplemente una manera diferente de mirar el mismo objeto, la misma realidad desde el interior o desde el exterior. La visión de un ser humano versus la visión de un dios.

ESTROGATZ: Quiero explorar con ustedes diferentes concepciones del tiempo en la historia de la ciencia a medida que avanzamos, digamos, de Newton a Einstein. Pero en este momento, sólo me gustaría preguntarles... y es gracioso, por supuesto, seguimos hablando del tiempo mientras discutimos el tiempo. Como digo, “en este momento les voy a hacer una pregunta sobre el tiempo”.

WILCZEK: Es difícil escapar, ¿no?

ESTROGATZ: ¡Es difícil escapar!

WILCZEK: Eso es lo que dicen. Si es una ilusión, es una ilusión bastante convincente.

ESTROGATZ: Es una ilusión muy convincente. Así que esto es lo que buscaba: que Einstein, como sabemos, estuvo muy influenciado por un científico/filósofo llamado Mach, Ernst Mach. Hablamos del número de Mach en sonido, pero es el mismo Mach. Está bien, pero entonces: Mach. ¿Estaba este tipo muy interesado en las definiciones operativas de las cosas? Entonces Einstein, sentado en la oficina de patentes, pensando en el tiempo, empieza a decir: "El tiempo es lo que miden los relojes".

Y escribes mucho sobre eso en Las Bases (Fundamentales) , y pensé que era una visión muy interesante de las cosas. Quieres, ¿puedes comentar esta idea? Por ejemplo, ¿deberíamos pensar en el tiempo como lo que miden los relojes, en lugar de una definición más nebulosa del tiempo?

WILCZEK: Bueno, creo que sí, si queremos pensar científica y fructíferamente sobre el tiempo en un nivel fundamental. Pero déjame matizarlo un poco.

ESTROGATZ: Necesita algo de desembalaje.

WILCZEK: La palabra inglesa “tiempo” cubre mucho terreno y puede usarse en diferentes sentidos, al igual que “energía”, ¿de acuerdo? Energía significa algo muy específico en el contexto de la discusión científica. Pero en el lenguaje común tiene un significado mucho más amplio que también tiene aristas confusas.

De manera similar con el tiempo, cuando digo “el tiempo es lo que miden los relojes”, me refiero al concepto científico de tiempo que es extremadamente fructífero y puede llevarse muy lejos con gran precisión. Y para entender adecuadamente esa afirmación, también hay que ampliar el concepto de qué es un reloj.

Un reloj es cualquier cosa en el mundo que cambia de alguna manera, porque las leyes se formulan en términos de cómo cambian las cosas en función de esta variable. t. Y todo cambia, y las cosas cambian de diferentes maneras. Ellos mueven. Sufren reacciones químicas. Envejecen en el sentido biológico. Y lo más destacable es que esta variable de las ecuaciones subyace a todo.

De modo que se pueden tener relojes que funcionan según principios muy, muy diferentes. Puedes tener cosas que monitoreen el movimiento de la tierra alrededor del sol. Puedes tener cosas que controlen el flujo de agua, relojes de agua. Podrías tener un reloj basado en mirar. como alguien envejece, un ser humano envejece. Ese no sería un reloj muy preciso, pero, en principio, y si profundizas en la bioquímica, se podría hacer preciso. Hay muchísimos tipos diferentes de relojes, pero todos son coherentes entre sí.

Entonces, cuando digo que el tiempo es lo que miden los relojes, eso es más que una declaración operativa. Tiene un contenido muy no trivial. Dice que todos los relojes que estén calibrados y comprendidos adecuadamente, sin importar en qué principio se basen, podrán llegar a un acuerdo consistente sobre qué hora es.

ESTROGATZ: Volveremos en seguida.

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ESTROGATZ: Bienvenido de nuevo a "La alegría del por qué".

Cambiando un poco el tema de la filosofía a la historia de la ciencia, me parece que una gran parte de la historia del éxito de la ciencia, especialmente en lo que a menudo llamamos la revolución científica del siglo XVII y posteriores, tuvo que ver con la capacidad para empezar a medir el tiempo bastante bien. Que no es casualidad que Galileo, Huygens, Newton y, ya sabes, sus sucesores existieran al mismo tiempo que se empezaron a fabricar buenos relojes de péndulo. Y que se podían entender las leyes del movimiento de una manera que habría sido difícil entenderlas antes de contar con buenos dispositivos de cronometraje.

¿Crees que eso es correcto? ¿Que... que nuestro progreso científico realmente dependía de la capacidad de medir bien el tiempo?

WILCZEK: Ciertamente ayudó. Y especialmente si se amplía la definición de tiempo para incluir el movimiento regular de los planetas, como la ley de Kepler de que los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales. Y, por supuesto, esa observación fue fundamental para la formulación de las leyes de Kepler, que junto con el estudio de Galileo sobre los péndulos y los cuerpos en caída, todo esto condujo al pináculo de la revolución científica: la formulación de Newton de la mecánica clásica y las leyes de la gravitación. Entonces, sí, todo eso se basa en gran medida en consideraciones que, en términos generales, trajeron tiempo.

ESTROGATZ: Entonces, si avanzamos rápidamente (por supuesto, siguiendo con estos juegos de palabras sobre el tiempo), avanzamos ahora hacia Einstein. En Einstein, empezamos a tener realmente cosas muy extrañas: para muchas personas, suceden cosas contrarias a la intuición.

WILCZEK: Bueno, al formular una descripción más rica de la interacción gravitacional que va más allá de la comprensión newtoniana, e incluso antes de eso, al tratar de hacer justicia a la simetría de las ecuaciones de la electrodinámica, Einstein se vio conducido a un concepto más flexible del tiempo.

Permítanme comenzar con la teoría especial de la relatividad, que históricamente fue la primera. Si estás en un laboratorio cerrado y simplemente haces experimentos dentro de laboratorios que se mueven entre sí a una velocidad constante, llegarías a las mismas leyes, sin importar cuál sea esa velocidad. Esa es la esencia de la relatividad especial. Pero para hacer eso, resulta que lo que un hombre llamaría tiempo, el otro llama una mezcla de espacio y tiempo. Es una mezcla matemáticamente simple. Es lo que llamamos una combinación lineal, pero definitivamente es una mezcla de espacio y tiempo. Entonces, esto introduce la idea de que hay cierta flexibilidad a la hora de definir qué es la hora.

Puede obtener leyes válidas de la física con el mismo contenido usando algún tiempo t o en un momento diferente, t $látex ^{prime}$ [t-prime], eso es una mezcla de t y x, Donde x es la posición. Entonces eso fue la relatividad especial.

Y luego eso fue una especie de gran sorpresa. porque Newton, por ejemplo, pensaba que el tiempo era una sola cosa. Newton era en gran medida un teólogo y pensaba que lo que hacía en su trabajo era comprender cómo trabajaba Dios. Y él pensaba que Dios, ya sabes, imponía su tiempo psicológico al mundo, creo. La idea de que pudiera haber diferentes definiciones válidas del tiempo habría sido muy ajena a Newton.

Pero eso es lo que postuló Einstein, y eso permite obtener muy buenas formulaciones de las leyes de la física y encontrar en ellas regularidades que de otro modo serían muy difíciles de encontrar.

Y luego, en la relatividad general, se vuelve aún más extraño porque permites que diferentes personas en diferentes lugares elijan sus propias opciones. t versión, cuál de estos tiempos elegir. Eso se llama invariancia local de Lorentz. Cada persona puede elegir su propia combinación de espacio y tiempo a utilizar. Y hay que formular las ecuaciones de tal manera que permitan estas elecciones. Tienen lo que se llama simetría. Aunque la formulación de las ecuaciones será muy diferente si las personas toman decisiones diferentes, su contenido será el mismo. Y sólo ecuaciones muy especiales tienen esa propiedad.

Y Einstein, en una increíble hazaña de genio, pudo derivar, a partir de ese principio, una teoría mejorada de la gravedad. El tiempo se fusiona con el espacio y todo el espacio-tiempo puede curvarse. Esos efectos son muy, muy pequeños a escala de laboratorio. Pero cuando se habla de escalas macroscópicas, la escala de la Tierra y el campo gravitacional de la Tierra, o el universo, o en condiciones muy extremas, como donde hay concentraciones muy vastas de masa que curvan el espacio en los agujeros negros. Entonces cobran vida formas de tiempo más flexibles, maleables o incluso licuadas.

ESTROGATZ: Mmm. Quiero decir, hay muchas pruebas de relatividad, experimentos de llevar relojes atómicos en aviones. Si la gente no ha escuchado estas cosas que acabas de mencionar, probablemente sonará bastante fantástico. Pero tenemos evidencia muy buena y sólida de que todas son ciertas. incluyendo incluso los dispositivos GPS que utilizamos en nuestros coches. Ya sabes, quiero decir, si la relatividad general y especial, si no tuviéramos en cuenta esas...

WILCZEK: Bueno, el GPS no funcionaría, porque es muy importante obtener la hora exacta en el GPS. En el funcionamiento del sistema GPS, se utiliza una sincronización muy precisa para inferir distancias, basándose en el hecho de que la velocidad de la luz es una constante universal. Estoy simplificando demasiado, pero esto es básicamente la verdad, sí.

Y debido a que la velocidad de la luz es muy, muy grande en comparación con las velocidades cotidianas, errores muy pequeños en la medición del tiempo se reflejan en cambios significativos en la distancia. Entonces, si cometes pequeños errores en cómo tratas el tiempo, se magnifican hasta convertirse en errores mucho mayores, errores importantes en el espacio. Por lo tanto, hay que ser muy, muy preciso en el tratamiento del tiempo para que el GPS sea un sistema útil.

ESTROGATZ: Bien, entonces el hecho de que los satélites están en lo alto, donde el campo gravitacional es más débil. Ya sabes, hay todos estos satélites que son parte del sistema GPS y se mueven bastante rápido allí arriba. Todas esas cosas deben tenerse en cuenta y corregirse, y creo que es un gran ejemplo de cómo, ya sabes, podrías pensar que nuestro Einstein se trata solo de agujeros negros o de todo el universo, pero...

WILCZEK: Bueno, es realmente notable que si nos remontamos al artículo original de Einstein sobre la relatividad especial, él habla de sincronizar y correlacionar diferentes estaciones, si se quiere, para que puedan ponerse de acuerdo sobre la definición de espacio y tiempo. Y con un poco de sentido del humor, se puede ver que lo que describe allí es el sistema GPS.

ESTROGATZ: Wow.

WILCZEK: Ya sabes, personas que se mueven con varillas y relojes y usan la velocidad de la luz como forma de sincronizar y luego medir la distancia. Es exactamente... es el sistema GPS, ¿verdad?

ESTROGATZ: Oh, nunca pensé en esto. Hay tantas cosas sobre las que quiero preguntarte. ¿Qué tal la materia oscura? Sé que es uno de tus favoritos. Escuchemos sobre eso. ¿Qué tiene que ver la materia oscura con el tiempo?

WILCZEK: Lógicamente, tiene, en el mejor de los casos, una tenue conexión con el tiempo, pero es una historia muy interesante, muy emocionante y en la que estoy muy involucrado en este momento. Entonces la materia oscura es la observación de que hay toda una red de fenómenos en los que parece que hay más gravedad, más fuerza gravitacional de la que podemos atribuir a la presencia de materia.

Parece que podría ser un nuevo tipo de partícula que interactúa muy, muy débilmente con los tipos de materia con los que hemos estado tratando durante décadas pero que aún así ejerce gravedad. Y creo que sé lo que es, y está surgiendo una especie de consenso de que es una buena idea. algo llamado axiones. Y ahora, por fin, llega la conexión con el tiempo.

Los axiones se introdujeron en la física no como una forma de generar materia oscura, sino como una forma de abordar la extraña propiedad de las leyes: que son casi iguales o tienen casi el mismo contenido si se cambia la dirección del tiempo. Entonces, aunque la experiencia macroscópica no se comporta de esa manera, las leyes microscópicas sí se comportan de esa manera.

¿Por qué? Tenemos una historia muy bonita al respecto.

Los principios de la relatividad y la mecánica cuántica y las profundas simetrías del modelo estándar (las llamadas simetrías de calibre que gobiernan la esencia de las otras fuerzas) restringen poderosamente las interacciones que la materia puede tener. Entonces, si suponemos que esos principios son correctos, obtenemos poderosas restricciones a las leyes de la física.

Y resulta que, como consecuencia casi accidental de esas restricciones, las leyes se aplican casi de la misma manera hacia adelante y hacia atrás en el tiempo. Así que ese es un tremendo triunfo de la comprensión teórica.

Pero aún no está terminado. Y hay una interacción que es consistente con las leyes fundamentales, los principios fundamentales, debería decir, que obedecería a todos esos principios, pero no sería reversible en el tiempo. Y se ha descubierto que esa interacción también es muy, muy pequeña.

Entonces, para entender esto de manera profunda, la idea principal es introducir otro gran principio. Esto es algo llamado Simetría de Peccei-Quinn después de los físicos que lo introdujeron.

Entonces algunos de nosotros nos dimos cuenta de que, como consecuencia de este nuevo principio, hay una predicción de que tiene que existir un nuevo tipo de partícula que yo llamo axión, que tiene propiedades absolutamente notables. Se predice que interactuará muy, muy débilmente con la materia ordinaria. Y luego nos damos cuenta de que si se ejecutan las ecuaciones a lo largo del Big Bang, se produce de la manera correcta para producir la materia oscura que los astrónomos habían observado.

Es muy alentador, por decir lo menos, que aborde automáticamente este otro problema cosmológico. Y lo maravilloso que ha sucedido en las últimas décadas (pero especialmente ahora a un ritmo acelerado) es que es posible diseñar experimentos que los detecten si están ahí fuera.

Los experimentos son muy difíciles. Es como el problema de detectar neutrinos, pero más difícil; tal vez una vez que aprendamos los trucos correctos, ya no parezca tan difícil. Pero esos experimentos se están montando. Sabremos mucho más dentro de cinco a diez años.

ESTROGATZ: Me gusta que termines nuestro programa aquí con esa mención de cinco a 10 años porque quiero concluir con algún tipo de nota, ojalá, conmovedora o emotiva, de que gran parte del trabajo por el que eres especialmente conocido, que obtuviste Premio Nobel por, fue al comienzo de su carrera. ¿No sería maravilloso si en cinco a diez años se midieran estos axiones y se descubriera que son los correctos?

WILCZEK: Me alegraría el día. Espero que no sea el final de mi carrera, pero definitivamente me alegraría el día.

ESTROGATZ: Bueno, estoy muy emocionado de haber podido hablar contigo de nuevo, Frank. Por eso hemos estado hablando con el físico teórico Frank Wilczek sobre el misterio y la belleza del tiempo. Frank, muchas gracias por estar con nosotros hoy.

WILCZEK: Gracias. Es un honor y un privilegio, como dicen.

[Reproducciones temáticas]

ESTROGATZ: Gracias por su atención. Si estás disfrutando de “The Joy of Why” y aún no estás suscrito, presiona el botón suscribir o seguir donde estás escuchando. También puedes dejar una reseña del programa. Ayuda a las personas a encontrar este podcast.

“La alegría del por qué” es un podcast de Quanta revista, una publicación editorial independiente apoyada por la Fundación Simons. Las decisiones de financiación de la Fundación Simons no influyen en la selección de temas, invitados u otras decisiones editoriales en este podcast o en Quanta revista.

“La alegría del porqué” es producida por Producciones PRX. El equipo de producción está formado por Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler y Merritt Jacob. La productora ejecutiva de PRX Productions es Jocelyn Gonzales. Morgan Church y Edwin Ochoa brindaron asistencia adicional.

Desde Quanta revista, John Rennie y Thomas Lin brindaron orientación editorial, con el apoyo de Matt Carlstrom, Samuel Velasco, Nona Griffin, Arleen Santana y Madison Goldberg.

Nuestro tema musical es de APM Music. A Julian Lin se le ocurrió el nombre del podcast. El arte del episodio es de Peter Greenwood y nuestro logotipo es de Jaki King y Kristina Armitage. Un agradecimiento especial a la Escuela de Periodismo de Columbia y a Bert Odom-Reed de Cornell Broadcast Studios.

Soy su anfitrión, Steve Strogatz. Si tiene alguna pregunta o comentario para nosotros, envíenos un correo electrónico a GME@dhr-rgv.com. Gracias por su atención.