21/06/2021

Por qué tu conciencia depende del Universo temprano de baja entropía

Por extraño que parezca, tu gemelo inverso en el tiempo es físicamente posible.

Merlín recordó el futuro y anticipó el pasado. Benjamin Button ha envejecido al revés. Estas cosas son difíciles de imaginar, pero imagina algo aún más extraño: alguien cuya vida es como la tuya, pero interpretada completamente al revés, cuadro por cuadro. Merlín y Button caminan y hablan con normalidad. Por el contrario, si te grabas y lo reproduces al revés, verás a alguien que camina hacia atrás (sin resbalar) y habla al revés (sin resbalar). ¿Cómo sería ser una criatura así, un genuino gemelo inverso en el tiempo? ¿Un gemelo así se sentiría lo mismo que sentirías tú si el resto del mundo corriera al revés? ¿Tendría alguna experiencia? ¿Y por qué importa?

Creo que tu gemelo inverso en el tiempo no experimentaría nada en absoluto. Este argumento revela algo importante sobre ti. O estamos pensando mal en las leyes de la naturaleza, o tu propia conciencia no es intrínseca a lo que sucede dentro de tu cabeza. De hecho, tu conciencia es tan extrínseca como podría ser cualquier cosa: involucra constitutivamente a todo el cosmos. En particular, el Universo temprano no es solo parte de la historia de cómo llegaste aquí; es parte de quien eres.

Por extraño que parezca, tu gemelo inverso en el tiempo es físicamente posible. Es decir, las leyes de la física no lo descartan. Como generalmente las entendemos, las leyes relevantes de la física son simétricas en lo que respecta a la inversión en el tiempo, lo que significa que si tienes una grabación de video de un sistema que evoluciona con el tiempo, no importa qué extremo etiquetes como 'comienzo' y cual otro como 'final'; si el video es consistente con las leyes reproducidas de una manera, también es consistente con las reproducidas de la otra. Entonces, existe una pregunta legítima de por qué no encontramos gemelos con tiempo inverso en la vida real.

La respuesta es, debido a la segunda ley de la termodinámica: la ley que establece que la entropía aumenta. La entropía es la medida del desorden de un sistema, como el desorden de tu habitación. Cuanto más desordenada esté la habitación, mayor será la entropía. La segunda ley básicamente dice que tu habitación se volverá más desordenada, no más limpia, a medida que pase el tiempo.

La entropía desempeña un papel al explicar la mayoría o todas las formas en que las dos direcciones del tiempo (pasado a futuro y futuro a pasado) difieren entre sí. Los castillos de naipes tienden a colapsar espontáneamente; los montones de cartas no tienden a construirse espontáneamente en casas. En verano, los cubitos de hielo tienden a derretirse, pero el agua tibia no tiende a formarse espontáneamente en cubitos de hielo. Estas son diferentes expresiones del hecho de que la entropía aumenta a medida que "la flecha del tiempo" viaja en la dirección del pasado al futuro (y, en consecuencia, disminuye si viaja en la dirección del futuro al pasado).

Lo curioso es que esta asimetría de entropía no sigue las leyes de la física como las entendemos habitualmente (excepto por algunas peculiaridades sobre la descomposición de partículas, que podemos eliminar cuando revertimos los videos). Si un video de un castillo de naipes colapsando presenta una escena que es compatible con las leyes, entonces ese video reproducido en rebobinado, de una pila de cartas saltando espontáneamente a una torre balanceada, también lo hace (con detalles cuánticos adecuadamente editados).

¿De dónde viene la asimetría de la entropía?

Mundos como el nuestro probablemente llegaron descendiendo espontáneamente del equilibrio, no ascendiendo desde una entropía mucho más baja.

La respuesta comienza con las estadísticas. Hay muchas más formas para que una habitación esté desordenada que para que esté limpia. Piense en ello como un principio de Anna Karenina: para cada forma de que todo esté en su lugar, hay muchas formas de que algunas cosas estén fuera de lugar.

Como Ludwig Boltzmann y otros notaron por primera vez a fines del siglo XIX, podemos usar esta asimetría entre orden y desorden para mostrar que casi todas las trayectorias de sistemas que no están en equilibrio (eso significa: sistemas que aún no están desordenados al máximo) conducen bastante directamente hacia el equilibrio desorden) a medida que pasa el tiempo.

Pero hay un inconveniente. Como señaló el contemporáneo de Boltzmann, Johann Josef Loschmidt, la derivación estadística es neutral en cuanto a si evolucionamos en el tiempo hacia adelante o hacia atrás. Podemos deducir que casi todas las trayectorias de mundos que se parecen al nuestro en este momento conducen al equilibrio en la dirección del pasado al futuro (lo cual es bueno) pero también, por la misma razón, en la dirección del futuro al pasado (que es un problema). El problema, en otras palabras, es que si nuestro razonamiento estadístico es correcto, es mucho más probable que mundos como el nuestro hayan llegado a su estado actual al descender espontáneamente del equilibrio (por ejemplo, formarse aleatoriamente a partir del polvo) que al elevarse de un estado de entropía mucho más baja (como sugieren nuestros fósiles y recuerdos y las principales teorías de la astrofísica).

Hay mucha controversia sobre a dónde ir a partir de aquí. Pero hay un caso convincente de que lo que tenemos que hacer es considerar que es una ley, o de alguna manera inevitable, en lugar de una mera coincidencia, que hace mucho tiempo la entropía del Universo era muy baja. (David Albert, que expone este caso en su libro Time and Chance, llama a esto la hipótesis del pasado). Por supuesto, el argumento estadístico no implica que sea imposible que un mundo como el nuestro comience con una entropía muy baja, sólo que sería una casualidad colosal. Necesitamos la hipótesis del pasado (o alguna otra historia) no solo para que se haga realidad que la entropía ha estado aumentando todo el tiempo (y por lo tanto comenzó baja), sino más bien, para poder decir por qué esta no es una secuencia extrañamente sorprendente, de coincidencias masivas.

Para ver cómo funciona la hipótesis del pasado, supongamos que vemos una pila de cartas que se ensambla espontáneamente en la mitad inferior de un castillo de naipes en el tiempo t1. Esto sería un golpe de suerte colosal. ¿Qué podría explicarlo? Supongamos ahora que sabemos que las cosas se ponen aún más extrañas: la pila continuará ensamblándose para que sea un castillo de naipes completo dentro de unos momentos, en el tiempo t2. ¿Tiene que explicar lo que hemos visto hasta ahora? No. Esto es como decir "La razón por la que un rayo te golpeó dos veces es porque en unos minutos te habrá golpeado cinco veces". No se puede explicar una casualidad señalando que es parte de una casualidad aún mayor.

Pero, ¿qué pasa si de alguna manera es inevitable, es decir, determinado por la ley: una restricción sobre las posibles soluciones, que esta pila sea un castillo de naipes completo en el tiempo t2? Luego tenemos el comienzo de una explicación (aunque peculiar) de la actividad espontánea de las tarjetas en el tiempo t1: las tarjetas están haciendo lo que tienen que hacer en t1 para cumplir con la restricción en t2. La hipótesis pasada da lugar a explicaciones de esta forma. Nuestro Universo está obligado a asumir una baja entropía en el pasado distante, y podemos entender la caída confiable en la entropía, al observar las trayectorias en la dirección del futuro al pasado, mientras el Universo hace lo que tiene que hacer para cumplir con esta restricción. Pero esto solo funciona como una explicación si el estado de baja entropía es realmente una restricción que el Universo tiene que cumplir, y no solo una casualidad que clama por una explicación por derecho propio.

En resumen, las estadísticas sugieren que la evolución fuera del equilibrio nunca es estable o normal ni es de esperar en ninguna dirección temporal. Pero esto deja abierto que agreguemos más leyes o restricciones que especifiquen que la entropía tiene que ser muy baja en ciertos momentos y lugares especiales (por ejemplo, cerca del Big Bang). Entonces, el comportamiento de algunos sistemas que involucran una caída sostenida en la entropía puede ser estable o normal o esperable, pero solo en la medida en que esa caída en la entropía ascienda a que el sistema haga lo que tiene que hacer para cumplir con la ley especial.

Si el materialismo es cierto, ciertas características del Universo temprano son constitutivamente parte de su conciencia.

¿Qué tiene esto que ver con nosotros? Nuestros cuerpos y cerebros están llenos de procesos que evolucionan desde el equilibrio hacia el pasado. Estos procesos son estables, pero solo porque evolucionar hacia una entropía baja en la dirección del futuro al pasado es lo que los sistemas tienen que hacer para cumplir con la restricción de la entropía baja en el Universo temprano. Nuestros gemelos de tiempo inverso, por el contrario, estarían llenos de procesos que evolucionan desde el equilibrio hacia el futuro, y no hay ninguna restricción especial que lo requiera, por lo que su existencia sería una aberración salvaje e inestable, como sugieren nuestros principios estadísticos.

Pero ¿cómo nos enseña esto algo sobre la experiencia? Incluso si la conciencia no es solo una forma de computación, casi todos los análisis (fisicalistas, funcionalistas, dualistas) dirán que la conciencia depende de la computación: surge en un sistema solo cuando ese sistema realiza procesos con una estructura computacional. Aquellos que dicen que la conciencia es reducible a sus constituyentes materiales agregarán que esta estructura computacional es parte de lo que es para que estos estados sean conscientes, mientras que los dualistas podrían decir que la relación en cuestión es de correlación o causalidad más que de constitución.

¿Qué es un proceso con estructura computacional? Es un proceso con una relación confiable o estable entre cosas que podemos considerar como entradas, como estados internos del sistema y como salidas. Tiene que ser al menos bastante probable que si se repite la configuración (mismos estados internos, mismas entradas) obtendrá las mismas salidas. De lo contrario, el proceso es de fluctuación aleatoria en lugar de ser un proceso de cálculo.

Los procesos que van en contra de la corriente de la entropía, como pilas de cartas que se ensamblan espontáneamente en casas de naipes, no son confiables en absoluto: son excepcionalmente improbables. Es por eso que no conocemos a personas que viven al revés: la vida de tu gemelo al revés en el tiempo, para reproducir realmente tu vida al revés, tendría que ser una secuencia fantásticamente improbable de coincidencias masivas compuestas de un momento a otro.

Entonces, los procesos mentales de tu gemelo inverso en el tiempo no serían lo suficientemente estables para calificar como computacionales, y eso descalifica que sean conscientes. Es tentador pensar que de alguna manera podemos evaluar la estructura computacional localmente, independientemente de qué final del proceso se encuentre en el pasado objetivo y cuál en el futuro objetivo. Pero eso es como decir que podemos describir un proceso con una pila de cartas en un extremo y un castillo de naipes en el otro como predecible o increíblemente improbable, sin saber cuál fue el estado inicial y cuál el estado final. No podemos. Un proceso en el que la entropía de un sistema cae sustancialmente en una dirección temporal puede ser perfectamente normal o increíblemente improbable, dependiendo de si existe una restricción especial de que la entropía sea baja en algún lugar del camino en la dirección relevante. Pero si existe tal restricción y dónde se ubica en relación con el proceso en cuestión, evidentemente no es un asunto local,

Las transiciones entre las partículas en tu cerebro de un momento al siguiente implementan cálculos solo debido a cómo están relacionadas con una condición extraña en el estado de entropía del Universo temprano. Mantener las cosas locales fijas pero cambiar la relación con el Universo temprano (reproduciendo el proceso hacia atrás) tendrá como resultado algo que no implementa ningún cálculo a nivel macro en absoluto. Pero si el materialismo es cierto, implementar la computación es parte de lo que es ser consciente. Entonces, si el materialismo es cierto, ciertas características del Universo temprano son constitutivamente parte de su conciencia. E incluso si el materialismo es falso, esas características siguen siendo parte constitutiva del correlato material de su conciencia. Algunos consideran controvertido que tu mente pueda extenderse al entorno local.

Por Jonathan Simon, profesor asistente en el departamento de filosofía de la Université de Montréal

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