La relatividad general no viola la simetría de CPT. Las ecuaciones de campo son simétricas en el tiempo de una manera directa. Hay una solución de tiempo invertido para las soluciones de agujeros negros a la relatividad general, y se llama un agujero blanco. Entonces, la pregunta es ¿por qué hay (aparentemente) agujeros negros pero no agujeros blancos? Este tipo de pregunta de la flecha del tiempo parece ser bastante difícil incluso para los profesionales en el campo (que no lo soy). Sin embargo, por lo que he leído, esto generalmente se explica por la misma flecha termodinámica del tiempo que se usa para explicar muchas otras cosas, como por qué no vemos fragmentos de cerámica que se unen de repente en tazas de té y saltan a los estantes, mientras que a veces vemos que las tazas de té se caen de los estantes y se rompen.
La flecha del tiempo generalmente se explica en términos de entropía. Hubo por alguna razón un estado de entropía menor en el Big Bang. O esto es solo una ley fundamental de la naturaleza o es cierto debido a algunas leyes fundamentales. Para ser de baja entropía, el estado necesita tener mucha información al respecto que sea parte de su estado macroscópico. Ser una taza de té, por ejemplo, es información macroscópica sobre el sistema. Te dice que muchos de los átomos de ciertos elementos están muy cerca, lo que es una tonelada de información sobre sus posiciones. Suponiendo por un momento que las leyes de la naturaleza son deterministas, el hecho de que haya una taza de té en un momento determinado es equivalente a la información sobre el estado del sistema en cualquier otro momento, pero no es información sobre el estado macroscópico del sistema. Si hiciéramos algunos fragmentos de cerámica que fueran macroscópicamente iguales a una versión invertida en el tiempo de una taza de té rota, es casi seguro que no se volverán a montar espontáneamente en una taza de té. Para que se vuelva a ensamblar espontáneamente, el estado tendría que hacerse lo mismo que la inversión del tiempo de la taza de té rota hasta un grado imposible de detalle.
El universo inmediatamente después del Big Bang estaba en un estado de entropía más bajo por alguna razón. Supongo que podría ser solo una ley de la naturaleza o una consecuencia de alguna ley de la naturaleza. En cualquier caso, existen muchas cosas que tienen una entropía relativamente baja (como las tazas de té). Parece que no hay un mecanismo comparable por aquí para organizar que el estado futuro del universo se convierta en una entropía más baja que el estado si el universo ahora. Parece tan poco natural que el futuro estado del universo esté limitado que es difícil pensar en ello. Pero algunas personas (por ejemplo, Hawking) han imaginado que uno podría tener una ley de la naturaleza similar que obliga al universo a tener un estado de baja entropía en una gran crisis, y que esto causaría lo que ahora es poco probable (las tazas de té se ensamblan espontáneamente) eventualmente empezar a ocurrir Es solo que no tenemos evidencia de que este sea el caso. Cualquiera que sea la explicación final, para los estados de baja entropía aumentar la entropía parece ser la regla.
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Aparentemente, un agujero negro puede evaporarse debido a la radiación de Hawking. La versión invertida en el tiempo de esto sería la formación de agujeros blancos por una implosión de radiación muy parecida a la radiación de Hawking pero convergiendo en el acto. Para hacerlo crecer, entonces tendrías más radiación de Hawking convergiendo sobre él. Esto se parece mucho al ensamblaje espontáneo de una taza de té. Parece plausible que este proceso sea realmente permitido por la naturaleza, pero parece poco probable de la misma manera esencial. El agujero blanco es una solución inestable; si mientras lo formamos, nos resbalamos solo un poquito, en lugar de formar un agujero blanco formaríamos un agujero negro. La existencia de un agujero negro muy pequeño a la vez puede asegurar que un cierto patrón de radiación exista más tarde, pero lo contrario (la radiación ideada para formar un pequeño agujero blanco) parece no tener nada más allá de la mera posibilidad teórica.
Tenemos algunos otros ejemplos de la flecha del tiempo en física. El campo electromagnético de una partícula cargada que se hace oscilar tiende a ser ondas que salen de la partícula. Si invierte el tiempo en este proceso, obtiene una solución en la que hay ondas que convergen sobre la partícula y ejercen una fuerza sobre ella que tiene una curiosa correlación con la forma en que se agita. Es la flecha del tiempo lo que hace que un proceso sea más probable que el otro. Las estrellas tienden a sufrir fusión e irradiar energía (en lugar de ser lugares donde la radiación converge y provoca la fisión de helio en hidrógeno), lo cual es un hecho relacionado.
Recomendaría el libro de Zeh La base física de la flecha del tiempo y para esta pregunta en particular también su artículo https://arxiv.org/ftp/arxiv/pape….
