La pregunta, tal como está formulada, puede sonar un poco ingenua para muchos (¡lo siento, no quiero decir que falte al respeto al interrogador!) Pero encapsula un rompecabezas profundo en física y, por lo tanto, es extremadamente interesante.
La segunda ley de la termodinámica, a menudo considerada como una de las más fundamentales en el funcionamiento de este universo, establece que la energía fluye en una determinada dirección. En el caso de la energía térmica, se irradia de fuentes calientes a ambientes fríos. La energía térmica nunca puede fluir de frío a calor (sin aumentar la entropía en el proceso).
Pero vamos a los extremos para ver qué puede significar o implicar esto. Muchos de ustedes pueden haber leído o escuchado sobre “el escenario de la muerte por calor” del universo. Si el universo sigue expandiéndose más y más, como parece que lo hará, llegará un momento en que cualquier fuente radiante (más cálida) se volverá cada vez más distante entre sí. De hecho, cualquier estructura como las estrellas, todas las cuales ya morirán y, por lo tanto, estarán muy frías, los planetas, etc. se diluirán tanto, se alejarán entre sí, que la transmisión efectiva de energía entre ellas puede implicar distancias cosmológicamente enormes.
- ¿Qué evento crees que causó que el universo comenzara a expandirse?
- ¿Podemos saber la posición exacta y la energía de una partícula al mismo tiempo?
- Si estuviera midiendo la masa en reposo de una partícula usando una balanza de cocina de primavera (finja que es sensible), ¿vería un observador en movimiento la partícula empujando más fuerte en la balanza?
- Si una partícula y su antipartícula se aniquilan para crear 2 fotones, ¿cómo cada fotón luego crea otra partícula y su antipartícula? ¿No necesitaría el fotón ganar energía para permitir que esto suceda (si es así, cómo)?
- Si se encontraran pruebas de fotones con masa, ¿lo aceptaría alguna vez la comunidad de física científica?
La pregunta es entonces, digamos que tenemos un cuerpo que todavía tiene una temperatura de 10 K, y todo su entorno a su alrededor durante 100 años luz en todas las direcciones está completamente vacío, apenas a 0 K, pero más allá de esos 100 años luz hay todavía alguna estructura o cuerpo con una temperatura de 3 K. En principio, la física convencional nos dice que, independientemente de la gran distancia entre los objetos, el que tiene una temperatura de 10 K irradiará fotones térmicos hacia el cuerpo más frío con una temperatura de 3 K que se encuentra a 100 años luz de distancia. El calor fluye de cálido a frío hasta que todas las temperaturas se igualan, ¿verdad?
Pero el enigma es, ¿cómo sabe un cuerpo “aquí y ahora con una temperatura de 10 K” que a 100 años luz de distancia se encuentra otro cuerpo con una temperatura más baja, de solo 3 K, y que aún puede irradiar fotones térmicos? Porque si ese cuerpo de temperatura más baja no existiera, nuestro cuerpo de 10 K no podría irradiar esos fotones. De alguna manera, el cuerpo aquí y ahora “debe ser capaz de saber” que lejos, muy lejos, hay algo más frío para que pueda irradiar esos fotones.
Pero según la relatividad general, no hay forma de que un cuerpo “aquí y ahora” pueda conocer las propiedades de un cuerpo a 100 años luz de distancia, excepto al esperar 100 años. Según GR, parece que nuestro cuerpo radiante solo podría saber que puede emitir un fotón al esperar 100 años y recibir información sobre la temperatura de ese cuerpo distante.
Y, sin embargo, no inferimos tales demoras, parece que los cuerpos calientes simplemente “saben” que pueden irradiar fotones térmicos, sin necesariamente tener que saber que en algún lugar, arbitrariamente lejos, habrá un receptor más frío para absorber esos fotones. .
Quizás valga la pena mencionar que dentro de la Mecánica Cuántica hay una Interpretación que maneja con éxito este acertijo, la Interpretación Transaccional de John Cramer, en la cual ocurre un evento de emisión solo si hay una “confirmación de recibo del futuro”. Con esto no pretendo apoyar especialmente esta Interpretación, solo pensé que valía la pena mencionarla.