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Mario Castagnino Juan José Sanguineti TIEMPO y UNIVERSO Una visión filosófica y científica La problemática del tiempo se plantea con singular vigor en el actual pensamiento filosófico y científico. El hombre en nuestra época ha adquirido una conciencia creciente de la importancia del tiempo en su vida y en todo el universo. Este libro afronta el tema uniendo las perspectivas de la física y de la filosofía, sin omitir algunos esbozos teológicos. Este carácter interdisciplinar contribuye especialmente a su originalidad. Sus páginas se dirigen a toda persona interesada en los problemas de la filosofía y la cosmología. No exige conocimientos científicos especializados y constituye además una buena introducción actualizada al panorama de la física actual. Sus lectores podrán entrever los vastos horizontes metafísicos y antropológicos que acompañan al tema del tiempo y del universo. Los grandes interrogantes afrontados -dirección irreversible del tiempo, unificación de las ciencias, tiempo físico e histórico, eternidad- conducen a una profundización notable en la comprensión del hombre y del mundo, en su plurivalente despliegue temporal, desde su origen y evolución hasta el panorama de su destino definitivo. En este despliegue está en juego nuestra existencia. Mario Castagnino es Doctor en Ciencias Matemáticas por la Universidad de Roma y en Física por la Universidad de París. Actualmente es catedrático de Física de campos y partículas en la Universidad de Buenos Aires, miembro de la Academia Argentina de Ciencias e Investigador superior en el Consejo Nacional de la Investigación Científica. Miembro visitante del Imperial College de Londres y de la Universidad Libre de Bruselas, fue también profesor visitante en las Universidades de Roma, Milwaukee y Autónoma de Méjico. Ha publicado unos 200 trabajos en las principales revistas internacionales de Física. Juan José Sanguineti reside habitualmente en Roma y es Doctor en Filosofía y Letras por la Universidad de Navarra. Es catedrático de Filosofía de la Naturaleza y de la Ciencia en la Facultad de Filosofía de la Universidad Pontificia de la Santa Cruz (Roma), de la que es actualmente Decano. Es profesor visitante en las Universidades Austral y Católica Argentina (Buenos Aires). Ha publicado unos 50 artículos y 11 libros, entre los cuales están La filosofia del cosmo in Tommaso d'Aquino (Milán 1986), Ciencia y modernidad (Buenos Aires 1988), Ciencia aristotélica y ciencia moderna (Buenos Aires 1991) y El origen del universo (Buenos Aires 1994). Indice temático PROLOGO Primera parte EL TIEMPO DE LA NATURALEZA EN LA PERSPECTIVA FILOSÓFICA Juan José Sanguineti Capítulo I El tiempo natural 1. Introducción 2. Tiempo y devenir: el aspecto ontológico 3. Tiempo natural y tiempo como medida objetiva 4. El tiempo de la conciencia 5. Presente y actualidad 6. Simultaneidad 7. La unidad del tiempo 8. El presente perceptivo 9. Tiempo natural humano y tiempo cósmico universal 10. El instante 11. Tiempo cíclico y tiempo lineal 12. Apertura y dirección del tiempo 13. Las características del tiempo natural Capítulo II Filosofía del tiempo y concepción física 1. Tiempo, eternidad y ciclos en los antiguos 2. Tiempo y eternidad en los autores cristianos 3. La medida del tiempo 4. El tiempo en la física clásica 5. El tiempo en la física de la relatividad: aspectos filosóficos 6. La teoría causal del tiempo 7. La termodinámica y la dirección del tiempo 8. El problema filosófico de la asimetría del tiempo 9. El atemporalismo 10. La orientación temporalista 11. Diversos significados de la dirección temporal 12. Pluralidad y unidad de las flechas temporales en la física 13. El tiempo en la física cuántica 14. La cosmología y la dirección global del tiempo 15. Sobre el inicio absoluto 16. La posibilidad del inicio: las cosmologías cuánticas 17. Algunas conclusiones Capítulo III El tiempo el hombre 1. El tiempo organizado de la vida 2. El sentido histórico de la existencia humana en la cultura y en la Biblia 3. El tiempo existencial 4. Tiempo, eternidad, ser Segunda parte EL TIEMPO EN LA FÍSICA Mario Castagnino Introducción: Métodos y objetivos de la física Capítulo I Las propiedades del tiempo 1. 1. Definición o introducción del tiempo: ALM y NT 1. 2. Asimetría temporal, dirección o flecha del tiempo 1. 3. Otras propiedades del tiempo Capítulo II La mecánica clásica (NT, convencional) 2.1. Los fenómenos de la mecánica clásica 2.2. Las leyes de la mecánica clásica 2.3. La mecánica analítica 2.4. Los tres cuerpos, la catástrofe de Poincaré, el caos y el teorema KAM 2.5. El método NT en la mecánica clásica 2.6. La asimetría convencional del tiempo en la mecánica clásica Capítulo III El electromagnetismo (NT, substancial) 3.1. Los fenómenos del electromagnetismo 3.2. Las leyes de Lorentz y Maxwell 3.3. Tiempo NT y flecha substancial en el electromagnetismo Capítulo IV La termodinámica fenomenológica (NT, substancial) 4.1. Los fenómenos de la termodinámica fenomenológica 4.2. Las leyes de la termodinámica fenomenológica 4.3. Tiempo NT y flecha substancial Capítulo V Mecánica estadística clásica (NT, substancial) 5.1. Los fenómenos de la mecánica estadística clásica 5.2. Las leyes de la mecánica estadística clásica 5.3. La jerarquía del caos. El teorema de Lasota y Mackey. La transformación del panadero 5.4. Los sistemas globales ramificados o redes de Reichenbach 5.5. La escuela del coarse graining o escuela gnoseológica 5.6. La escuela de la irreversibilidad intrínseca de la dinámica restringida o escuela ontológica 5.7. El tiempo NT de la mecánica estadística clásica. Asimetría substancial Capítulo VI Mecánica cuántica (NT, substancial) 6.1. Los fenómenos de la mecánica cuántica 6.2. Leyes de la mecánica cuántica 6.3. Tiempo NT y asimetría substancial 6.4. Críticas a la formulación habitual de la mecánica cuántica 6.5. Las experiencias de scattering, los estados cuánticos inestables y los diagramas de Bohm Capítulo VII Mecánica estadística cuántica (NT, substancial) 7.1. Los fenómenos de la mecánica estadística cuántica 7.2. Leyes 7.3. Mecánica estadística cuántica irreversible 7.4. Decoherencia, correlaciones y el límite clásico. El gato de Schrödinger 7.5. El cuerpo negro 7.6. Tiempo NT y asimetría substancial Capítulo VIII La relatividad especial (ALM, convencional) 8.1. Los fenómenos de la relatividad especial 8.2. Leyes 8.3. El espacio de Minkowski 8.4. El tiempo ALM de la relatividad especial 8.5. Asimetría convencional Capítulo IX Teoría cuántica relativista (ALM, substancial) 9.1. Partículas e interacciones fundamentales 9.2. Teorema CPT y asimetrías fundamentales 9.3. Tiempo ALM y flecha substancial Capítulo X Relatividad general (ALM, convencional) y cosmología (ALM, substancial) 10.1. La gravitación 10.2. Leyes de la relatividad general 10.3. El tiempo ALM de la relatividad general 10.4. Modelos de universo. La ecuación de Friedmann. Universo de radiación y de materia 10.5. Historia térmica e imagen del universo 10.6. Flecha convencional de la relatividad general y flecha substancial cosmológica 10.7. La inestabilidad y la ecuación de Einstein. La brecha de entropía cosmológica 10.8. Coordinación de las flechas temporales Capítulo XI Teoría de campos en el espacio-tiempo curvo (ALM, substancial) 11.1. Los fenómenos de la teoría de campos en el espacio-tiempo curvo 11.2. Leyes 11.3. Tiempo ALM y asimetría temporal substancial 11.4. El diagrama de Bohm-Reichenbach del universo 11.5. El estatuto del presente en la física 11.6. La flecha psicológica del tiempo Capítulo XII Gravedad cuántica y cosmología (ALM, substancial) 12.1. El ámbito de la gravedad cuántica 12.2. Leyes 12.3. La elección de la aguja de nuestro reloj 12.4. El tiempo probabilístico 12.5. La decoherencia y el tránsito al universo clásico 12.6. Tiempo ALM y asimetría substancial 12.7. Visión conclusiva Bibliografía Figuras PROLOGO Este libro contiene una investigación sobre el tiempo en la perspectiva de la filosofía y de la física. La importancia del diálogo entre las ciencias y la filosofía hoy es reconocida por todos, pues las primeras son cultivadas por personas que buscan una visión de totalidad y la segunda no puede volver sus espaldas al conocimiento científico, un material sobre el que hay que reflexionar. La colaboración es indispensable en el campo epistemológico y de la filosofía de la naturaleza y es notable que en los últimos tiempos sean más bien los científicos quienes se han plantean ciertos interrogantes que los filósofos a veces parecen haber olvidado. Así sucede especialmente en la temática del tiempo del universo. La elección de este tema resulta sorprendentemente fecunda desde el punto de vista especulativo. La profundización sobre el tiempo, con la ayuda de la gran tradición filosófica de Aristóteles, Agustín, Tomás de Aquino, Bergson, Heidegger y tantos otros filósofos, y a la vista de las imponentes elaboraciones científicas contemporáneas, se abre de un modo muy natural a la especulación metafísica y antropológica. Como se verá en estas páginas, el problema del tiempo está muy cercano a la cuestión del ser y da un vigor inesperado a las más profundas cuestiones antropológicas. Biográficamente el presente estudio es el fruto de un diálogo filosófico y científico entre mí y el profesor Mario Castagnino, un diálogo que lleva ya varios años y que está lejos de haberse agotado. Los lectores encontrarán en la exposición de Castagnino un rigor científico unido a una rara capacidad didáctica de alto nivel. Su sección aparecerá ardua para un destinatario no científico, pero sobre la base de un conocimiento común de las ciencias sus páginas son afrontables, presuponiendo una actitud de estudio y no de simple lectura. Además en su texto se puede encontrar, de modo concomitante al tratamiento específico, una visión panorámica actualizada de la física teórica que resulta preciosa para cualquier filósofo y persona de cultura. Nuestro trabajo podrá ser útil a quien esté especialmente interesado por los problemas de la filosofía de la naturaleza, la filosofía de la ciencia y la cosmología. El tema se expone con suficiente amplitud y sin una restricción especializada, para así satisfacer esa visión de conjunto de la que toda filosofía se nutre constantemente. Tanto la parte científica como la filosófica pueden leerse por separado o en un orden arbitrario, según la preparación o el interés de cada uno. Cada sección tiene su propia consistencia y reenvía a la otra en los sitios puntualmente señalados. Al mismo tiempo el texto completo, no obstante la diversidad de lenguaje y de metodología, posee una unidad de fondo y no es una mera yuxtaposición de dos estudios. Dado el carácter interdisciplinar de esta investigación, en mi capítulo 3 he creído útil incorporar una breve ampliación teológica de la temática, allí donde me pareció que en un determinado nivel de la reflexión filosófica, esto es, cuando se plantea la pregunta sobre el último sentido antropológico del tiempo, era difícil evitar una confrontación con la fe cristiana. Espero vivamente que este estudio consiga su doble objetivo. El primero consiste en promover una investigación interdisciplinar seria entre la filosofía y la ciencia, no situada al nivel de la bibliografía semiperiodística hoy tan frecuente en los temas afrontados. Los ensayos populares a los que me refiero son ciertamente útiles, pero resultan insuficientes. El segundo objetivo intenta arrojar alguna luz sobre una de las cuestiones especulativas más importantes de la física y la filosofía. Juan José SANGUINETI En los últimos años el tema del tiempo ha ido ganando un creciente interés entre distintos tipos de audiencias no especializadas en física, como biólogos, psicólogos, sociólogos, economistas y filósofos. Este interés ha suscitado la publicación de obras dirigidas a distintos tipos de lectores1. Una característica común de estos trabajos, como se ve en sus mismos títulos, es el papel central que desempeña en ellos la asimetría del tiempo 1 Cfr. [Coveney, Highfield 1991], [Sach, 1987], [Halliwell et al., 1994], [Massuh, 1990], [Zeh, 1992]).