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¿En qué dirección fluye el tiempo en un mundo cuántico?

Durante siglos, filósofos y físicos han reflexionado sobre el tiempo. Sin embargo, en el mundo clásico nuestra experiencia parece extinguir cualquier duda de que el tiempo existe y avanza en un solo sentido: hacia adelante, es decir, desde el presente hacia el futuro.

No obstante, un estudio publicado en la revista Communications Physics podría obligar a repensar cómo se entiende y representa el flujo del tiempo, al menos en contextos donde las leyes cuánticas juegan un papel determinante.

Si bien está lejos de referirse a los viajes en el tiempo, la investigación de físicos de las universidades de Bristol, Viena, las Islas Baleares y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI-Viena) demostró cómo los sistemas cuánticos pueden evolucionar en dos direcciones en el tiempo de manera simultánea.

La línea del tiempo se ha relacionado con el concepto de entropía, como se denomina la medida del desorden de un sistema. En un sistema aislado, como el universo, la entropía aumenta y la dirección de este incremento coincide con el avance de la línea del tiempo que todos conocemos.

Reloj clásico
Getty Images

“Si un fenómeno produce una gran cantidad de entropía, observar su inversión en el tiempo es tan improbable que se vuelve esencialmente imposible. Sin embargo, cuando la entropía producida es pequeña, existe una probabilidad no despreciable de que la inversión temporal de un fenómeno se produzca de forma natural”, explicó la investigadora Giulia Rubino, de la Universidad de Bristol.

Rubino ejemplificó este escenario con un tubo de pasta dental. “Si nos mostraran la pasta dental moviéndose desde el cepillo hacia el tubo, no dudaríamos de que se trató de una grabación rebobinada. Sin embargo, si apretamos el tubo de forma muy suave para que solo salga una pequeña parte de la pasta, no sería improbable que la veamos volver a entrar en el tubo, succionada por la descompresión del recipiente”, explicó.

Superposición cuántica

¿Pero cómo se vincula con un sistema cuántico? Una de las peculiaridades de estos sistemas es el principio de superposición cuántica: si pueden existir dos estados, es posible que el sistema esté en ambos al mismo tiempo.

“Aunque esta idea parece bastante absurda cuando se aplica a nuestra experiencia diaria, en su nivel más fundamental las leyes del universo se basan en principios de la mecánica cuántica. Esto plantea la pregunta de por qué nunca encontramos estas superposiciones de flujos de tiempo en la naturaleza”, agregó la investigadora.

Los investigadores cuantificaron la entropía producida por un sistema que evoluciona en superposición cuántica de procesos con flechas de tiempo opuestas. Aunque por lo general el sistema se proyectó hacia adelante, cuando se involucran pequeñas cantidades de entropía es posible observar físicamente las consecuencias de que evolucione hacia adelante y hacia atrás.

“Aunque el tiempo a menudo se trata como un parámetro que aumenta continuamente, nuestro estudio muestra que las leyes que gobiernan su flujo en contextos de mecánica cuántica son mucho más complejas. Esto puede sugerir que necesitamos repensar la forma en que representamos esta cantidad en todos aquellos contextos donde las leyes cuánticas juegan un papel crucial”, añadió Rubino.

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