En el mundo cuántico, el tiempo vuela inesperadamente

“El tiempo pasa y no vuelve. « Es de sentido común lo que nos recuerda un proverbio de Quebec. ¿Pero que es el tiempo? En física, realmente no necesita definición. Existe por sí mismo. Garantiza que un instante sea reemplazado por otro. Finalmente, nos asegura que el presente se renueva constantemente. Sin embargo, es solo con Galileo (1564-1642) y más tarde con Isaac Newton (1643-1727) que el tiempo aparece en las ecuaciones. Como entidad absolutamente universal.

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Más tarde, fue Albert Einstein (1879-1955) quien planteó la cuestión del tiempo. Según su teoría de la relatividad, hay tantos momentos adecuados como diferentes observadores. Tiempos claros que pueden desincronizarse cuando los observadores en cuestión comienzan a moverse. Y comenzamos a alejarnos de la experiencia clásica de que todos tenemos tiempo a diario. Un tiempo que pasa y anima a que las cosas evolucionen.

Según los físicos, esta evolución se produce de forma espontánea hacia estados cada vez más desordenados. Estados de mayor entropía. Esto es lo que impide, en principio, que la flecha del tiempo gire. en principio porque Investigadores de la Universidad de Bristol (Reino Unido) muestran hoy que, en el universo cuántico, la frontera entre el avance y el retroceso del tiempo puede volverse borrosa. Los sistemas pueden incluso evolucionar simultáneamente a lo largo de dos flechas temporales opuestas.

cuando el tiempo se une a la entropía

Para entender, volvamos a examinar esta historia de la entropía. Cuando un fenómeno produce una gran cantidad de entropía, la física nos dice que la observación de su inversión temporal es tan improbable que se vuelve casi imposible. Pero si un fenómeno produce poca entropía, ¿por qué no imaginar que la probabilidad de su inversión temporal se vuelve posible?

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Los investigadores de la Universidad de Bristol utilizan una analogía cotidiana. El de la pasta de dientes que ponemos en nuestro cepillo de dientes todas las mañanas. Si lo viéramos volver a golpear, sabríamos con certeza que hemos estado viendo una grabación rebobinar desde el comienzo del día. Pero si aplicamos un poco de presión sobre el tubo, puede que cuando lo sueltes, la descompresión devuelva la pasta de dientes al interior.

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© Shutterstock

La historia del gato de Schrödinger, vivo y muerto, ilustra el principio de superposición querido por la mecánica cuántica.

Así que tengamos en cuenta esa analogía y volvamos al mundo cuántico. Este mundo, lo sabemos, es un mundo extraño. Una de sus peculiaridades es que existe lo que los físicos llaman principio de superposición. De acuerdo con este principio, si dos estados de un sistema cuántico son posibles, entonces ese sistema también puede estar en esos dos estados al mismo tiempo. La famosa historia del gato de Schrödinger, vivo y muerto en su caja.

Aplicando este principio a la flecha del tiempo, los investigadores de la Universidad de Bristol sugieren que un sistema cuántico que produce cantidades muy pequeñas de entropía, un sistema capaz de evolucionar en una dirección u otra del tiempo, como nuestro pequeño trozo de pasta de dientes que sale y volver a entrar en su tubo – debería estar bien … poder moverse en ambas direcciones simultáneamente.

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¿Aplicaciones prácticas a la vista?

El hecho de que el fenómeno no sea directamente observable en nuestro mundo no sorprenderá a nadie. Por otro lado, asumiendo que las leyes de nuestro universo se basan en las leyes de la mecánica cuántica, podemos legítimamente preguntarnos por qué nunca encontramos tales corrientes de tiempo superpuestas en la naturaleza.

Si el tiempo se considera generalmente un parámetro en constante aumento, este trabajo muestra que, al menos en el mundo cuántico, las leyes que gobiernan su flujo son de hecho mucho más complejas de lo que parecen. Quizás los investigadores aún tienen que repensar cómo ven esta cantidad en contextos donde las leyes de la física cuántica son importantes. Y a veces incluso juegan un papel crucial.

Además de plantear la cuestión de la definición del tiempo en sí, este trabajo también puede tener implicaciones prácticas. Del lado de la termodinámica cuántica, por ejemplo. Colocar un sistema cuántico en una superposición de flechas de tiempo podría, de hecho, mejorar significativamente el rendimiento de las máquinas térmicas y los refrigeradores.

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