El tiempo siempre avanza, al menos en el mundo clásico, pero esa es una afirmación que no tiene por qué ser cierta en el mundo cuántico, donde la línea entre el frente y el reverso puede ser borrosa, según un estudio publicado hoy por Communications Physics .
Une équipe de chercheurs de l’Universitat de les Illes Balears (Espagne), de Bristol (Royaume-Uni) et de Vienne a montré comment des systèmes quantiques peuvent évoluer simultanément selon deux flèches temporelles opposées, à la fois en avant et en arrière dans el tiempo.
El estudio nos obliga a repensar cómo se entiende y representa el flujo del tiempo en contextos en los que las leyes cuánticas juegan un papel crucial.
Aunque el tiempo a menudo se trata como un parámetro en constante aumento, el estudio muestra que las leyes que gobiernan su flujo en contextos de mecánica cuántica son mucho más complejas.
«Esto puede sugerir que necesitamos repensar cómo representar esta cantidad en todos estos contextos en los que las leyes cuánticas juegan un papel crucial», dice la autora principal Giulia Rubino de la Universidad de Bristol.
En la naturaleza, los procesos tienden a evolucionar espontáneamente de estados con menos desorden a estados con más desorden, y esta propensión puede usarse para identificar una flecha del tiempo. En física, esto se describe en términos de «entropía», que es la cantidad física que define la cantidad de desorden en un sistema.
«Si un fenómeno produce una gran cantidad de entropía, observar su inversión temporal es tan improbable que es esencialmente imposible», pero cuando la entropía producida es lo suficientemente pequeña «existe una probabilidad no insignificante de ver la inversión temporal de un fenómeno de forma natural» , subraya Rubino.
El experto lo explica con un tubo de pasta dentífrica, que si se aprieta se pasa el producto con el cepillo, pero si la presión es muy suave, no sería improbable observar que la pequeña cantidad de pasta que sale de ella entrar en el tubo, succionado abriéndolo.
Los autores del estudio aplicaron esta idea al dominio cuántico, una de cuyas peculiaridades es el principio de superposición, según el cual si hay dos estados en un sistema, puede estar en ambos a la vez.
El gato de Schrödinger
Este principio de superposición cuántica fue explicado en 1935 por el físico austriaco Erwin Schrödinger con la paradoja de un gato dentro de una caja que estaba vivo y muerto al mismo tiempo, hasta que se abrió la caja.
Al extender el principio de superposición a las flechas del tiempo, resulta que los sistemas cuánticos que evolucionan en una u otra dirección temporal (la pasta de dientes que sale o entra en el tubo), también pueden evolucionar simultáneamente a lo largo de las dos direcciones temporales.
“Si bien esta idea suena bastante loca cuando se aplica a nuestra experiencia diaria, en su nivel más básico, las leyes del universo se basan en los principios de la mecánica cuántica. Esto nos hace preguntarnos por qué nunca nos encontramos con estas superposiciones de flujos de tiempo en la naturaleza. ”, Dice Rubino.
El estudio cuantifica la entropía producida por un sistema que evoluciona en superposición cuántica de procesos con flechas temporales opuestas, explica el coautor Gonzalo Manzano de la Universidad de las Islas Baleares.
En la mayoría de los casos, el resultado es la proyección del sistema en una dirección bien definida en el tiempo, que es el proceso más probable de los dos.
Sin embargo, cuando se trata de pequeñas cantidades de entropía, «se pueden observar físicamente las consecuencias de que el sistema se haya movido hacia adelante y hacia atrás en direcciones temporales al mismo tiempo», agrega el investigador.
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