Ayer y mañana son lo mismo para la física y acaban de encontrar otra prueba de ello
Una persona sabe que el tiempo siempre corre de atrás hacia adelante. La experiencia humana se percibe desde el ayer hacia el mañana. Para la física, esta flecha del tiempo, que parece obvia, se vuelve difusa en escalas cuánticas. En el ámbito de la relatividad y la mecánica cuántica, no hay diferencia entre el futuro y el pasado porque las ecuaciones principales que describen el universo son temporalmente simétricas.
La dirección del tiempo no influye en el comportamiento de la mayoría de los fenómenos físicos. Si el tiempo de pronto transcurriera de mañana hacia ayer, un planeta seguiría orbitando su estrella madre de la misma forma y una pelota saldría igualmente disparada tras recibir una patada. Matemáticamente hablando, moverse hacia atrás en el tiempo es igual de posible que hacerlo hacia adelante.
Dónde están las flechas del tiempo
Dado que el concepto de simetría temporal es tan contraintuitivo y, al mismo tiempo, visible en las ecuaciones matemáticas, se han realizado numerosos intentos para ponerlo a prueba y encontrar excepciones a la regla. El caso más famoso es el de la segunda ley de la termodinámica: un sistema ordenado tiende siempre al desorden. Aquí, la flecha del tiempo va hacia adelante y no puede ir en sentido inverso. Una taza puede caer y romperse, pero nunca una taza rota volverá a unirse por sí misma.
Hay otros ejemplos más complejos, como la llamada “flecha cuántica del tiempo”. En lugar de obedecer al principio de la entropía y desordenarse, las partículas subatómicas pierden coherencia y sus propiedades cuánticas, como la superposición, desaparecen. En este escenario, también parece que la dirección del pasado al futuro es la favorita.
Un reciente esfuerzo de físicos de la Universidad de Surrey por verificar la flecha del tiempo en sistemas cuánticos abiertos (aquellos que interactúan con el entorno) ha llevado a un resultado contundente pero esperado. También allí encontraron simetría temporal. El hallazgo, en palabras de uno de sus autores, Andrea Rocco, sugiere que el comportamiento de un sistema cuántico es igualmente posible si la flecha del tiempo tiene la dirección opuesta.
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La pareja es un referente mundial de la ciencia y se ha hecho con el premio que otorga el ICTP a los aportes más sobresalientes en física a nivel mundial.
Solo importa el presente, para cualquier flecha del tiempo
Los científicos utilizaron un modelo de partículas sometidas a altas temperaturas en un recipiente abierto y las analizaron según la aproximación de Markov. Este método indica que el estado más próximo de un sistema depende de su estado actual y no de la secuencia de sus estados anteriores. En otras palabras, el futuro solo depende del presente y no de su historia.
El experimento, publicado en Scientific Report, encontró dos flechas del tiempo en su sistema abierto de partículas. Los componentes del sistema se movieron de manera indistinguible, tanto si el tiempo transcurría del pasado al futuro, como en la dirección opuesta. Las partículas se desordenaron, por supuesto, por lo que la segunda ley de la termodinámica no se violó, pero el resultado fue el mismo.
“Cualquier estado de equilibrio térmico para una trayectoria de avance es también un estado térmico de equilibrio para cualquier trayectoria invertida en el tiempo, y la entropía aumenta en ambas direcciones”, afirma la investigación.
Por último, el trabajo sugiere especulativamente que este comportamiento puede extrapolarse a la flecha del tiempo cosmológica. Vivimos en un universo donde el tiempo fluye del pasado hacia el futuro, pero también es posible que ocurra de manera contraria sin violar los principios físicos.
“Esto implicaría que dos flechas opuestas del tiempo habrían emergido del Big Bang, lo que a su vez explicaría el mantenimiento de la simetría de inversión del tiempo, a pesar de la consiguiente naturaleza disipativa del universo. Viviríamos en una de ellas, donde la disipación y el aumento de la entropía son experiencias comunes, pero sin darnos cuenta de la existencia de la otra posibilidad alternativa”, concluye el estudio.