¿Puede el tiempo fluir hacia adelante y hacia atrás simultáneamente?

El tiempo es uno de los temas más esquivos a los que nos hemos enfrentado y no podemos abordarlo sin hermanar a la física con la ontología(el estudio filosófico del ser). Ya Agustín de Hipona se atrevió a tratar qué era esa cosa llamada tiempo, allá por los siglos IV y V. Por suerte, desde entonces hemos avanzado mucho y, tras infinidad de detalles, peros y confusiones desenmarañadas, empezamos resolver el problema. Un grupo de investigadores de las Universidades de Bristol, Viena e Islas Baleareshan conseguido describir un sistema cuántico que parece “viajar” en dos direcciones a través del tiempo, hacia delante y hacia atrás. Al menos, esa es la manera más sencilla de intuirlo, pero ¿de verdad es esto lo que sucede?

Para ser más precisos, no se trata exactamente de un viaje en el tiempo

, aunque pueda generar confusión. Lo que ocurre en este caso tiene que ver con la entropía, una propiedad relacionada con el paso del tiempo, pero que no podemos afirmar rotundamente que sea el paso del tiempo en sí mismo. Salvando las enormes distancias, tampoco podemos decir que el movimiento de las agujas de un reloj sea el tiempo, sirve como indicador de este, pero puede pararse o revertirse sin que el tiempo se vea afectado (por suerte). La relación con la entropía es algo más estrecha y difícil de desenmarañar, por supuesto, pero es un buen concepto del que partir.

Entropía

Lo que dice la segunda ley de la termodinámica es, más o menos, lo siguiente: los sistemas tienden a evolucionar hacia estados más probables. Suena raro, pero imaginemos una baraja de cartas a estrenar, con los palos separados y cada uno en orden ascendente. Si comenzamos a barajarla al azar ¿cómo crees que quedarán? Es muy poco probable que sigan en el mismo orden que al principio porque solo existe una forma en que pueden colocarse para ello. En cambio, hay exactamente doce decillones cuatrocientos trece mil novecientos dieciséis nonillones de otras combinaciones posibles, que en números es, aproximadamente, un 12 seguido de 60 ceros. En otras palabras: es extremadamente improbable que algunas cosas vuelvan espontáneamente a su estado inicial, como los fragmentos de un vaso roto. Este es el motivo por el que el humo se escapa de un cigarrillo, pero nunca vuelve a entrar. Ahora queda más claro qué significa eso de que “los sistemas tienden a evolucionar hacia estados más probables”.

Pues bien, suele decirse que los estados más probables tienen más entropía. Históricamente, los físicos han relacionado el tiempo con el aumento de entropía de un sistema. Con el tiempo un café se enfría, cede su temperatura al entorno y queda bien repartida en la sala en lugar de concentrada en la taza. Es como nuestra baraja donde las cartas pasaron de estar separadas por palos a completamente mezcladas. Estos procesos tienen la peculiaridad de que, si los grabamos y reproducimos marcha atrás, se verán muy extraños. Veríamos cómo un café se calienta solo o cómo se ordena una baraja mezclándola al azar. Al igual que el tiempo solo avanza, la entropía de un sistema tiende a aumenta, es lo que se conoce como la “flecha del tiempo”.

Probabilidad

Por otro lado, en este estudio no se analizan barajas de cartas, vasos quebrados ni cafés, sino sistemas cuánticos, tan diminutos que siguen otras reglas que, casualmente, también son probabilísticas. Aquello de que si metes un gato en una caja puede estar vivo y muerto a la vez es una simplificación muy mal contada de esa característica probabilística. Mientras no interactuemos con un sistema cuántico de alguna forma, ciertas permanecerán indefinidas (como la velocidad de una partícula) o, mejor dicho, podemos representarlas como una función de probabilidades, indicando qué probabilidad hay de que, al interactuar con el sistema, encontremos que su velocidad es de X, Y, o lo que sea. Esta sería una forma extremadamente simplificada de explicar la superposición cuántica.

Ahora que sabemos esto, podemos entender mejor el estudio con las palabras de uno de los investigadores, el Dr. Gonzalo Manzano: “Cuantificamos la entropía producida por un sistema que evoluciona en superposición cuántica de procesos con flechas temporales opuestas. Descubrimos que la mayoría de las veces el sistema se proyecta en una dirección temporal bien definida, correspondiente al proceso más probable de los dos. Y, sin embargo, cuando se trata de pequeñas cantidades de entropía […], entonces se pueden observar físicamente las consecuencias de que el sistema haya evolucionado en las direcciones temporales hacia delante y hacia atrás al mismo tiempo”.

Queda mucho por descubrir sobre el tiempo, pero todo parece indicar que no es simplemente una propiedad de los objetos, como es la entropía, sino una sustancia, como ocurre con el espacio. Posibilita que los sistemas tiendan a estados de mayor entropía, pero es algo más, algo que puede verse afectado por la velocidad o la gravedad y estas investigaciones nos acercan un poco más al día en que lleguemos a comprenderlo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Parece intuitivo definir el tiempo como una propiedad relacional, esto es, algo que surge de la interacción de objetos, por ejemplo, de cómo evolucionan entre sí. Hay una clara similitud entre un sistema que no cambia y uno que está parado en el tiempo. Sin embargo, lo mismo sucedía con el espacio, durante mucho tiempo lo entendimos como la relación entre los objetos, si uno está delante de otro, cómo de relacionados están, etc. Con la teoría de la relatividad entendimos que el espacio no es una propiedad, sino una sustancia que puede deformarse e interactuar con otros objetos. Del mismo modo, el tiempo, que sabemos que puede verse afectado por la gravedad los cuerpos (por ejemplo), podría dejar de entenderse como una propiedad relacional.

REFERENCIAS (MLA):

• “Quantum superposition of thermodynamic evolutions with opposing time’s arrows” in Communications Physics. DOI: 10.1038/s42005-021-00759-1