El tiempo es un misterio. Suponemos que tiene una dirección privilegiada y que es imposible pues regresar al pasado. Pensamos en los viajes en el tiempo y hallamos que surgen las paradojas más extrañas. Y aún así, hay quienes creen que es posible este tipo de viajes. La cuestión pues debe resolverse en el tema de la existencia del tiempo y de las leyes que lo gobiernan, si existe tal cosa. Por ello, es importante destacar la nota de que físicos han confirmado que el tiempo se mueve en una sola dirección (hacia adelante), incluso en el mundo cuántico.
La realidad de que el tiempo tenga una dirección privilegiada tiene que ver con las leyes de la termodinámica, en donde existen procesos irreversibles. Por ejemplo, si tiro una botella y ésta se rompe, no podemos regresar hacia atrás. Si cocino una hamburguesa ya no puedo regresar a su estado anterior cuando estaba cruda, etcétera. Los físicos han confirmado que a nivel cuántico, que hay procesos irreversibles y que las leyes de la termodinámica se cumplen.
La parte más importante en todo esto es debido a la segunda ley de la termodinámica, que básicamente dice que todos los sistemas tienden a estados más desordenados, es decir, a estados en donde crece la entropía. Y el proceso es irreversible, por lo que el tiempo sólo fluye hacia una dirección. Los físicos, sin embargo, sospechaban que en el mundo cuántico podría no ser cierto eso. La razón de esta especulación es que se están manejando partículas realmente pequeñas y las leyes de la física, como por ejemplo, la ecuación de Schröedinger, son “simétricas en el tiempo”, es decir, irreversibles. “En teoría, ir hacia adelante o hacia atrás en estos procesos más allá de lo microscópico es indistinguible”, indica la física Lisa Zyga.
Sin embargo, los físicos de la Universidad Federal ABC en Brasil han desarrollado un experimento que confirma que esta especulación no checa con la realidad, pues los procesos termodinámicos se mantienen irreversibles incluso en los sistemas cuánticos. Curiosamente no se tiene nninguna explicación por la cual ocurre esto.
“Nuestro experimento muestra la naturaleza irreversible de la dinámica cuántica, pero no llega a entenderse, experimentalmente, qué causa esto a un nivel cuantico, el cual finalmente determina la dirección de la flecha del tiempo”, dice Mauro Paternostro, de la Universidad Queen de Irlanda. “Entender esto terminaría aclarar la última razón para este comportamiento emergente”, concluye.
La pregunta es finalmente ¿cómo probar las leyes de la termodinámica en un sistema cuántico? Básicamentre lo que los científicos hicieron fue poner un sistema cuántico aislado y observar la reversibilidad del proceso natural, lo cual es más difícil que sólo platicarlo. Para este experimento los investigadores usaron un conjunto de átomos de carbono 13 en cloroformo líquido e hicieron girar sus spins mediante un campo magnético oscilatorio. Entonces usaron otro pulso magnético para poner en sentido opuesto a los spins de nuevo. “Si el proceso fuese reversible, los spins habrían regresado a sus puntos iniciales, pero no pasó eso”, dice Zyga.
En lugar de lo esperado, lo que vieron fue que los pulsos alternados magnéticos se aplicaron tan rápido que algunas veces el spin de los átomos no podían seguirse por las propias partículas y el sistema aislado se volvía inestable y fuera de equilibrio. Los experimentos confirman que la entropía crece, lo que significa que los procesos son irreversibles sin importar el tamaño de las partículas involucradas.
Al final de cuentas, todo esto significa que el tiempo tiene una sola dirección incluso en las partículas más pequeñas en el Universo. Esto sugiere que debe haber algo más que impida que los sistemas cuánticos sean reversibles. Ahora los físicos se interesan en saber qué es ese algo y creen que los resultados de esta futura investigación podrían llevar a avances en las computadoras y otros dispositivos cuánticos.
“Por lo pronto, nuestra investigación demuestra que no podemos movernos hacia atrás en el tiempo, por mucho que queramos. El pasado realmenter pasó… incluso en la escala atómica”, concluyen los investigadores. La investigación se publicó en el Physical Review Letters.
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