¿Existe realmente el tiempo?
Bruce Rolff/Stocktrek Images/Getty Images
El paso del tiempo puede no ser más que una ilusión que surge de las interacciones cuánticas entre diferentes partes del universo; al menos, esto es cierto en un modelo de juguete del cosmos. El experimento puede ofrecer pistas sobre la naturaleza del tiempo en nuestro propio universo.
Giovanni Barontini, de la Universidad de Birmingham, Reino Unido, empezó a pensar en el tiempo mientras veía jugar a su hijo de 6 años. “Estaba construyendo su propio pequeño universo, y yo pensaba que eso es más o menos lo que hacemos también en nuestros laboratorios, cuando construimos un sistema de átomos ultrafríos”, dice. “Pero luego comencé a pensar que esto también es bastante aburrido como universo, porque no sucede mucho allí, y si no pasa nada, es como si el tiempo no pasara”.
Para investigar si el tiempo es realmente una ilusión en tales sistemas, Barontini utilizó láseres y fuerzas electromagnéticas para enfriar alrededor de 20.000 átomos de rubidio a temperaturas cercanas al cero absoluto. Dividió los átomos de este universo de juguete en dos sectores, uno etiquetado como “brillante” y el otro “oscuro”, en analogía con la materia oscura.
Este universo inicial era esencialmente atemporal e inmutable, pero luego Barontini utilizó láseres para convencer a los dos sectores de que intercambiaran átomos y así interactuaran a nivel cuántico. Esto cambió la entropía o desorden del universo, y sabemos que en nuestro universo el tiempo fluye en la dirección de una entropía creciente. En consecuencia, Barontini podría definir un tiempo interno para el universo del juguete. Es más, pudo utilizar este nuevo tiempo en la ecuación de Schrödinger, que describe cómo evolucionan los sistemas cuánticos, para calcular los estados cuánticos de los átomos y descubrió que coincidía con los resultados del experimento.
Existe un precedente para esta visión del tiempo como algo que surge de correlaciones o interacciones cuánticas, en lugar de ser un hecho: en física atómica, la idea fue planteada por primera vez por el físico Nevill Mott en la década de 1930 y ha sido explorada teóricamente desde entonces. No fue hasta 2013 que Marco Genovese, del Instituto Nacional de Metrología de Italia, y sus colegas ofrecieron la primera prueba de su viabilidad en un experimento con partículas de luz entrelazadas. También en este caso la sensación del tiempo procedía de correlaciones cuánticas.
“El presente trabajo profundiza en esta idea con algunos avances significativos”, dice Genovese. En particular, el universo de átomos fríos es más complejo que el creado con luz, y Barontini pudo hacer que la ecuación de Schrödinger funcionara con el tiempo interno del sistema, algo que no se había hecho antes.
Claus Kiefer, de la Universidad de Colonia, Alemania, dice que este experimento del universo de juguete se conecta con el problema más amplio de cómo combinar la gravedad y la teoría cuántica en un marco único que podría aplicarse a nuestro universo en todas las escalas. Esta cuestión sigue abierta, pero algunos físicos han sugerido que tal teoría estaría marcada por la ausencia de tiempo en el nivel más fundamental, afirma. El nuevo experimento imita esta situación, pero Kiefer dice que también hay diferencias: por ejemplo, cuando los átomos ultrafríos se mueven entre sectores, no interactúan de la manera compleja que se espera en un universo más grande.
Pero Carlo Rovelli, de la Universidad de Aix-Marsella en Francia, dice que este tipo de experimentos no pueden descubrir algo nuevo sobre el tiempo porque están construidos basándose en una física que ya entendemos. Sin embargo, considerarlos como imitadores de grandes problemas abiertos podría proporcionar inspiración sobre cómo tratar la física desconocida de la misma manera que la infame y elusiva cuestión de la gravedad cuántica, afirma.
Para Barontini, el nuevo estudio es una confirmación experimental de ideas que existen desde hace mucho tiempo y, como tal, una demostración de que no están completamente fuera de discusión. Pero esto no es una confirmación de que así sea como funciona realmente el tiempo en todas las escalas, afirma.
Los cosmólogos, que estudian todo el universo en lugar de modelos de juguete fabricados en laboratorio, probablemente tengan objeciones al trabajo, dice Barontini. Sin embargo, quiere explorar más el miniverso ultrafrío, por ejemplo utilizando láseres para crear regiones de las que los átomos no puedan alejarse, similar a la atracción de un agujero negro.
Temas: