Un físico construyó un pequeño universo de laboratorio para investigar una de las preguntas más inquietantes acerca de la gravedad cuántica: si el tiempo es una propiedad fundamental de la realidad o una consecuencia de los cambios que ocurren dentro de ella.
El experimento de Giovanni Barontini, profesor de Física de la Universidad de Birmingham, muestra que un sistema aislado puede ordenarse con un reloj que surge de sus propios cambios internos. El resultado ofrece una plataforma experimental para poner a prueba algunas de las ideas más influyentes sobre el origen del tiempo en gravedad cuántica.
Dos clases de tiempo y ninguno es el que crees
Para la mayoría de las personas, el tiempo es evidente. Es una corriente en la que fluimos y que siempre avanza de ayer hacia mañana, como una flecha en línea recta. Lo percibimos constantemente porque marca fenómenos irreversibles, como la vida y la muerte. Este tiempo es, ante todo, una experiencia mental.
En física, el tiempo resulta mucho más extraño. A escala cósmica, forma parte de la estructura misma de la realidad. Según la teoría de la relatividad, convive con el espacio y, al igual que él, se deforma bajo la influencia de la materia y la energía. Actúa como el marco que ordena los acontecimientos y permite distinguir qué ocurrió antes y qué ocurrió después.
Sin embargo, cuando los físicos intentan describir el universo completo mediante teorías cuánticas de la gravedad, el tiempo parece desaparecer de las ecuaciones. Los cambios siguen ocurriendo, pero ningún reloj externo indica cuándo suceden. Algunos investigadores incluso proponen que la evolución de la entropía podría ordenar esos cambios.
Ambas visiones parecen contradictorias y, aun así, describen con gran precisión los fenómenos que observamos. Esta tensión entre lo cuántico y lo relativista ha llevado a algunos físicos a plantear la inquietante posibilidad de que quizá el tiempo no sea una propiedad fundamental del universo, sino una consecuencia de cómo cambian las cosas.
La idea de que la expansión del universo podría estar frenándose provocó alarma entre los cosmólogos. Un nuevo estudio concluye que no era así.
Un reloj hecho de entropía
Para poner a prueba esa idea, Barontini creó una especie de universo en miniatura utilizando un condensado de Bose-Einstein formado por 24,000 átomos ultrafríos. En este peculiar estado de la materia, los átomos actúan como una única entidad cuántica. Los investigadores describen el sistema como un “miniuniverso” porque permanece prácticamente aislado, evoluciona por sí mismo y se divide en una región observable y otra oculta.
Mientras los átomos pasaban de una región a otra, la entropía también cambiaba. En lugar de medir la evolución del sistema con un reloj externo, Barontini intentó ordenar los acontecimientos utilizando únicamente esos cambios internos. El experimento mostró que el sistema podía construir una noción coherente de tiempo a partir del intercambio de entropía entre sus distintas regiones. A medida que los átomos se movían entre el sector observable y el oculto, Barontini definió un “tiempo entrópico” a partir de los cambios en la entropía de grano grueso del sector observable.
