Un físico ha creado un pequeño universo de laboratorio para explorar una de las preguntas más intrigantes sobre la gravedad cuántica: si el tiempo es una propiedad fundamental de la realidad o si es simplemente una consecuencia de los cambios que ocurren en ella.
El experimento revela que un sistema aislado puede organizarse utilizando un reloj que emerge de sus propios cambios internos. Este hallazgo proporciona una plataforma experimental para examinar algunas de las teorías más influyentes sobre el origen del tiempo en el contexto de la gravedad cuántica.
Dos visiones del tiempo
Para muchas personas, el tiempo es algo evidente. Se percibe como un flujo constante que avanza de ayer hacia mañana, similar a una flecha que avanza en línea recta. Esta percepción se basa en fenómenos irreversibles, como la vida y la muerte, lo que convierte al tiempo en una experiencia principalmente mental.
Sin embargo, en el ámbito de la física, el tiempo se presenta de una manera mucho más compleja. A nivel cósmico, forma parte de la estructura misma de la realidad. Según la teoría de la relatividad, el tiempo coexiste con el espacio y se deforma bajo la influencia de la materia y la energía. Actúa como un marco que organiza los eventos y permite discernir qué ocurrió primero y qué ocurrió después.
No obstante, cuando los físicos intentan describir el universo completo utilizando teorías cuánticas de la gravedad, el tiempo parece desvanecerse de las ecuaciones. Aunque los cambios continúan ocurriendo, no hay un reloj externo que indique cuándo suceden. Algunos investigadores sugieren que la evolución de la entropía podría ser la clave para ordenar esos cambios.
Ambas perspectivas parecen contradictorias, pero describen con precisión los fenómenos observados. Esta tensión entre lo cuántico y lo relativista ha llevado a algunos científicos a considerar la inquietante posibilidad de que el tiempo no sea una propiedad fundamental del universo, sino una consecuencia de cómo cambian las cosas.
Un reloj basado en la entropía
Para investigar esta idea, se creó un universo en miniatura utilizando un condensado de Bose-Einstein compuesto por 24,000 átomos ultrafríos. En este estado peculiar de la materia, los átomos funcionan como una única entidad cuántica. Este sistema se describe como un «miniuniverso» porque permanece prácticamente aislado, evoluciona de manera autónoma y se divide en una región observable y otra oculta.
A medida que los átomos se trasladaban de una región a otra, la entropía también experimentaba cambios. En lugar de utilizar un reloj externo para medir la evolución del sistema, se intentó ordenar los eventos basándose únicamente en esos cambios internos. El experimento demostró que el sistema podía generar una noción coherente de tiempo a partir del intercambio de entropía entre sus diferentes regiones. Así, se definió un “tiempo entrópico” basado en los cambios en la entropía de grano grueso del sector observable.