Físicos demuestran que el tiempo puede ir hacia atrás

Una fruta madura que se pudre en el frutero, las hojas de los árboles que se tornan marrones en otoño, nuestra capacidad de recordar el pasado pero no el futuro.

Estos fenómenos cotidianos comparten un enigma fundamental: nunca ocurren al revés. Jamás veremos una manzana podrida que se recompone espontáneamente, ni hojas secas que recuperan su verdor sin intervención, ni humo disperso que regresa por sí solo a la llama.

Este flujo inexorable del tiempo en una única dirección, conocido como la "flecha del tiempo", parece ser una ley inmutable de nuestro universo. Sin embargo, una investigación publicada en Scientific Reports sugiere que, en el misterioso reino de la física cuántica, el tiempo podría no estar tan atado a esta dirección única como siempre hemos creído.

La física cuántica desafía la dirección del tiempo

En concreto, esta investigación, realizada por un equipo de científicos de la Universidad de Surrey, y liderados por el profesor asociado de Física y Biología Matemática Andrea Rocco, propone algo extraordinario: en el mundo microscópico de las partículas cuánticas, el tiempo no está obligado a seguir una única dirección.

Por el contrario, puede fluir simultáneamente hacia adelante y hacia atrás, una idea que contradice todo lo que nuestra experiencia cotidiana nos ha enseñado sobre el funcionamiento del tiempo.

"Una forma de explicarlo es observar la leche derramada extendiéndose por una mesa", explica Rocco en un comunicado de la Universidad de Surrey.

"En nuestra experiencia diaria, está claro que el tiempo avanza. Sería difícil creer que la leche pudiera volver a acumularse en el vaso. Sin embargo, hay procesos, como el movimiento de un péndulo, que parecen igual de creíbles a la inversa. El rompecabezas es que, en el nivel más fundamental, las leyes de la física se parecen al péndulo; no tienen en cuenta los procesos irreversibles", agrega.

Las bolas dispersas en un cubo ilustran la segunda ley de la termodinámica: una vez que se alcanza el estado de máximo desorden, es imposible que vuelvan a ordenarse por sí solas.Las bolas dispersas en un cubo ilustran la segunda ley de la termodinámica: una vez que se alcanza el estado de máximo desorden, es imposible que vuelvan a ordenarse por sí solas.

Para indagar en el problema, Rocco y su equipo analizaron "sistemas cuánticos abiertos": pequeñas colecciones de partículas que interactúan con un entorno enorme.

Según explican en su estudio, se centraron en el sistema cuántico en sí y supusieron que la energía y la información que salen de este no regresan nunca, por lo vasto que es el universo. Aun así, las ecuaciones que describían la evolución del sistema seguían siendo "simétricas" en el tiempo: funcionaban igual de bien hacia el pasado que hacia el futuro.

"Lo sorprendente de este proyecto fue que, incluso después de hacer las suposiciones simplificadoras habituales, las ecuaciones seguían comportándose de la misma manera tanto si el sistema avanzaba como si retrocedía en el tiempo", comenta Thomas Guff, investigador posdoctoral que lideró los cálculos.

Sistemas cuánticos y la simetría temporal

La investigación cuestiona la sabiduría convencional sobre la llamada "aproximación de Markov", una técnica matemática utilizada para simplificar sistemas cuánticos complejos. Mientras que tradicionalmente se pensaba que esta aproximación rompía la simetría temporal, el nuevo estudio demuestra que, cuando se formula correctamente, la preserva.

Según un análisis de Science Alert, el fenómeno sería comparable a una "bañera cuántica" donde las partículas se mueven en un entorno inmenso. Por más que uno busque esa especie de "trinquete temporal" que impida volver al pasado, no aparece en las ecuaciones. Es decir, nada impone una flecha unidireccional a escala cuántica.

"Nuestros hallazgos sugieren que, aunque nuestra experiencia común nos dice que el tiempo solo se mueve en un sentido, no somos conscientes de que el sentido contrario habría sido igualmente posible", afirma Rocco.

¿Una ley universal inmutable?

El debate sobre la naturaleza del tiempo ha sido una piedra angular en la física. La segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía (el desorden) siempre aumenta, ha sido tradicionalmente la explicación de por qué el tiempo parece moverse en una sola dirección.

Sin embargo, este nuevo estudio sugiere que la flecha del tiempo podría ser simplemente una consecuencia de nuestra escala de observación, no una ley universal inmutable.

Aunque esto no significa que repentinamente podamos recordar el futuro o ver procesos cotidianos invertirse espontáneamente, sí revela que la naturaleza, en su nivel más fundamental, podría ser más flexible con el tiempo.

La dirección que experimentamos en nuestra vida diaria probablemente emerge del comportamiento colectivo de innumerables partículas en interacción, más que de una restricción básica del universo.

Implicaciones para el universo y el Big Bang

Si esto es cierto, esta perspectiva abre posibilidades fascinantes: podrían existir regiones en el universo donde el tiempo fluye en dirección opuesta, especialmente cerca del Big Bang, donde las condiciones iniciales podrían haber permitido una evolución temporal diferente.

En otras palabras, nuestra experiencia del tiempo como una carretera de sentido único podría ser apenas un fenómeno local en un cosmos mucho más complejo.

El estudio, aunque teórico, abre nuevas perspectivas sobre la naturaleza del tiempo, si bien con algunas limitaciones importantes. La investigación se circunscribe a sistemas cuánticos microscópicos y parte de suposiciones idealizadas que podrían no reflejar perfectamente las condiciones del mundo real.

Además, la verificación experimental de estos resultados enfrenta desafíos significativos, principalmente porque los sistemas cuánticos son extremadamente sensibles a cualquier intento de medición, lo que hace difícil observarlos sin alterarlos.