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En el mundo cuántico el tiempo no fluye como se podría esperar

Publicado el Vie, 26/11/2021

EFE

Madrid, 26 nov.- El tiempo avanza siempre hacia adelante, al menos en el mundo cl√°sico, pero es una afirmaci√≥n que no tiene por qu√© cumplirse en el cu√°ntico, donde la frontera entre hacia adelante y hacia atr√°s puede ser borrosa, seg√ļn un estudio que publica hoy Communications Physics.

Un equipo de investigadores de las Universitat de les Illes Balears (Espa√Īa), de Bristol (Reino Unido) y Viena han demostrado c√≥mo los sistemas cu√°nticos pueden evolucionar simult√°neamente a lo largo de dos flechas temporales opuestas, tanto hacia delante como hacia atr√°s en el tiempo.

El estudio obliga a replantearse c√≥mo se entiende y representa el flujo del tiempo en contextos en los que las leyes cu√°nticas desempe√Īan un papel crucial.

Aunque el tiempo suele tratarse como un par√°metro que aumenta continuamente, el estudio muestra que las leyes que rigen su flujo en contextos de mec√°nica cu√°ntica son mucho m√°s complejas.

"Esto puede sugerir que debemos replantearnos la forma de representar esta cantidad en todos aquellos contextos en los que las leyes cu√°nticas desempe√Īan un papel crucial", indica la autora principal de la investigaci√≥n Giulia Rubino, de la Universidad de Bristol

En la naturaleza, los procesos tienden a evolucionar espontáneamente de estados con menos desorden a estados con más desorden, y esta propensión puede utilizarse para identificar una flecha del tiempo. En física, esto se describe en términos de "entropía", que es la cantidad física que define la cantidad de desorden en un sistema.

"Si un fen√≥meno produce una gran cantidad de entrop√≠a, observar su inversi√≥n temporal es tan improbable que resulta esencialmente imposible", pero cuando la entrop√≠a producida es lo suficientemente peque√Īa "existe una probabilidad no despreciable de ver la inversi√≥n temporal de un fen√≥meno de forma natural", destaca Rubino.

La experta lo explica con un tubo de pasta de dientes, que si se aprieta hace pasar el producto al cepillo, pero si la presi√≥n es muy suave no ser√≠a improbable observar que la peque√Īa cantidad de pasta que sale volviera a entrar en el tubo, aspirada por la descompresi√≥n del mismo.

Los autores del estudio aplicaron esta idea al √°mbito cu√°ntico, una de cuyas peculiaridades es el principio de superposici√≥n, seg√ļn el cual si en un sistema hay dos estados son posibles, este puede estar en ambos al mismo tiempo.

Ese principio de superposición cuántica fue explicada en 1935 por el físico austriaco Erwin Schrödinger con la paradoja de un gato dentro de una caja que estaba vivo y muerto a la vez, hasta que la caja no se abriera.

Extendiendo el principio de superposición a las flechas del tiempo, resulta que los sistemas cuánticos que evolucionan en una u otra dirección temporal (la pasta de dientes que sale o vuelve a entrar en el tubo), también pueden encontrarse evolucionando simultáneamente a lo largo de ambas direcciones temporales.

"Aunque esta idea parece bastante disparatada cuando se aplica a nuestra experiencia cotidiana, en su nivel más fundamental, las leyes del universo se basan en principios de la mecánica cuántica. Esto nos lleva a preguntarnos por qué nunca nos encontramos con estas superposiciones de flujos temporales en la naturaleza", afirma Rubino.

En el estudio se cuantifica la entropía producida por un sistema que evoluciona en superposición cuántica de procesos con flechas temporales opuestas, explica el coautor Gonzalo Manzano de la Universitat de les Illes Balears.

En la mayoría de los casos, el resultado es la proyección del sistema en una dirección temporal bien definida, que corresponde al proceso más probable de los dos.

Sin embargo, cuando se trata de peque√Īas cantidades de entrop√≠a "se pueden observar f√≠sicamente las consecuencias de que el sistema haya evolucionado a lo largo de las direcciones temporales hacia delante y hacia atr√°s al mismo tiempo", agrega el investigador.

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