¿Es el tiempo solo una ilusión creada por el entrelazamiento cuántico?
La verdadera naturaleza del tiempo ha sido un enigma para los físicos durante siglos. Sin embargo, un nuevo modelo teórico propone que el tiempo podría existir únicamente debido al entrelazamiento entre objetos cuánticos.
Crédito: MysteryPlanet.com.ar.
El tiempo ha sido considerado históricamente como un ingrediente esencial en la física, tan arraigado en nuestra concepción de la realidad que muchos pensaban que no necesitaba una definición explícita. No obstante, este punto de vista comenzó a cambiar en el siglo XX con el desarrollo de la física cuántica y las teorías de la relatividad general y especial, que presentaban visiones conflictivas sobre el tiempo.
En la relatividad general, el tiempo está integrado en el tejido del universo y puede deformarse en presencia de la gravedad. Por otro lado, la teoría cuántica trata el tiempo como un parámetro fijo que no cambia como otras propiedades de los objetos cuánticos, requiriendo que su paso sea medido por un reloj externo.
Estas discrepancias han llevado a muchos físicos a buscar una concepción unificada del tiempo que sea coherente tanto a escalas cuánticas como macroscópicas. Alessandro Coppo y su equipo en el Consejo Nacional de Investigación de Italia han explorado esta cuestión, buscando una noción única del tiempo que resuelva estas diferencias.
El enfoque de Coppo y su equipo
Para abordar esta cuestión, Coppo y sus colegas han recurrido a una idea prometedora —aunque extraña— de los años 80s. La teoría sugiere que la percepción del cambio en un objeto a lo largo del tiempo es consecuencia de su entrelazamiento con un reloj cuántico.
En su modelo matemático, los investigadores representaron este reloj como un sistema de pequeños imanes teóricos entrelazados con un oscilador cuántico, una versión cuántica de un resorte. Eligieron estos modelos debido a su comprensión matemática clara, lo que permitió una prueba teórica sólida y abrió la posibilidad de futuros experimentos.
Resultados del modelo matemático
El equipo de Coppo encontró que su sistema podía describirse mediante una versión modificada de la famosa ecuación de Schrödinger, utilizada para predecir el comportamiento de partículas cuánticas. La diferencia crucial en su modelo es que, en lugar de una variable de tiempo tradicional, la nueva ecuación utiliza una variable que enumera los estados cuánticos de los imanes.
Al repetir los cálculos bajo la suposición de que los imanes y el oscilador eran lo suficientemente grandes como para que los efectos cuánticos no alteraran su comportamiento, descubrieron que el tiempo podría ser una consecuencia del entrelazamiento incluso para objetos que parecen clásicos en lugar de cuánticos. Sus ecuaciones coincidieron con aquellas que los físicos han utilizado para predecir el comportamiento de objetos clásicos desde el siglo XIX. Aun así, la variable que marcaba cada etapa del comportamiento del oscilador era un subproducto del entrelazamiento cuántico.
En resumidas cuentas, el hecho de que hayan encontrado una variable que coincide con el tiempo convencional sugiere que la única forma en que deberíamos pensar en el tiempo es como emergente de la cuántica.
Implicaciones y próximos pasos
Coppo y su equipo comparten la visión de que el tiempo solo existe debido al entrelazamiento cuántico. Esto podría significar que si percibimos el paso del tiempo, es porque hay algún grado de entrelazamiento integrado en el mundo físico. Un observador en un universo sin entrelazamiento —como algunos sugieren que era el nuestro en sus inicios—, no vería ningún cambio; todo sería estático.
La mayor pregunta ahora es si podemos poner a prueba estas ideas.
Vlatko Vedral, de la Universidad de Oxford, considera prometedora la noción de que el tiempo surge del entrelazamiento cuántico, pero señala que se necesitan más detalles para entender completamente qué es el tiempo y cómo investigarlo experimentalmente.
«En particular, este experimento asume que los dos sistemas entrelazados no interactúan, lo cual podría no ser siempre realista», dijo. «Comprender cómo se comporta el tiempo emergente del entrelazamiento cuando los sistemas interactúan podría ser crucial para formular teorías comprobables de la gravedad cuántica».
El estudio ha sido publicado en el servidor de preimpresión arXiv.
