Un
equipo internacional de físicos construye en laboratorio un sistema
en el que la "flecha del tiempo" apunta en
dirección contraria.
En
nuestra experiencia cotidiana el tiempo transcurre, siempre, en una
única dirección, esto es, desde el presente hacia el futuro. La
materia envejece y se corrompe, los niños crecen, los adultos se
hacen viejos y a nadie se le ocurriría quedar con un amigo "hace
tres horas".
Sin
embargo, y desde hace décadas, los científicos se preguntan si el
Universo "debe" por fuerza avanzar y desarrollarse
en esa única dirección. ¿Por qué no al revés?
Sobre
todo teniendo en cuenta que, en el mundo de las partículas
subatómicas, esas de las que todo y todos estamos hechos, las leyes
de la Física son simétricas con respecto al tiempo.
O
lo que es lo mismo, funcionan igual con independencia de que el
tiempo transcurra hacia delante o hacia atrás.
Es
al pasar al nivel macroscópico cuando todo parece "elegir"
moverse únicamente hacia el futuro. El físico Arthur Eddington
bautizó esta situación, a principios del siglo pasado, como «la
flecha del tiempo».
La
razón por la que esta "flecha" apunta siempre en
una dirección, pero no en la otra, es uno de los mayores
rompecabezas científicos de todos los tiempos. Y la respuesta
clásica para que las cosas sean así es que la flecha del tiempo se
desprende de la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que
la entropía, o el desorden, siempre aumenta dentro de un sistema
cerrado.
Es
por eso, por ejemplo, que la leche se mezcla fácilmente con el café
o el té, pero nunca vuelve a emerger limpia y pura de una taza de
café con leche; o que un huevo, una vez frito, jamás volverá a ser
un huevo crudo; o que el calor fluya siempre desde el objeto más
caliente hacia el más frío, y nunca al contrario.
Otra
razón importante para que las cosas funcionen tal y como vemos son
las condiciones iniciales del sistema. Y por motivos que aún escapan
a nuestra comprensión, el Universo primitivo estaba muy caliente y
su energía se distribuía uniformemente por todas partes.
Lo
cual es un estado de baja entropía en un sistema dominado por la
gravedad. Con el paso del tiempo, en efecto, la entropía del
Universo no ha dejado de aumentar, y eso es lo que determina la
dirección de la flecha del tiempo.
«Desfreír»
un huevo
Ahora,
un equipo internacional de investigadores liderado por Kaonan
Micadei, físico en la Universidad Federal ABC, en Brasil, se ha
preguntado qué sucedería al modificar las condiciones iniciales de
un sistema cerrado.
Es
decir, si el estado inicial de un sistema determina la dirección de
la flecha del tiempo, ¿sería posible crear, aquí en la Tierra,
sistemas cerrados cuyas condiciones iniciales obliguen a la flecha
del tiempo a apuntar en la dirección opuesta?
Si
la respuesta fuera afirmativa, dentro de ese sistema los huevos
fritos podrían "desfreirse" de forma espontánea y
el calor podría fluir de los objetos más fríos a los más
calientes.
La
respuesta es que sí. Micadei y su equipo, en efecto, han logrado,
por primera vez, construir un sistema de estas características. Y,
efectivamente, en su experimento la flecha del tiempo apunta en
dirección contraria, permitiendo a los investigadores comprobar cómo
un objeto frío es capaz de aportar calor a otro más caliente, algo
impensable en nuestra realidad cotidiana.
El
trabajo, publicado en arXiv.org, abre las puertas al
desarrollo de toda una nueva generación de dispositivos en los que
el tiempo se mueve hacia atrás, en lugar de hacia delante.
La
investigación, por supuesto, no nos permitirá emprender un viaje al
pasado para ver dinosaurios, pero sí que podría decirnos por qué
nuestro Universo está "atrapado" en una calle de un solo
sentido.
Entrelazamiento
cuántico
El
exótico sistema creado en laboratorio por los investigadores es una
mezcla de cloroformo disuelto en acetona.
El
cloroformo (CHCl3), está formado por un átomo de carbono, otro de
hidrógeno y tres de cloro, un escenario perfecto para llevar a cabo
experimentos de física cuántica, que es capaz de manipular los
espin (una especie de rotación interna) de los núcleos de carbono e
hidrógeno gracias a una técnica denominada resonancia magnética
nuclear.
La
idea era alinear los núcleos por medio de un potente campo
magnético. Los físicos usaron pulsos de radio para invertir uno o
ambos espins, y consiguieron que ambos se entrelazaran.
El
entrelazamiento es un extraño, pero bien conocido proceso cuántico
en el que dos partículas comparten la misma existencia de forma que,
como si de dos gemelos microscópicos se tratara, lo que le sucede a
una es inmediatamente "sabido" por la otra, con
independencia de la distancia que las separe.
Después,
una vez entrelazados, al escuchar las señales de radio emitidas por
los núcleos los físicos pudieron determinar cómo evolucionaban sus
estados cuánticos.
Al
mismo tiempo, los núcleos de los átomos de carbono e hidrógeno
estaban en contacto térmico, lo que significa que la energía
térmica podía fluir entre ambos. Los investigadores podían
controlar la temperatura de los dos núcleos y calentarlos de forma
independiente gracias a la resonancia magnética nuclear.
En
estas condiciones, lo lógico sería que, como sucede en el mundo
real, el calor fluyera desde el núcleo más caliente hacia el más
frío. Pero Micadei y su equipo observaron justo lo contrario.
La
clave para lograrlo fue, como se ha dicho antes, el entrelazamiento,
el fenómeno que Micadei y sus colegas explotaron para crear el
conjunto único de condiciones iniciales que permiten que, dentro de
ese sistema, el tiempo corra hacia atrás.
El
resultado fue la creación de un tipo de "motor"
capaz de impulsar la energía térmica en la dirección opuesta a la
que nos es familiar. "Observamos -reza el artículo- un flujo de
calor espontáneo desde el sistema frío al caliente".
Escala
macroscópica
El
hallazgo tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de
la naturaleza del tiempo, y de su relación con el entrelazamiento
cuántico y la entropía. "Nuestros resultados soble la
flecha termodinámica del tiempo -explica Micadei- podrían también
tener estimulantes consecuencias sobre la flecha cosmológica del
tiempo".
Lo
cual da a entender que procesos parecidos a los descritos en su
experimento podrían ser responsables de las condiciones iniciales
del Universo, el sistema en que vivimos, y explicar por qué el
tiempo fluye en la dirección que observamos.
Otro
aspecto significativo de este trabajo, de naturaleza más práctica,
es que los fenómenos observados por los investigadores no se limitan
solo a los sistemas microscópicos, sino que funcionan también a
escala macroscópica, con un gran número de moléculas implicadas.
Por
lo tanto, estos resultados podrían desembocar en una nueva
generación de dispositivos en cuyo interior el tiempo correría al
revés, y que serían capaces de conducir la energía térmica de
objetos fríos a otros más calientes.
Lo
de ir a ver dinosaurios, por desgracia, tendrá aún que esperar...
(abc.es).
Fuente
http://www.enlabrecha.mx/logran-que-el-tiempo-fluya-hacia-atras.php,
29 de diciembre de 2017
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