¿Te has planteado alguna vez por qué un vaso roto no vuelve a montarse solo, o por qué el humo de un tubo de escape no regresa limpio al motor? En el día a día damos por hecho que el tiempo solo va hacia delante, pero la física lleva más de un siglo peleándose con esa idea. Ahora, un equipo de físicos chinos propone una respuesta distinta a una de las preguntas más incómodas de la ciencia moderna.
El trabajo, firmado por Xi Ming y Qing yu Cai y publicado en la revista Annals of Physics, ofrece un nuevo marco teórico para explicar la flecha del tiempo a partir de la propia mecánica cuántica, sin recurrir solo a la entropía ni a la figura del observador que mide y “rompe” la simetría. La mala noticia para los amantes de la ciencia ficción es clara. Esto no es una receta para construir una máquina del tiempo. Más bien es lo contrario.
De Boltzmann al siglo XXI
Desde finales del siglo XIX, la explicación estándar hablaba de entropía. Ludwig Boltzmann defendió que los sistemas aislados tienden a pasar de estados más ordenados a otros más desordenados y que esa tendencia estadística marca la dirección del tiempo. Por eso un huevo se rompe, el hielo se derrite y un bosque quemado no se recompone solo.
El problema es que las ecuaciones básicas de la física, en particular las de la mecánica cuántica, permiten en principio rebobinar los procesos. Si miras solo las matemáticas, el vídeo podría ir hacia delante o hacia atrás. Sin embargo, en la vida real nunca vemos que una taza hecha añicos salte del suelo a la mesa. Ahí está la grieta que este nuevo trabajo intenta cerrar.
La clave está en las correlaciones cuánticas
En lugar de fijarse únicamente en el desorden global, Ming y Cai miran a un nivel todavía más fino. Se preguntan qué ocurre con las relaciones internas entre las partes de un sistema cuántico cerrado cuando estas interaccionan.
En su artículo demuestran un teorema de “no intervención” que, simplificando mucho, dice lo siguiente. En un sistema cuántico cerrado, si no conoces con detalle el estado en que se encuentra, no existe ninguna operación física universal capaz de borrar por completo las correlaciones que se han creado entre sus partes.
Es decir, puedes deshacer un caso concreto muy bien preparado, pero no hay una “goma cuántica” que borre cualquier estado que te pongan delante. Cada interacción deja un rastro compartido de información entre las piezas del sistema y ese rastro no se puede limpiar de manera general.
Según los autores, esa generación de correlaciones es, en gran medida, un proceso de sentido único. A medida que el sistema evoluciona, las partes se quedan cada vez más entrelazadas entre sí y reconstruir exactamente “cómo estaban antes” se vuelve físicamente inviable, aunque las ecuaciones no lo prohíban de forma explícita.
Del laboratorio al segundo principio
La siguiente pieza del puzle es conectar esa idea con la termodinámica que estudiamos en el instituto. El equipo muestra que ese crecimiento irreversible de correlaciones basta para que, en un contexto termodinámico, el calor fluya de manera espontánea de los cuerpos calientes a los fríos. Justo lo que dice el enunciado clásico del segundo principio en la formulación de Clausius.
Visto desde fuera, seguimos hablando de entropía que aumenta y de sistemas que se acercan al equilibrio. Pero la imagen interna cambia un poco. La entropía total de un sistema cuántico cerrado se conserva, mientras que la entropía que medimos en cada parte crece porque parte de la información pasa a esconderse en esas correlaciones compartidas que no vemos directamente.
En este marco, procesos tan distintos como la pérdida de coherencia cuántica, el acercamiento al equilibrio o la propia subida de entropía serían, en buena parte, caras distintas de un mismo fenómeno.
¿Y las máquinas del tiempo?
La pregunta que muchos se hacen viene casi sola. Si todo esto es reversible “en teoría”, ¿queda algún resquicio para viajar al pasado? Los propios autores insisten en que su trabajo es una construcción teórica, no un cierre definitivo a cualquier modelo exótico que pueda aparecer en cosmología o en teorías todavía más profundas. Lo que sí ponen sobre la mesa es algo bastante contundente para el mundo real. A medida que el universo evoluciona, la información sobre lo que ha ido pasando se reparte de forma cada vez más enrevesada entre sus partes cuánticas y no existe un método universal para deshacer ese entramado.
En palabras del físico teórico Sun Changpu, de la Academia China de Ciencias, la investigación ofrece “una visión profunda del vínculo fundamental entre la física cuántica y la clásica y toca una de las preguntas más profundas de la ciencia”. No es poca cosa.
Por qué nos importa que el tiempo tenga flecha
Puede parecer una discusión muy abstracta, lejos de la factura de la luz, de los atascos o de la crisis climática. Sin embargo, la idea de irreversibilidad está detrás de casi todo lo que nos preocupa en ecología y en tecnología. Sabemos que es más fácil contaminar que descontaminar, emitir CO₂ que retirarlo de la atmósfera, talar un bosque que regenerarlo.
Este tipo de trabajos no da soluciones directas a esos problemas, pero sí refuerza una idea incómoda. Vivimos en un universo donde algunas cosas, una vez hechas, ya no tienen marcha atrás práctica. Entender de dónde sale esa flecha del tiempo, desde el mundo cuántico hasta nuestro día a día, ayuda a poner en contexto por qué la prevención suele ser mejor que la reparación.
El estudio completo se ha publicado en la revista científica Annals of Physics, donde puede consultarse con acceso abierto.
