El tiempo parece tan evidente que nadie lo cuestiona. Los relojes avanzan, los calendarios cambian y los días se suceden con una regularidad que pocas veces invita a la duda. Sin embargo, algunas de las ecuaciones más profundas de la física moderna llevan décadas haciendo algo desconcertante: eliminar el tiempo por completo.
Un equipo de la Universidad de Birmingham acaba de publicar en Physical Review Research un experimento que traslada esta paradoja del papel al laboratorio por primera vez. Su herramienta: 24.000 átomos de rubidio enfriados hasta rozar el cero absoluto.
La paradoja que lleva décadas incomodando a la física
Las ecuaciones de la gravedad cuántica describen el universo sin incluir el tiempo como variable. El ejemplo más conocido es la ecuación de Wheeler-DeWitt. En ella aparece una descripción matemática del cosmos completo, pero no existe ningún reloj cósmico que marque el paso de los segundos; todo queda representado como un estado global que, en cierto sentido, permanece inmóvil.
La relatividad general hace exactamente lo contrario. Trata el tiempo como parte de la estructura del cosmos, lo incorpora a la geometría del espacio y lo convierte en una variable central. Esa tensión con la mecánica cuántica lleva décadas sin resolverse, y la pregunta que emerge es tan simple como desconcertante: si las leyes más básicas de la física pueden formularse sin recurrir al tiempo, ¿de dónde surge la experiencia de pasado, presente y futuro que todos percibimos?
Un universo en miniatura dentro de una cámara de vacío
Para trasladar esa pregunta al laboratorio, el equipo de Giovanni Barontini, de la Universidad de Birmingham, enfrió 24.000 átomos de rubidio hasta temperaturas cercanas al cero absoluto. En ese régimen extremo, la materia exhibe comportamientos colectivos que no aparecen en condiciones ordinarias, lo que permite examinar cuestiones fundamentales con una precisión notable.
Mediante láseres, la nube atómica fue dividida en regiones diferenciadas: algunas zonas podían observarse directamente; otras permanecían ocultas. Esa disposición creó un entorno cuántico casi completamente cerrado, con pérdidas mínimas durante la ventana experimental. El hamiltoniano que gobernaba el sistema era independiente del tiempo, de modo que el dispositivo replicaba la condición matemática de un cosmos sin reloj externo.
La nube no permanecía estática. Su comportamiento atravesó ciclos de expansión y contracción que recuerdan, de manera muy simplificada, a un Big Bang y un Big Crunch. Lo que afloró no fueron galaxias ni estrellas, sino patrones matemáticos equivalentes a los que surgen en determinados modelos cosmológicos.
El reloj que funciona sin reloj
Lo más llamativo ocurrió dentro de esa nube. Los cambios internos del sistema generaron una referencia temporal autónoma sin consultar ningún cronómetro externo: la propia dinámica contenía la información necesaria para establecer qué había ocurrido antes y qué después.
Esa referencia permitió reconstruir correctamente el orden de los acontecimientos a lo largo de sucesivos ciclos. El equipo fue un paso más allá y derivó una versión efectiva de la ecuación de Schrödinger parametrizada por ese tiempo interno, comprobando que reproducía cuantitativamente la dinámica observada. La distinción respecto a un reloj convencional es decisiva: un reloj mide el tiempo desde fuera, mientras que este montaje sugiere que la noción temporal puede derivarse de procesos físicos más básicos, sin imponer ninguna escala externa.
El tiempo entrópico: más rápido, más lento o detenido
Los autores definieron una escala cronológica basada en la evolución de la entropía entre las regiones observable y oculta del sistema. En lugar de un reloj convencional, usaron el propio intercambio de información entre partes del sistema como marcador temporal.
Esa escala no avanza siempre al mismo ritmo. Circula más rápido cuando el intercambio entrópico aumenta, se ralentiza cuando disminuye y se detiene por completo cuando cesa la transferencia. Para el reloj del laboratorio el tiempo seguía transcurriendo, pero para el marcador interno no ocurría nada. Al elevar la barrera entre sectores, el sistema alcanzó un estado estacionario comparable a una muerte térmica, y el tiempo entrópico dejó de avanzar.
La analogía con la temperatura resulta útil aquí. Ningún átomo individual posee temperatura; esa propiedad surge del comportamiento colectivo de millones de partículas. El tiempo podría funcionar de manera similar: no como ingrediente constitutivo de la realidad, sino como algo que emerge cuando la materia organiza sus transformaciones de cierta manera.
Qué abre este experimento para la cosmología cuántica
El valor principal del trabajo no reside en los átomos de rubidio ni en la cámara de vacío. Reside en que transforma un debate filosófico en una cuestión experimentalmente contrastable, y esa transición cambia la naturaleza de la discusión.
Configuraciones futuras similares podrían explorar rebotes cuánticos que sustituirían a las singularidades del Big Bang, relojes internos incompatibles que ofrecerían descripciones contradictorias de una misma realidad, o agujeros negros análogos en sistemas de átomos ultrafríos. También permitirían estudiar escenarios inspirados en la propuesta de Alexander Vilenkin sobre el origen cuántico del cosmos.
El experimento no demuestra que el tiempo sea una ilusión, ni invalida los marcos teóricos actuales. Lo que aporta es una vía experimental para estudiar si el tiempo fue alguna vez un ingrediente constitutivo de la realidad o si, como la temperatura, simplemente aparece cuando la materia se organiza de cierta manera.
Esa pregunta ya no vive solo en la pizarra. Y eso, en sí mismo, obliga a reconsiderar algo que se daba completamente por sentado cada vez que se miraba el reloj.