EL ORIGEN DEL TIEMPO por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

La Mecánica Cuántica, se va aplicando a los distintos campos incorporando un punto de vista que, en ocasiones, resulta incompatible con el sustentado hasta ahora. Así ha ocurrido con la teoría de la gravedad y la de la relatividad, ya en la primera mitad del siglo XX. La discrepancia surgía de forma evidente, porque al intentar conciliar los principios, las ecuaciones conducían a infinitos, carentes de sentido como resultados físicos. Hubo que esperar hasta la década de los 60, cuando DeWitt aportó un gran avance, al lograr combinar planteamientos hasta entonces incompatibles, llegando a soslayar los inconvenientes de los infinitos. También, es cierto que introdujo el debate en otro problema todavía más complejo, porque el tiempo dejó de tener relevancia en su ecuación y propuso el enunciado de que “en el Universo, nunca pasa nada”, claramente en oposición a las evidencias observacionales. Absurdos eran los infinitos, pero no menos la nueva propuesta. El “problema del tiempo” se ha convertido en la piedra de toque de la moderna física, pese a que muchos lo han pretendido ignorar, pero con poco o ningún éxito.

En 1983, Page y Wooters, incorporaron una solución basada en el entrelazamiento cuántico, que es la forma de enunciar la situación de que dos partículas cuánticas compartan la misma existencia, pese a estar físicamente separadas. Es una forma de denominar un poderoso enlace entre las partículas. El interés de la propuesta de Page y Wooters es que lo utilizaron para medir el tiempo, como la evolución de dos partículas entrelazadas, como si se tratara de un reloj. Ahora bien, tal como introduce la Cuántica, el resultado depende del observador, es decir, de cómo se lleva a cabo la observación. Podemos idear el comparar el cambio entre las partículas enlazadas con un reloj externo, convencional, que es totalmente dependiente del Universo. Esto equivale a tratar de medir el tiempo, constituyéndonos en un observador que midiera la evolución de las partículas utilizando un reloj externo, como si fuéramos el propio Dios. La conclusión no dejó de sorprender, por cuanto Page y Wooters evidenciaron que las partículas aparecerían completamente descargadas, con lo que el tiempo no tendría existencia. Pero hay otra forma de hacerlo que consiste en que el observador compararía desde dentro del Universo, la evolución de las partículas con el resto del Universo. Ahora, el observador interno apreciaría un cambio y esa diferencia en la evolución de las partículas entrelazadas comparadas con todo lo demás, es lo que constituye la medida del tiempo. Visto así, es una propuesta de alcance, por cuanto el tiempo pasa a ser un fenómeno emergente, que deriva del entrelazamiento y solamente se da para los observadores que se encuentran dentro del Universo. Para cualquier observador que lo viera desde fuera, contemplaría un Universo estático e invariable, que es lo que predicen las ecuaciones de Wheeler-DeWitt.

La verificación experimental de estas ideas es imprescindible para que estas propuestas dejen de ser meras ideas de amplio alcance filosófico. Pero lo cierto y verdad es que situar un observador fuera del Universo, hace muy improbable que se pueda evidenciar. No obstante, Moreva, en el Instituto Nacional de Investigación Metrológica (INRIM) en Turín, ha desarrollado un primer experimento que comprueba estas ideas, confirmando que el tiempo es un fenómeno emergente para todos los observadores internos, pero que no existe para los observadores externos. Ha simulado un Universo consistente en un par de fotones entrelazados y un observador que pudiera medir su estado de las dos formas distintas, interna y externa. En el primer caso, el observador interno mide la polarización de un fotón, entrelazándose con él y lo compara con la polarización del segundo fotón. Claramente, la diferencia es una medida del tiempo. De forma alternativa, los fotones los hace pasar, de nuevo, a través de placas birrefringentes que cambian sus polarizaciones. Pero ahora, el observador solamente mide las propiedades globales de ambos fotones comparadas con respecto a un reloj externo independiente. En este caso, el observador no puede detectar ninguna diferencia si no está enlazado con uno o con el otro. Al no existir diferencia, el sistema parece estático, es decir, el tiempo no emerge, es relativo y consecuencia del entrelazamiento cuántico. ¡Fantástico!