Físicos en Finlandia han creado un material cuántico que durante más de una década solo existía como predicción teórica. ¿Lo más interesante? Estos materiales "topológicos" podrían ser la base de las computadoras del futuro, y este en particular podría funcionar a temperatura ambiente.

Físicos de la Universidad de Heidelberg acaban de resolver un rompecabezas que llevaba décadas sin solución en la física cuántica. Demostraron que dos teorías que parecían completamente opuestas sobre las partículas diminutas en realidad cuentan la misma historia. Su trabajo gira en torno a algo que suena contradictorio: una partícula tan pesada que apenas debería moverse, pero que de alguna manera genera las ondas en el espacio cuántico que los científicos llevan más de 50 años intentando explicar.

Durante más de cuatrocientos años, los marineros han visto algo mágico en alta mar: una enorme extensión de agua que brilla con un resplandor blanco, casi fantasmal, como si alguien hubiera encendido una lámpara nocturna cósmica bajo las olas. A pesar de tantos siglos de avistamientos y de toda la tecnología satelital que tenemos hoy, los científicos todavía no logran explicar del todo por qué ocurre esto. Y francamente, esa clase de misterio es exactamente lo que hace que los océanos me parezcan fascinantes sin fin.

Un físico ha creado un miniuniverso en el laboratorio donde el tiempo no funciona con un reloj externo sino que emerge de forma natural del propio sistema. ¿Y el ingrediente secreto? El caos. O más específicamente, la entropía.

¿Te has quedado mirando las estrellas y te has preguntado qué es realmente el tiempo? No me refiero a qué día es o cuánto falta para tus vacaciones. Hablo de la naturaleza fundamental del tiempo en sí.

¿Y si te dijera que algunas de las mentes más brillantes del planeta piensan que el tiempo quizás no es una característica incorporada del universo?

Exactamente eso es lo que ha estado explorando un físico de la Universidad de Birmingham, y su último experimento es absolutamente fascinante. Básicamente creó un universito sellado en su laboratorio y se preguntó: ¿podemos seguirle el paso al tiempo sin mirar ningún reloj? Respuesta rápida: parece que sí. Pero no por las razones que esperarías.

El problema del universo sin reloj

Hay algo que me vola la cabeza cada vez que lo pienso: la mayoría de las leyes fundamentales de la física en realidad no les importa la dirección del tiempo. Hazlas funcionar hacia adelante o hacia atrás, las ecuaciones funcionan igual. Pero en la vida real, claramente experimentamos que el tiempo fluye en una sola dirección. Envejecemos. Los huevos se rompen pero no se desencogen. El café caliente se enfría pero nunca se calienta solo.

Esta desconexión entre la física que usamos para describir la realidad y nuestra experiencia vivida es lo que se llama el problema de la "flecha del tiempo", y lleva bothering a los físicos durante más de un siglo.

Ahora es donde la cosa se pone realmente extraña. Algunas de las teorías más ambiciosas de la física —incluyendo intentos de combinar la mecánica cuántica con la relatividad general (lo que llamamos "gravedad cuántica")— sugieren que el universo en sí quizás no tiene un reloj incorporado.

La famosa ecuación de Wheeler-DeWitt esencialmente describe todo el cosmos como un único estado cuántico congelado, sin ningún marcador de tiempo externo. Entonces, si no hay un reloj cósmico tic-tac en el fondo, ¿de dónde viene nuestro familiar flujo de tiempo?

Construyendo un universo en una caja

Exactamente eso es lo que el profesor Giovanni Barontini se propuso investigar con un experimento que es igualmente brillante y surrealista. Creó lo que él llama un "miniuniverso" usando 24.000 átomos ultracondensados, átomos enfriados a temperaturas tan cercanas al cero absoluto que empiezan a comportarse de maneras que parecen imposibles en nuestro mundo cotidiano.

Estos átomos estaban sellados dentro de un contenedor aislado y divididos en dos regiones por una barrera creada con rayos láser. A una región la llamó la región "brillante" (donde se hacen las mediciones) y a la otra la región "oscura" (que permanece sin observar).

Todo el montaje estaba completamente sellado del mundo exterior. Sin relojes externos, sin interferencias. Solo este pequeño rincón de extrañeza cuántica flotando en un laboratorio.

Y entonces pasó algo hermoso.

Viendo un minibig bang (y un minicolapso)

Dentro de este miniuniverso, la región brillante empezó a hacer algo remarkable: se expandía y contraía repetidamente, como una versión diminuta y en bucle del Big Bang seguida de un hipotético Big Crunch, el escenario donde la expansión del universo eventualmente se revierte y todo colapsa de nuevo.

Como el sistema estaba completamente aislado, el profesor Barontini y su equipo solo podían seguir lo que pasaba usando información del interior del sistema. No podían echar un vistazo a ningún reloj de laboratorio externo. Tenían que reconstruir la secuencia de eventos puramente desde lo que pasaba dentro del miniuniverso.

Aquí viene la parte que te vuela la cabeza: funcionó. Pudieron ordenar eventos en el tiempo sin ninguna referencia externa.

El verdadero secreto: todo es cuestión de entropía

Entonces, ¿qué mantenía el tiempo en este pequeño cosmos? La respuesta, según la investigación, es la entropía. Básicamente una medida del desorden o la dispersión en un sistema.

A medida que los átomos se movían entre las regiones brillante y oscura, la entropía (el desorden, la dispersión) seguía cambiando. Cuando la distribución de partículas en la región brillante aumentaba o disminuía, el sistema estaba efectivamente moviéndose hacia adelante en el tiempo.

Y aquí está lo mejor: cuando la distribución de partículas dejaba de cambiar, el tiempo en sí efectivamente se detenía.

El profesor Barontini llama a esto "tiempo entrópico", y no es solo una idea filosófica. El experimento mostró que esta forma de tiempo:

• Fluye en una dirección consistente (produciendo esa familiar flecha del tiempo)
• Ordena correctamente los eventos incluso mientras el universo pasa por ciclos de expansión y contracción
• Puede acelerarse o ralentizarse dependiendo de cómo se redistribuya la entropía

Piénsalo así: en lugar de que el tiempo sea el escenario sobre el cual suceden los eventos, la entropía se convierte en el tiempo. Los cambios en el desorden son el tic-tac del reloj.

Por qué importa (y mucho)

Aquí está por qué estoy genuinamente emocionado con esta investigación. Hemos sabido durante mucho tiempo que el tiempo se comporta de manera diferente en la mecánica cuántica que en nuestra experiencia cotidiana, pero probar estas ideas ha sido casi imposible porque no podemos exactamente hacer experimentos en todo el universo.

Este miniuniverso cambia eso. Por primera vez, los científicos tienen un montaje de laboratorio controlado donde pueden probar ideas sobre la naturaleza del tiempo que antes estaban atrapadas en especulaciones teóricas.

El equipo también demostró que la famosa ecuación de Schrödinger —la ecuación fundamental de la mecánica cuántica— puede reformularse usando este concepto de tiempo entrópico. Esto significa que los científicos todavía pueden predecir cómo evolucionan los sistemas cuánticos incluso cuando el tiempo se define puramente por cambios internos en lugar de un reloj externo.

La imagen más amplia

Voy a ser honesto contigo: parte de mí encuentra que este concepto entero es simultáneamente emocionante y ligeramente aterrador. Si el tiempo emerge de algo tan mundano como la dispersión de partículas en un sistema, ¿qué significa eso para nuestra comprensión de la realidad? ¿Son los momentos en el tiempo reales, o son solo ilusiones útiles creadas por la entropía cambiante?

El profesor Barontini lo expresó bellamente: "En la vida cotidiana, el tiempo fluye del pasado al futuro. ¿Por qué es esto así, cuando la mayoría de las leyes básicas de la física funcionan igual hacia adelante y hacia atrás?"

Todavía no tenemos una respuesta completa a esa pregunta. Pero experimentos como este están iluminando lentamente, cuidadosamente, los bordes de nuestra ignorancia.

¿Qué viene después?

El equipo ahora busca expandir este enfoque a sistemas cuánticos más complejos. Eventualmente, esto podría abrir la puerta a experimentos de laboratorio explorando la física del verdadero Big Bang, agujeros negros simulados y teorías competidoras sobre cómo funciona el tiempo en todo el cosmos.

Eso es material increíblemente ambicioso. Pero eso es lo que hace a la física tan maravillosa: la disposición a hacer preguntas que parecen casi demasiado fundamentales para hacer, y luego realmente diseñar experimentos para investigarlas.

Por ahora, me voy a quedar aquí pensando en el hecho de que en una pequeña caja en Birmingham, Inglaterra, 24.000 átomos están ocupados creando su propio sentido del tiempo, un cambio de entropía a la vez. Y de alguna manera, eso me hace sentir un poco más conectado al misterio de todo esto.

¿Qué piensas tú? ¿El tiempo se siente más real sabiendo que podría emerger del caos, o lo hace sentir aún más ilusorio? Me encantaría leer tus pensamientos.

Los astrónomos han desarrollado nuevas técnicas para detectar una de las ideas más descabelladas de la ciencia ficción: estructuras gigantes construidas por civilizaciones extraterrestres para captar la energía de las estrellas. Un estudio reciente revela cómo podrían verse estas "esferas de Dyson" con nuestros telescopios, y por qué un tipo particular de estrella se ha convertido en el objetivo más prometedor.

Científicos han descubierto algo que nos deja a todos con la boca abierta: las bacterias no son solo maquinitas biológicas diminutas. Resulta que pueden aprender de la experiencia, recordar lo que les ha pasado e incluso transmitir esos recuerdos a sus crías. Vamos, que nuestra supuesta capacidad única de recordar el pasado ya no nos parece tan especial.

Astrónomos han detectado cuásares de cuando el universo tenía apenas 670 millones de años, y lo más sorprendente es que estos gigantes cósmicos no deberían existir tan temprano. Su descubrimiento está obligando a los científicos a replantearse todo lo que sabían sobre cómo crecen los agujeros negros.

Ingenieros de Harvard encontraron la forma de convertir la misma tecnología de chips de silicio que tienes en tu laptop en una máquina capaz de escribir ADN. Es un avance que podría transformar todo: desde el diagnóstico médico hasta la manera en que almacenamos datos para siempre.

Científicos acaban de lograr algo increíble: capturaron las primeras imágenes de tiburones duende vivos en su hábitat natural en las profundidades del mar. Y honestamente, esta criatura parece sacada directamente de una película de ciencia ficción. Este hallazgo no solo amplía nuestro conocimiento sobre estos "fósiles vivos", sino que podría transformar por completo la forma en que los protegemos.

Imagina un planeta donde un lado es un infierno abrasador y el otro está congelado de tal forma que haría que la Antártida parezca unas vacaciones en la playa. Suena a ciencia ficción, ¿verdad? Pero lo más loco es esto: ahora los investigadores creen que ese entorno extremo podría ser bastante compatible con la vida. Te explico.

¿Qué pasaría si pudieras decirle al calor exactamente a dónde ir y lograr que se quede ahí, incluso después de apagar la fuente de energía? Eso es exactamente lo que han logrado investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka con un nuevo material programable capaz de dirigir la radiación térmica a voluntad.

Algo realmente misterioso está saliendo a la luz en una diminuta isla sueca: restos de lobos que no deberían estar ahí. Pero lo más sorprendente viene ahora. Estos lobos no vagaban libremente por la naturaleza. La evidencia indica que humanos antiguos los tenían cerca, les daban pescado y focas, y quizás los manejaban de formas que jamás habíamos imaginado.

Este hallazgo está obligando a los investigadores a cuestionar una de las historias más antiguas de nuestra especie: cómo empezamos a дружба con los lobos.