El mundo cuántico limita nuestra capacidad de medir el tiempo

Científicos austríacos han demostrado una limitación fundamental para nuestra capacidad de medir el tiempo, combinando la mecánica cuántica y la teoría de Einstein de la relatividad general.

Al medir el tiempo, normalmente suponemos que los relojes no afectan el espacio y el tiempo, y que éste puede medirse con precisión infinita en puntos cercanos del espacio.

Pero físicos teóricos de la Universidad de Viena y de la Academia Austriaca de Ciencias argumentan que cuanto más preciso sea un reloj determinado, más “borra” el flujo de tiempo medido por los relojes vecinos. Como consecuencia, el tiempo mostrado por los relojes ya no está bien definido. Los hallazgos se publican en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (PNAS).

Estamos acostumbrados a la idea de que las propiedades de un objeto pueden ser conocidas con una precisión arbitraria. Sin embargo, en la mecánica cuántica, una de las principales teorías de la física moderna, el principio de incertidumbre de Heisenberg establece un límite fundamental a la precisión con la que se pueden conocer pares de propiedades físicas, como la energía y el tiempo de un reloj.

Desaceleración

Cuanto más preciso es el reloj, mayor es la incertidumbre en su energía. Un reloj arbitrariamente preciso tendría, por lo tanto, una incertidumbre ilimitada en su energía. Esto se hace importante cuando se incluye la teoría de Einstein de la relatividad general, la otra teoría clave en la física. La relatividad general predice que el flujo del tiempo es alterado por la presencia de masas o fuentes de energía. Este efecto, conocido como “dilatación del tiempo gravitatorio”, hace que el tiempo se desacelere cerca de un objeto de gran energía, en comparación con la situación en la que el objeto tiene una energía menor.

Combinando estos principios de la mecánica cuántica y la relatividad general, el equipo de investigación encabezado por Aslav Brukner de la Universidad de Viena y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica demostró un nuevo efecto en la interacción de las dos teorías fundamentales.

Según la mecánica cuántica, si tenemos un reloj muy preciso, su incertidumbre energética es muy grande. Debido a la relatividad general, cuanto mayor es su incertidumbre energética, mayor es la incertidumbre en el flujo de tiempo en el vecindario del reloj.

Juntando las piezas, los investigadores mostraron que los relojes colocados uno junto al otro necesariamente se perturban mutuamente, resultando en un “borroso” flujo de tiempo. Esta limitación en nuestra capacidad de medir el tiempo es universal, en el sentido de que es independiente del mecanismo subyacente de los relojes o del material del que están hechos.

“Nuestros hallazgos sugieren que necesitamos reexaminar nuestras ideas sobre la naturaleza del tiempo cuando, tanto la mecánica cuántica como la relatividad general, son tomadas en cuenta”, dice Esteban Castro, autor principal de la publicación.

Fuente GALAR SCIENCE