Investigadores de la Universidad Técnica de Darmstadt, Alemania, y de la Universidad de Roskilde, Dinamarca, han descubierto que, en ciertos materiales, como el vidrio y algunos plásticos, el tiempo podría no ser tan unidireccional como generalmente se asume, al menos en un sentido molecular.

Publicado a principios de este año en la prestigiosa revista Nature Physics, el estudio revela que las moléculas dentro de estos materiales pueden experimentar movimientos reversibles en el tiempo, un fenómeno que desafía nuestra comprensión cotidiana de cómo transcurre el tiempo.

Segunda ley de la termodinámica

En la vida cotidiana, experimentamos el tiempo como si solo tuviera una dirección. No obstante, para los físicos, esto no es evidente: las fórmulas que describen los movimientos, desde las de Newton hasta la ecuación de Schrödinger, se aplican independientemente de la dirección del tiempo, o flecha del tiempo. Por ejemplo, un vídeo de un péndulo oscilando sería igual si se reprodujera al revés.

Entonces, ¿por qué no vemos normalmente el tiempo transcurriendo hacia atrás? La respuesta está en la segunda ley de la termodinámica, que establece que el desorden, o entropía, en un sistema crece constantemente. En la vida diaria, esto se traduce en la imposibilidad de que una taza rota se reconstruya espontáneamente o que un huevo cocido vuelva a su estado original. En otras palabras, el hecho de que experimentemos el tiempo en una sola dirección no se debe a una limitación física, sino a la tendencia natural de los sistemas a evolucionar hacia estados más desordenados.

Fluctuaciones moleculares reversibles en el tiempo

Ahora, no obstante, al estudiar los movimientos moleculares en el vidrio y otros materiales similares, los científicos han descubierto que estos pueden ser reversibles cuando se observan bajo ciertas condiciones.

Este fenómeno fue capturado por primera vez gracias a un experimento sumamente preciso y complejo. Utilizando una cámara de alta sensibilidad, el equipo registró cómo la luz láser dispersada por una muestra de vidrio formaba patrones de interferencia. Estos patrones, al ser analizados estadísticamente, revelaron fluctuaciones moleculares que parecían no distinguir entre el pasado y el futuro, es decir, eran reversibles en el tiempo.

Este fenómeno se denomina "tiempo material", un concepto formulado hace 50 años y que sugiere que, como el tiempo propio en la teoría de la relatividad, el tiempo dentro de estos fluye a un ritmo diferente, dependiendo de la rapidez con la que se reorganizan sus moléculas. 

No podemos revertir el envejecimiento

A pesar de lo intrigante de este hallazgo, los investigadores, liderados por Till Böhmer, fueron cuidadosos en señalar que, aunque las fluctuaciones moleculares son reversibles en el tiempo, esto no implica que el proceso de envejecimiento en sí sea reversible. 

Los materiales continúan envejeciendo y acercándose a un estado de equilibrio dictado por la entropía general del sistema. Por lo tanto, mientras que las pequeñas oscilaciones de las moléculas pueden aparecer y desaparecer sin afectar significativamente el tiempo general, no contribuyen al proceso de envejecimiento global del material.

El estudio también pone en evidencia lo complejo y retador que fue llevar a cabo estas mediciones. "Era un enorme reto experimental", admite Böhmer. Observar y documentar estos movimientos moleculares requirió un equipo extremadamente sofisticado y precisión en la recolección de datos.

Este avance abre una serie de preguntas fascinantes. Los científicos se preguntan ahora si esta reversibilidad temporal es una característica común a otros materiales y cómo este "reloj interno" podría diferir entre diferentes sustancias. Además, queda por explorar si este fenómeno podría llevar a nuevas teorías que vinculen el envejecimiento material con la física fundamental.

Editado por Felipe Espinosa Wang con información de Nature Physics, Universidad Técnica de Darmstadt y Science Alert.