Reloj de bolsillo sobre fondo negro.
Vía PxHere.

Aunque solo lo hayamos escuchado de pasada alguna vez, todos lo sabemos: el universo tiende a la entropía. Este es el motivo por el que siempre es más fácil mezclar ingredientes que separarlos y por el que las luces de navidad se enredan como si no hubiera un mañana, sin importar cómo las guardemos, por ejemplo. De este modo, la entropía también juega un papel clave para medir y entender el paso del tiempo en el universo.

Pero… ¿por qué la entropía está relacionada con el tiempo?

Esta es otra pregunta que sin duda podemos hacernos, y se responde al entender la segunda ley de la termodinámica. Esta establece que, para que tiempo avance, la energía debe estar en aumento. Por consiguiente, la entropía será también cada vez mayor y actuará como una medida entre el pasado, el presente y el futuro.

Siempre, sin excepciones, el pasado tendrá menores niveles de entropía que el presente. Esto del mismo modo que la entropía del universo futuro, será mayor que la que medimos en el presente.

“Si quieres que tu reloj sea más preciso, tienes que pagar por ello. (…) Cada vez que medimos el tiempo, estamos aumentando la entropía del universo”, dijo Natalia Ares, física de la Universidad de Oxford y coautora del estudio, a WordsSideKick.com.

La entropía del universo aumenta cuando el reloj puede medir mejor el tiempo

Con anterioridad, otras investigaciones han mostrado que los relojes cuánticos son capaces de liberar entropía al universo. Del mismo modo, un reloj grande también puede hacer esto en forma de calor disipado en su entorno. Estos dos casos son bien conocidos y aceptados.

“Los relojes son de alguna manera como pequeñas máquinas de vapor: es necesario trabajar en ellos para medir el tiempo. (…) [En ellos, el] trabajo es la transferencia de energía necesaria para hacer que los dispositivos mecánicos como los relojes funcionen. (…) Para conseguir ese tic, tic, tic, tienes que poner en marcha la máquina. Eso significa que necesitas invertir en la producción de entropía”, explicó Ares.

Pero ambos relojes (comunes y cuánticos) comienzan a diferir cuando se habla del aumento de precisión en la medición del tiempo y una subida en la entropía. Mientras que se ha podido probar que, mientras más exacto un reloj cuántico, mayor es la entropía que libera, hasta la fecha no se había podido estipular lo mismo para máquinas más grandes.

De allí que se pensara que esta era solo una norma que ocurría a nivel cuántico –algo plausible ya que no sería la primera vez que el mundo cuántico supera o dobla las reglas físicas de lo que ya conocíamos–. Ahora, los investigadores han podido crear un reloj nanométrico, más grande que los relojes cuánticos, que también está sujeto a las leyes de proporcionalidad entre la exactitud, la energía y la entropía.

“No lo sabemos con certeza todavía, pero lo que hemos encontrado, tanto para nuestro reloj como para los relojes cuánticos, es que existe una relación proporcional entre la precisión y la entropía. (…) Puede que no siempre sea una relación lineal para otros relojes, pero parece que la precisión está limitada por las leyes de la termodinámica”, aclaró Ares.

¿Por qué medir el tiempo con más exactitud aumenta la entropía en el universo?

Aunque entendamos de alguna manera cómo el aumento de la energía puede llevar a mayores tendencias entrópicas, puede que sigámonos preguntando: ¿por qué lo hace en primer lugar? Este detalle tiene que ver directamente con el funcionamiento del reloj y la estabilidad de su medición.

Según parece, la entropía del universo, generada por el aumento de energía, es una manera de ayudar a que el reloj no pierda su “ritmo” de forma que sea más exacto a la hora de medir el tiempo. En otras palabras, la relación entre el reloj y el “caos” no es realmente unidireccional.

Relojes uno sobre otro haciendo referencia al caos y la entropía que puede venir con la medición más exacta del tiempo.
Vía PxHere.

De hecho, según los científicos, la falta de entropía en el funcionamiento de los relojes podría incluso ocasionar que estos no se comportaran adecuadamente. Como consecuencia, podría tener eventos similares a “tartamudeos” en la medición del tiempo, o simplemente comenzar a andar en reversa.

En otras palabras, el aumento de la entropía es una forma de asegurar que la “exactitud” del reloj no se pierda. De allí que, al hacer estructuras capaces de alcanzar mayores niveles de precisión al medir el tiempo, también estemos desarrollando elementos que requieran de más energía para funcionar y que alimenten la entropía del universo.

Referencia:

Measuring the Thermodynamic Cost of Timekeeping: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021029

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