Un universo en miniatura demuestra que el tiempo podría ser una ilusión cuántica
Durante décadas, los físicos han sospechado que el tiempo podría no ser una propiedad fundamental del cosmos. Ahora, un sorprendente experimento con un miniverso formado por 24.000 átomos ultrafríos muestra que el paso del tiempo puede surgir de manera espontánea de los propios cambios internos de un sistema cuántico.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración conceptual de un universo cuántico en miniatura donde el tiempo emerge de las interacciones entre partículas. El reloj que se desintegra simboliza la idea, propuesta por un reciente experimento con átomos ultrafríos, de que el tiempo podría no ser una propiedad fundamental de la naturaleza, sino una consecuencia de la evolución interna de un sistema. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
¿Qué ocurriría si el tiempo no existiera realmente? ¿Y si el pasado, el presente y el futuro fueran simplemente una ilusión creada por la forma en que interactúan los objetos del universo?
La pregunta parece salida de una novela de ciencia ficción, pero lleva décadas atormentando a los físicos teóricos. Ahora, un experimento realizado en la Universidad de Birmingham, en el Reino Unido, ha conseguido algo extraordinario: construir un pequeño universo artificial en el laboratorio, una suerte de miniverso, y demostrar que es posible medir el tiempo sin utilizar ningún reloj.
El trabajo, dirigido por el físico Giovanni Barontini y publicado en la revista Physical Review Research, no pretende demostrar que los relojes sean inútiles ni que el tiempo haya dejado de existir. Lo que muestra es algo más profundo: que la sensación de flujo temporal podría surgir de los cambios internos de un sistema, sin necesidad de que exista un tiempo externo que marque los acontecimientos.
La idea conecta de manera directa con uno de los mayores enigmas de la física moderna: el llamado problema del tiempo.
Por qué algunas teorías afirman que el tiempo no existe
En nuestra experiencia cotidiana, el tiempo parece una realidad indiscutible. Los segundos avanzan, los relojes marcan las horas y los acontecimientos se suceden en una secuencia clara y en una misma dirección.
Sin embargo, cuando los físicos intentan describir el universo completo mediante las ecuaciones de la gravedad cuántica, ocurre algo desconcertante: el tiempo desaparece.
Una de las formulaciones más importantes de esta búsqueda es la ecuación de Wheeler-DeWitt, desarrollada en los años sesenta para describir un universo cuántico. En ella no aparece ninguna variable equivalente al tiempo. El cosmos completo queda representado como un estado estático, una especie de fotografía eterna donde nada parece evolucionar.
Esto plantea una pregunta incómoda: si las ecuaciones fundamentales no contienen tiempo, ¿de dónde surge nuestra percepción de que todo cambia?
🗣️«En algunas teorías del universo, especialmente en el ámbito de la gravedad cuántica, el tiempo simplemente no existe como una propiedad fundamenta —explica Barontini. Y añade—: Sin embargo, nuestra experiencia cotidiana nos dice que el tiempo avanza del pasado hacia el futuro. Comprender de dónde surge esa sensación es uno de los grandes desafíos de la física moderna».
Durante décadas, algunos físicos han defendido que el tiempo no es una propiedad básica de la naturaleza, sino una magnitud emergente. Igual que la temperatura emerge del movimiento colectivo de miles de millones de moléculas, el tiempo podría surgir de las relaciones entre los distintos componentes del universo.
Hasta ahora, sin embargo, estas ideas habían permanecido casi exclusivamente en el terreno teórico.
Barontini ajusta el sistema láser utilizado para atrapar y enfriar átomos de rubidio hasta temperaturas cercanas al cero absoluto. Con este dispositivo, su equipo ha creado un universo en miniatura que permite investigar cómo podría emerger el tiempo en sistemas cuánticos sin necesidad de un reloj externo. Cortesía: Universidad de Birmingham
Cómo los científicos crearon un universo en miniatura en el laboratorio
Barontini decidió abordar el problema del tiempo desde una perspectiva radicalmente distinta: crear una versión simplificada del cosmos en el laboratorio.
Para ello utilizó un condensado de Bose-Einstein, uno de los estados más extraños de la materia. Cuando ciertos átomos se enfrían hasta temperaturas cercanas al cero absoluto (−273,15 °C) dejan de comportarse como partículas individuales y comienzan a actuar como una única entidad cuántica gigante.
En el experimento, unos 24.000 átomos de rubidio fueron enfriados hasta alcanzar este estado colectivo. Después quedaron atrapados dentro de una cavidad óptica diseñada para que el sistema permaneciera prácticamente aislado del mundo exterior.
Barontini dividió entonces este pequeño universo en dos regiones mediante una fina barrera luminosa:
✅ Una de ellas permanecía oculta a la observación y fue bautizada como sector oscuro.
✅ La otra podía estudiarse de modo directo y recibió el nombre de sector brillante.
Los átomos podían atravesar la barrera y desplazarse de una región a otra. Desde el punto de vista de los científicos, aquello recordaba sorprendentemente a algunos modelos cosmológicos donde distintas partes del universo intercambian información y energía.
Un big bang y un big crunch en miniatura
Las imágenes obtenidas durante el experimento muestran una evolución casi cosmológica.
En determinados momentos, los átomos comienzan a poblar el sector brillante. Los investigadores comparan este instante con un pequeño big bang, la explicación científica de cómo empezó nuestro universo.
Posteriormente el proceso se invierte. Los átomos regresan de manera progresiva al sector oscuro hasta que el sector brillante se vacía casi por completo. Es el equivalente experimental a un big crunch, una hipótesis cosmológica según la cual la expansión del universo podría detenerse algún día e invertirse. En ese escenario, toda la materia y la energía comenzarían a acercarse de nuevo hasta que el cosmos entero colapsara sobre sí mismo, terminando en una especie de estado extremadamente denso y caliente.
Todo este trasbase atómico ocurre en apenas unas décimas de segundo.
Lo importante es que el sistema permanece prácticamente aislado durante todo el proceso. No existe un reloj interno que dicte cómo debe evolucionar. Sin embargo, los acontecimientos siguen produciéndose en un orden perfectamente definido.
La cuestión era descubrir cómo describir ese orden sin recurrir al tiempo convencional.
Detalle del dispositivo experimental empleado para atrapar y enfriar átomos de rubidio hasta temperaturas próximas al cero absoluto. Este sistema de láseres y campos ópticos permitió crear el miniverso cuántico con el que los investigadores estudiaron cómo puede emerger el tiempo a partir de la dinámica interna de un sistema aislado. Cortesía: Universidad de Birmingham
Cómo medir el tiempo sin utilizar un reloj
La clave del asunto apareció en un concepto familiar para cualquier físico: la entropía.
La entropía suele asociarse al desorden, aunque en realidad mide cuántas configuraciones diferentes puede adoptar un sistema. Es también la responsable de la famosa flecha del tiempo: el hecho de que los huevos se rompan, pero nunca se recompongan por arte de birlibirloque.
Los investigadores observaron que, mientras los átomos se desplazaban entre ambos sectores, también se producía un intercambio de entropía.
Y entonces surgió una idea audaz.
En lugar de utilizar segundos, minutos o cualquier referencia temporal externa, decidieron construir un nuevo tipo de reloj basado exclusivamente en el flujo de entropía.
Cada vez que la entropía cambiaba, avanzaba una unidad de este tiempo emergente. El resultado fue sorprendente.
¿Por qué es importante este descubrimiento?
Aunque el sistema atravesaba fases de expansión y colapso, este nuevo reloj seguía avanzando casi siempre en una única dirección. Los acontecimientos podían ordenarse correctamente utilizando únicamente información interna del propio sistema.
Era como si el universo artificial hubiera generado su propio tiempo.
Para Barontini, el experimento demuestra que el tiempo podría no ser una propiedad fundamental del universo, sino una consecuencia de su evolución interna. «Nuestro trabajo aporta la primera demostración experimental controlada de que el tiempo puede emerger de los cambios que ocurren dentro de un sistema, sin necesidad de un reloj externo —afirma este físico—. Este resultado abre una nueva ventana para estudiar la naturaleza del tiempo en teorías de gravedad cuántica y muestra que es posible describir la evolución de un sistema utilizando un tiempo generado por el propio sistema».▪️(13-junio-2026)
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Tiempo y Miniverso
⏳ ¿El experimento demuestra que el tiempo no existe?
No. El estudio muestra que el tiempo podría emerger de los cambios internos de un sistema cuántico sin necesidad de un reloj externo.
⏳ ¿Qué es un universo en miniatura?
Es un sistema físico diseñado para reproducir algunas propiedades matemáticas de modelos cosmológicos reales a pequeña escala.
⏳ ¿Cómo se creó el miniverso?
Utilizando un condensado de Bose-Einstein formado por 24.000 átomos de rubidio enfriados hasta temperaturas próximas al cero absoluto.
⏳ ¿Qué papel desempeña la entropía?
La entropía actúa como un marcador interno capaz de ordenar los acontecimientos y generar una dirección temporal.
⏳ ¿Puede este experimento ayudar a comprender el big bang?
Sí. Los investigadores consideran que este tipo de plataformas podrían utilizarse para estudiar escenarios relacionados con el origen y la evolución temprana del universo.
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
Un físico de la Universidad de Birmingham ha creado un «miniverso» utilizando 24.000 átomos ultrafríos.
El experimento demuestra que el tiempo puede emerger de la evolución interna de un sistema cuántico.
Los investigadores desarrollaron un reloj basado en la entropía, sin utilizar referencias temporales externas.
El sistema reproduce procesos análogos a un big bang y un big crunch.
El trabajo proporciona una nueva herramienta experimental para estudiar la gravedad cuántica y la cosmología.
FÍSICA CUÁNTICA
Información facilitada por la Universidad de Birmingham
Fuente: Giovanni Barontini. Testing the problem of time with cold atoms. Physical Review Research (2026). DOI: https://doi.org/10.1103/1h9j-df4k
