El precio por tener un reloj más preciso es la entropía. Un equipo de la Universidad de Oxford que trabaja con un reloj diminuto ha demostrado la curiosa relación. Los hallazgos fueron publicados en Physical Review X.

Mientras avanzamos en el tiempo, la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema debe aumentar. Conocida como la “flecha del tiempo”, la entropía es una de las pocas cantidades en física que instituye que el tiempo va en una dirección particular: desde el pasado, donde la entropía era baja, hasta el futuro, donde será alta.

Esta tendencia al crecimiento del desorden en el universo explica muchas cosas, como por qué es más fácil mezclar ingredientes que separarlos. Es a través de este creciente desorden que la entropía está tan íntimamente ligada a nuestro sentido del tiempo.

Los relojes

La íntima conexión entre el tiempo y la entropía ha fascinado a los científicos durante décadas. Las máquinas, como los relojes, también producen entropía en forma de calor disipado a su entorno.

Los físicos ya han demostrado que un pequeño reloj cuántico (tipo de reloj atómico, el cual utiliza átomos enfriados por láser que saltan a intervalos muy regulares) crea más desorden cuanto más exactamente mide el tiempo. No obstante, lo difícil ha sido demostrar si los relojes más grandes y mecánicamente complejos crean más entropía cuanto más precisos se vuelven.

“Los relojes son, de alguna manera, como pequeñas máquinas a vapor: es necesario trabajar en ellos para medir el tiempo, donde el trabajo es la transferencia de energía necesaria para hacer que los dispositivos mecánicos como los relojes funcionen”, explicó la física Natalia Ares, autora del estudio.

El experimento

Los especialistas decidieron probar la idea de que se necesita invertir en la producción de entropía. Para eso, construyeron un reloj simplificado compuesto por una membrana de 50 nanómetros de espesor y 1,5 milímetros de largo, estirada entre dos pequeños postes que vibraban con pulsos de electricidad.

Al contar cada flexión hacia arriba y abajo como un tic, el equipo demostró que las señales eléctricas más potentes hacen al reloj marcar el tiempo con más regularidad y precisión, pero a costa de agregar más calor, y por lo tanto más entropía, al sistema.

La relación existente entre la entropía y la precisión en un dispositivo mucho más grande a un reloj cuántico indicaría que los hallazgos son de talla universal. Quizás si los relojes no produjeran ninguna entropía, sería demasiado probable que corrieran tanto hacia atrás como hacia adelante. Por otro lado, si mientras más entropía generan, más protegidos están de fluctuaciones hacia atrás.

“No lo sabemos con certeza todavía, pero lo que hemos descubierto, tanto para nuestro reloj como para los relojes cuánticos, es la existencia de una relación proporcional entre la precisión y la entropía”, afirmó Ares a Live Science.

Según los investigadores, los resultados nos serán útiles para el diseño de relojes y otros dispositivos en el futuro. Además, sentarían las bases para explorar eficazmente cómo se aplican las leyes de la termodinámica en gran escala a los dispositivos diminutos.