La solución al complejo problema de la iluminación muestra que el tiempo sólo puede avanzar
El comportamiento de la luz también podría estar fundamentalmente relacionado con la flecha del tiempo.
La propagación de la luz también podría depender exclusivamente del avance del tiempo.
Crédito de la imagen: Matias Koivurova, Universidad del Este de Finlandia
La luz es algo en nuestro mundo con el que estamos muy familiarizados y, sin embargo, aún puede arrojar algunas curvas increíbles cuando la miras en detalle. Uno recién descubierto proviene de un fenómeno bastante bien establecido: ¿qué sucede cuando la luz pasa a través de una interfaz? Podría ser vidrio, agua o algo completamente diferente. La solución para esto ya se ha establecido desde hace tiempo, pero los científicos ahora han descubierto que algo extraño está sucediendo en el medio.
A medida que la luz atraviesa una interfaz, su velocidad cambia. La solución para el comportamiento de la luz en un lado o en el otro de la interfaz es la ecuación de onda estándar bien establecida. Se pueden vincular sin problemas (una solución continua por partes), pero esto aún no explica lo que sucede en la interfaz misma. Allí, la onda debería experimentar una aceleración que no se tiene en cuenta en la solución actual.
Ahora se ha propuesto una ecuación en el caso de un universo con una dimensión espacial y una dimensión temporal.
“Básicamente, encontré una manera muy clara de derivar la ecuación de onda estándar en 1+1 dimensiones. La única suposición que necesitaba era que la velocidad de la onda es constante. Entonces pensé: ¿y si no siempre es constante? Esta resultó ser una muy buena pregunta", dijo en un comunicado el autor principal, el profesor asistente Matias Koivurova, de la Universidad del Este de Finlandia.
Al equipo se le ocurrió una ecuación de onda acelerada. Al principio la solución no tenía sentido, pero los físicos se dieron cuenta de que necesitaban una velocidad de referencia: la velocidad de la luz en el vacío. Resolver la ecuación proporcionó la solución correcta tanto en la interfaz como en ambos lados de ella, pero tiene un requisito crucial. Necesita tiempo para seguir adelante.
La flecha del tiempo es un concepto bastante importante en la ciencia. Más a menudo en física hablamos de la flecha termodinámica del tiempo. En todos los sistemas aislados, la entropía aumenta a medida que pasa el tiempo. Esto claramente da una dirección al tiempo.
Esta ecuación, a pesar de ser de una sola dimensión, parece sugerir que la flecha del tiempo no proviene solo de la termodinámica, sino que podría ser una propiedad intrínseca de la naturaleza que incluso la luz que se propaga debería obedecer.
Para el campo de la óptica, resolver esta ecuación significa resolver una controversia de larga data que ha confundido a los físicos durante años.
“Existe un debate muy famoso en física, que se llama la controversia Abraham-Minkowski. La controversia es que cuando la luz entra en un medio, ¿qué sucede con su impulso? Minkowski dijo que el impulso aumenta, mientras que Abraham insistió en que disminuye”, explicó el profesor Marco Ornigotti, líder del estudio.
La evidencia experimental respalda ambos lados y, según la nueva ecuación, el impulso se conserva gracias a los efectos relativistas. Sólo parece aumentar o disminuir según cómo se mire.
"Descubrimos que podemos atribuir un 'tiempo apropiado' a la onda, que es completamente análogo al tiempo apropiado en la teoría general de la relatividad", continuó Ornigotti.
La obra salta de un enigma óptico específico a una posible verdad fundamental del universo. Y si la flecha del tiempo siempre va en una dirección, es posible que tengamos que decir adiós a los sueños de viajes en el tiempo al pasado.
El estudio se publica en la revista Optica.