4: Relajación Irreversible

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A nivel fundamental, las leyes básicas que rigen la evolución temporal de los sistemas mecánicos cuánticos aislados son invariantes bajo inversión temporal. Es decir, no hay dirección preferida a la flecha del tiempo. La Ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo es reversible, lo que significa que se pueden encontrar soluciones para propagarse hacia adelante o hacia atrás en el tiempo. Si uno invierte el signo del tiempo y con ello momenta de objetos, deberíamos poder volver a donde estaba el sistema en un momento anterior. Esto lo podemos ver en la solución exacta al problema de dos niveles, donde la amplitud oscila entre los dos estados con una frecuencia que depende del acoplamiento. Si invertimos el signo del tiempo, el movimiento se invierte. En contraste, cuando un sistema cuántico está en contacto con otro sistema que tiene muchos grados de libertad, una dirección definida emerge a la flecha del tiempo, y la dinámica del sistema ya no es reversible. Dichos sistemas irreversibles son disipativos, es decir, decaen en el tiempo de un estado preparado a un estado donde se pierden las relaciones de fase entre los estados base.

4.1: Introducción a la dinámica disipativa
¿Cómo surge el comportamiento irreversible, un sello distintivo de los sistemas químicos, de la ecuación determinista de Schrödinger dependiente del tiempo? Responderemos a esta pregunta específicamente en el contexto de las transiciones cuánticas de un estado energético dado del sistema a estados energéticos de su entorno. Cualitativamente, se puede esperar que dicho comportamiento surja de la interferencia destructiva entre las soluciones oscilatorias del sistema y el conjunto de múltiples estados de energía estrechamente empaquetados del baño.