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Nueva revolución en la Física Cuántica

Un experimento mental cuestiona que pueda explicar la realidad y el papel del observador


Un nuevo experimento mental revoluciona la física cuántica: añade más incertidumbre sobre su capacidad de explicar la realidad y cuestiona que el observador tenga alguna influencia en la suerte del gato de Schrödinger. Sugiere también que el concepto de tiempo y espacio debería ser revisado una vez más.


Eduardo Martínez de la Fe
Eduardo Martínez de la Fe, es el Editor de Tendencias21. Saber más del autor



Renato Renner, uno de los artífices del nuevo experimento mental. Foto: Peter Rüegg / ETH Zurich).
Renato Renner, uno de los artífices del nuevo experimento mental. Foto: Peter Rüegg / ETH Zurich).
Un nuevo experimento mental ha puesto patas arriba algunos de los cimientos de la física cuántica y abierto una apasionante polémica en el mundo académico. Los resultados de este experimento, realizado por Daniela Frauchiger y Renato Renner, del Instituto Federal Suizo de Tecnología, se publican en Nature Communications.

La física cuántica lleva más de cien años envuelta en polémicas filosóficas, particularmente en lo que se refiere al papel del observador en la creación de realidad, un proceso conocido en física como colapso de la función de onda.

Este proceso se refiere a lo que ocurre en el mundo cuántico, donde reina un caos en el que fluyen ondas de energía que muestran un universo de posibilidades infinitas. Se parece al patio de un colegio en el momento del recreo: cientos de niños corretean chillando de un lado para otro hasta que suena el timbre. En ese momento, todos se alinean y entran en clase.

La onda que representa ese conjunto de niños agitados se colapsa cuando suena el timbre y el caos de energías dispersas se concreta en una fila de niños dispuestos a aprender. En el universo cuántico, el colapso de energías dispersas se produce cuando interviene un observador: al medir lo que pasa, las ondas se convierten en partículas y forman la realidad que perciben nuestros sentidos (ver al respecto El cántico de la cuántica, Sven Ortoli y J.P. Pharabod, Gedisa, Barcelona, 1987).

Primera vuelta: un gato

El ejemplo del gato de Schrödinger, propuesto en 1935,  destaca la importancia del observador en el colapso de la función de onda y se corresponde con una filosofía concreta llamada idealismo cuántico.

Según este experimento mental, el gato de Schrödinger está encerrado en una caja que contiene, de un lado, comida y, de otro lado, veneno. El dueño lo sabe y espera. Pasado un tiempo abre la caja y puede encontrarse con que el gato ha tomado el alimento y vive, o bien que ha tomado el veneno y ha muerto. Schrödinger piensa que es el observador el que, al mirar dentro de la caja, convierte en real una u otra posibilidad.

Otra interpretación señala que el colapso de la función de onda (el gato vivo o muerto) se produce por efecto del dispositivo de medición, que es el que en realidad reduce a uno concreto los diversos estados de probabilidad, descartando el papel del observador que pretendía Schrödinger. Esta interpretación se conoce como realismo cuántico.

En medio de ambas teorías emerge la Escuela de Copenhague, para la cual la física cuántica no debe ir tan lejos. Considera que estas interpretaciones se refieren no a la realidad en sí misma, sino al conocimiento que tenemos de ella. Ese conocimiento está descrito por la función de onda y es normal que la función de onda se altere por la medición, ya que al actuar modificamos nuestro conocimiento de la realidad.

Segunda vuelta

Una segunda vuelta del gato de Schrödinger la desarrolló otro físico eminente, Eugene Wigner, en los años sesenta. En este escenario, la caja del gato de Schrödinger está dentro de otra caja mayor en la que hay otro físico observando, el así llamado “amigo de Wigner”. En el exterior, Wigner contempla lo que pasa en el experimento mental.

La Escuela de Copenhague se queda pequeña para interpretar lo que pasa en este experimento. El amigo de Wigner ya ha abierto la caja y descubierto que el gato está vivo (por ejemplo), pero Wigner desconoce el resultado de la observación. Sólo puede saberlo si abre la segunda caja y le pregunta a su amigo.

Como hay dos observadores, ¿en qué momento se ha convertido el paquete de ondas de probabilidad en una realidad concreta (el gato está vivo o muerto), cuando el amigo abrió la caja del gato o cuando Wigner descubrió la observación de su amigo?

Una escuela de pensamiento dice que la onda se colapsó cuando el amigo de Wigner abrió la caja del gato. Si es así, el la influencia del observador no sería determinante, ya que uno de ellos ha estado al margen del proceso.

Pero si la  onda colapsó después de que Wigner preguntara a su amigo, eso significaría que la función de onda no colapsa hasta que se concreta la observación al completo, estando el gato vivo y muerto a la vez hasta que ambos observadores concretan la reducción del paquete de ondas.

Tercera vuelta

En el nuevo experimento mental, los científicos suizos complican el colapso de la función de onda. Ya no sólo hay un gato y un observador (Schrödinger) o un gato y dos observadores (Wigner y su amigo). Ahora el gato se sustituye por una moneda y hay dos Wigner y dos amigos de ambos Wigner (Alice y Bob).

Uno de los Wigner coloca a su amiga Alice en una caja y  le pide que lance una moneda al aire, desconociéndose si al caer ofrecerá la cara o la cruz. El segundo Wigner también coloca a su amigo Bob en otra caja.

Cuando la moneda de Alice cae, esta amiga le envía un mensaje cuántico a Bob diciéndole el resultado. Bob descifra el mensaje y conoce que la moneda ha caído de cara (por ejemplo).

Si todo transcurriera según la lógica ordinaria, cuando los dos Wigner abrieran las cajas de sus respectivos amigos, ambos descubrirían que la moneda había caído de cara (siguiendo con el ejemplo).

Sin embargo, lo que ha descubierto este experimento mental es que no siempre es así: un Wigner descubre que la moneda ha caído de cara y el otro de cruz. Ambos están hablando de la misma moneda y del mismo proceso, pero sus observaciones son contradictorias. Y no se deben a errores de cálculo (al menos que se sepa hasta ahora).

Observador enredado

Una vez más, el mundo cuántico desconcierta a la comprensión humana: el efecto del gato de Schrödinger se diluye a medida que se complejiza la observación y cuestiona que podamos tener alguna influencia en la creación de los procesos físicos.

Una de las consecuencias de este nuevo experimento es que refuerza la idea de la coherencia cuántica, según la cual, tal como explicó uno de sus protagonistas, Dieter Zeh, en esta entrevista con Tendencias21 (2002), el "verdadero mundo cuántico" debe ser mucho más rico que nuestro mundo observado. En términos clásicos hay que decir que existen "muchos mundos" que en total forman el único y verdadero mundo cuántico.

Para Dieter Zeh, entre otros autores, los así llamados modelos de decoherencia permiten explicar la ausencia de superposiciones en los estados macroscópicos de la materia (el gato vivo o muerto, la moneda de cara o de cruz), sin necesidad de una intervención determinante del observador.

El nuevo descubrimiento también  añade más incertidumbre acerca de si la física cuántica puede explicar la realidad. Para sus protagonistas, tal como señalan en un comunicado, la única explicación de su resultado es que, aparentemente, la mecánica cuántica no es, como se pensó anteriormente, universalmente aplicable y, por lo tanto, no es válida para los objetos ordinarios, a pesar de que ha sido repetidamente confirmada por la experiencia.  

Existen otras posibilidades además de lo que consideramos como cierto. Quizás incluso tengamos que revisar nuestro concepto de espacio y tiempo una vez más, concluyen estos investigadores.

El observador se enreda, una vez más, en su propia observación.

Referencias

Quantum theory cannot consistently describe the use of itself. Daniela Frauchiger & Renato Renner. Nature Communications, volume 9, Article number: 3711 (2018). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8

Reimagining of Schrödinger’s cat breaks quantum mechanics — and stumps physicists. Davide Castelvecch. Nature News, 18 september 2018.


Lunes, 15 de Octubre 2018
Artículo leído 19836 veces



Nota



Comente este artículo

1.Publicado por Carmen fonceca el 15/10/2018 16:08
Muere mi gato y luego lo observo pararse en la ventana en mas de una ocasion, maullar en otras...estoy loca o es real esa experiencia? Yo no creo estarlo...gozo de buena salud

2.Publicado por Jesús RV el 15/10/2018 17:44
Me pregunto qué pasará si en lugar de 2 rendijas agregan una más.

3.Publicado por Carlos Rodriguez el 15/10/2018 19:11
Pienso que hay que esperar un poco ,todavía estamos muy pequeños para entender el muy complejo y maravilloso mundo cuantico, estamos muy perplejo aún .

4.Publicado por Jairo Balbuena E. el 16/10/2018 04:58
No, pues que voy a comentar .si no entendí ni madres , esa chingada caja la cago todo y me enredo , quien observaba a quien.? Y lo de la moneda , cae cara y cruz ? Eso es Rayuela o volados neta !!!

5.Publicado por Luis Burgos el 16/10/2018 19:41
No se necesita ser FISICO para inventar conjeturas....

voy a preparar algo con 3 cajas y 7 amigos .......

6.Publicado por Demian el 17/10/2018 02:12
Que los cientificos se pongan a trabajar con los ingenieros en la computación cuántica y que dejen a un lado todas esas hipótesis y especulaciones estupidas que no sirven para nada

7.Publicado por Norberto Rubén Sírtori el 17/10/2018 05:31
Pienso que la realidad es independiente del observador y que lo que el observador percibe como realidad es solo una interpretación suya.
Si la realidad dependiera del observador y cada observador indujera sobre esa realidad el orden sería imposible. Todo sería caos.
No creo en el principio de incertidumbre de Schrödinger, creo que nos falta herramientas de observación nuevas o que las mismas aún no son las adecuadas.

8.Publicado por Armando Gamarra el 21/10/2018 21:19
No conocemos bien cómo funciona nuestro cerebro y cómo solo es real lo que está dentro de él, tampoco podemos saber si lo que dice la cuántica es real o no. O sea, si la realidad descrita por la cuántica es verdadera o no. Ese no sería otro principio de incertidumbre? Dicho de otro modo, como no sabemos si nuestro cerebro representa correctamente la realidad, tampoco podremos saber si la cuántica lo hace.
Sería lindo recibir una contestación calificada a esta mi inquietud, para, entre otras cosas, seguir discutiendo.

9.Publicado por pamela valdes el 21/10/2018 22:28
Creo que la realidad es multidimensional y a la vez, y no lineal como se cree, por eso el experimento está influenciado por la observación. La observación es lo que creó el mismo observador influenciado por lo que pensó sería lo más adecuado, y como todo pensamiento crea porque es energía, cada observador ve proyectada su intención en una realidad al abrir la caja. Por tanto la observación influye sobre la realidad.

10.Publicado por Josehector CONTRERAS el 21/10/2018 23:57
Se parte de ideas de formación e inteligencia que no se acomoda a la verdad y a los hechos. El gato de Schrödinger no es lo más acertado para estas consideraciones, si inteligimos que el gato de Schrödinger-el principio de incertidumbre- ya comenzamos mal, Sí existen muchos mundos que son una realidad de perogrullo, así las cosas, debemos enfocar la o las hipótesis desde otros puntos de vistas. Por ejemplo para mí no existe el espacio-tiempo, ni tampoco el tiempo, ésto está creado a los fines de un entendimiento universal; si es interesante lo referente al entrelazamiento cuántico, vacío cuántico que tampoco existe el vacío y de existir almacenaría a la CONSCIENCIA, que es otro ítems a resolver. Por lo expuesto lo de ^X.^p~h no se compadece con el o los conceptos actuales.

11.Publicado por Ramon el 22/10/2018 06:15
Muy interesante y trabajado el artículo.
Me quedo un rato aquí en mi sillón de pensar a ver si resuelvo los misterios del universo, o tal vez despierte en otra realidad.

12.Publicado por Justo el 22/10/2018 10:33
Mi versión del “Gato de Schrödinger”.
Un científico ha preparado el cajón con el pérfido mecanismo y ha introducido al gato en él, coje una silla y se sienta no muy lejos del cajón, observándolo. Algún tiempo más tarde un colega del científico entra en la habitación, abre el cajón y constata que el pobre animal ha muerto. Sin decir esta boca es mía (no se habla con su colega), cierra el cajón y abandona el recinto. El científico sigue tranquilamente sentado en su silla sin inmutarse. Media hora más tarde entra otro cientifico en la habitación, (con este sí se habla) y le pregunta al sentado cuál es el estado del gato. ¿Cuál debe ser la respuesta del primer científico? 1. El gato está muerto. 2. El gato está vivo. 3. Los dos estados (vivo-muerto) se encuentran superpuestos.

13.Publicado por Ana el 22/10/2018 17:50
O sea que... ¿estamos más o menos como estábamos? O.o

14.Publicado por Josehector CONTRERAS el 22/10/2018 18:53
Don Justo; el gato de Schödinger, ¡Ya fué! la física cuántica está para resolver otros problemas mucho más importante. Va del neutrino a otros elementos menores; con decirle que ya superaron el bosón de Higgs.

15.Publicado por Julio Monsech Segurado el 23/10/2018 01:19
Al final de mi libro Multiversos Quánticos ( https://www.amazon.com/MultiVersos-Qu%C3%A1nticos-Spanish-Monsech-Segurado-ebook/dp/B071XSW4JV/ref=sr_1_1?s=digital-text&ie=UTF8&qid=1540249790&sr=1-1&keywords=multiversos+quanticos&dpID=61dECbyWVcL&preST=_SY445_QL70_&dpSrc=srch ) puede leerse un cuento cuántico en el que la moneda no es cara ni seca, sino que, en principio, cae de canto y queda girando...El mismo incluye especulaciones referidas al espacio-tiempo percibidos desde un ángulo diferente.

16.Publicado por Josehector CONTRERAS el 23/10/2018 18:08
Don Julio, lo suyo es un supuesto, ésto no se compadece con lo que la ciencia explica. Acá no se trata de si se cayó de canto, la física acepta conceptos bien definidos y claros, y las refutaciones que se realizan deben tener enormes fundamentos científicos.El cambio de PARADIGMAS va hacia ADELANTE, no se cuestiona lo ya SUPERADO. Espero que se escriba con seriedad sobre éste u otros temas referentes a la física cuántica por favor; o es preferible abstenerse y no escribir supuestas imaginaciones propias a las que tengo que responder con la máxima seriedad.

17.Publicado por Josehector CONTRERAS el 23/10/2018 18:48
Doña Ana, ¿No estamos como estábamos? Para opinar sobre éste tema o cualquier opinión sobre física cuántica se debe leer algo al respecto, porque sino se cae en falencias graves.

18.Publicado por Carlos M. Palacios Maldonado el 24/10/2018 04:34
Consideremos un electrón que cambia de órbita súbitamente, sin saberse por qué lo hace. Este salto modifica la realidad atómica y por lo tanto también una parcela de la realidad macro.

¿Qué lo direccionó y forzó a hacerlo? Si decimos que fue nuestra observación tendríamos que admitir que, en consecuencia, nuestra mirada también modifica lo macro. Es posible que cuando sepamos la respuesta podamos avanzar en el conocimiento del mundo cuántico, dejando de chapotear entre tantas conjeturas.

Saludos.

19.Publicado por Josehector CONTRERAS el 24/10/2018 19:03
Don Carlos si sus conocimientos sobre física cuántica, fuesen amplios, no haría ése planteo. OK.

20.Publicado por Ana el 25/10/2018 18:43
Don José Héctor, he leído más de lo que imagina sobre física cuántica, lo justo para saber que llevamos tres décadas atascados :-) Y el título de este artículo es, como otras veces, pretencioso. Saludos.

21.Publicado por Carlos M. Palacios Maldonado el 26/10/2018 18:51
Don José Héctor: mi planteo presupone que no se conoce qué es lo que impulsa al electrón a saltar de órbita, así como a elegir si lo hace hacia una órbita más cercana al núcleo, o más lejana. ¿Su comentario significa que sí se conoce eso? ¿Lo conoce usted?

Saludos

22.Publicado por Josehector CONTRERAS el 26/10/2018 20:02
Doña Ana. ¡No cuestiono a Dios!.Con respecto a la falacia de Stephen Hawking es improcedente, hablar de gravedad y todo eso y comentado en el año 2008, ¡VERDAD! Hawking nos habla que el Universo fue creado de una FLUCTUACIÓN CUÁNTICA, mí ideas de pensamientos sigue lo que Hawking sostiene. En su web a lo mejor está por ahí, no encontré referencias al túnel del electrón; entrelazamiento cuántico; neutrinos y subpartículas; la superación del bosón de Higgs, sobre Inteligencia Artificial; Aprendizaje Automático; Algoritmo Matemático; Robots; de ¿Porque el electrón es redondo? etc. y mucho más. Espero no le sea molesto éstas consideraciones aportadas.

23.Publicado por Josehector CONTRERAS el 27/10/2018 21:41
Doña Ana. ¡No cuestiono a Dios!.Con respecto a la falacia de Stephen Hawking es improcedente, hablar de gravedad y todo eso y comentado en el año 2008, ¡VERDAD! Hawking nos habla que el Universo fue creado de una FLUCTUACIÓN CUÁNTICA, mí ideas de pensamientos sigue lo que Hawking sostiene. En su web a lo mejor está por ahí, no encontré referencias al túnel del electrón; entrelazamiento cuántico; neutrinos y subpartículas; la superación del bosón de Higgs, sobre Inteligencia Artificial; Aprendizaje Automático; Algoritmo Matemático; Robots; de ¿Porque el electrón es redondo? etc. y mucho más. Espero no le sea molesto éstas consideraciones aportadas.
http://jcontreras604.wordpress.com

24.Publicado por Josehector CONTRERAS el 27/10/2018 21:46
Don Carlos usted se refiere al SPIN del ELECTRÓN. Lea más por favor; sobre éste tema existe bastante literatura. Gracias

25.Publicado por Carlos M. Palacios Maldonado el 29/10/2018 03:30
Este post tiene por objeto aclarar y ampliar uno anterior mío sobre el cambio de órbita de los electrones.

Electrones que súbitamente cambian de órbita modifican la realidad atómica de la materia y por lo tanto también lo hacen con una parcela de la realidad macro. ¿Qué los direcciona y fuerza a hacerlo? Si decimos que es nuestra observación la que lo hace, tendríamos que admitir que, en consecuencia, nuestra mirada también modifica lo macro. Se trata de una pregunta que se inscribe en el mundo de lo cuántico, por eso pienso que si descubriéramos la respuesta podríamos avanzar en el conocimiento de ese mundo.

Estimado señor don José Héctor Contreras: usted dice que si yo tuviera un conocimiento amplio de la física cuántica no habría hecho tal pregunta, dando así a entender que la respuesta ya es conocida por quienes tienen un conocimiento amplio de la física cuántica. Tiene usted razón, no tengo conocimientos amplios de ella, solo sé que el salto de órbita de los electrones es parte de la ionización, esto es, el proceso por el cual unos átomos pierden electrones y otros los ganan creando así iones eléctricamente cargados. Pero estará de acuerdo conmigo en que es lógico preguntar por lo que no se conoce.
Como su opinión sobre este asunto me interesa, seguiré esperando su respuesta.

Saludos

26.Publicado por Carlos M. Palacios Maldonado el 29/10/2018 14:01
D. José Héctor: su respuesta (post 24) no ayuda en nada. En el supuesto de que el espín del electrón -que es una propiedad del mismo- fuese la causa del salto de órbita (¿?), su respuesta solo dislocaría mi pregunta a esta otra: ¿Qué fuerza y direcciona al espín al cambio de órbita del electrón?

27.Publicado por Josehector CONTRERAS el 29/10/2018 21:57
Es un electrón desapareado o impar del orbital externo que le produce una desconfiguración espacial generadora de GRAN INESTABILIDAD; p.ej. los radicales libres cuentan con un electrón que no está apareado y se encuentra con capacidad de aparearse...Le sugiero leer literatura de Física y Química Cuántica, y Biología Molecular Cuántica; para poder entender de lo que se trata. Usted no puede alcanzar más conocimientos si no conoce lo supracitado. No voy a entrar en detalle a explicar ésta cuestión. Lo lamento por Ud. Suerte y Felicidad.

28.Publicado por Carlos M. Palacios Maldonado el 30/10/2018 18:40
Sinceramente, lo mismo le deseo Dn. José Héctor. Si siguiéramos en mi patrón de preguntas tendríamos que adentrarnos en una cadena de causas y efectos que nos llevaría a una encrucijada de primordialidad imposible de explicar por el método científico.
Ahí se requeriría otro enfoque, distinto al de la ciencia pura y dura.

Cordial saludo

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