Uno de los aspectos más desconcertantes de la mecánica cuántica es que las diminutas partículas subatómicas no parecen “elegir” un estado hasta que un observador externo lo mide. El acto de medir convierte todas las vagas posibilidades de lo que podría suceder en un resultado definitivo y concreto. Si bien las matemáticas de la mecánica cuántica proporcionan reglas sobre cómo funciona ese proceso, esas matemáticas realmente no explican lo que eso significa en términos prácticos.
Una idea es que la conciencia, una conciencia de nosotros mismos y del impacto que tenemos en nuestro entorno, juega un papel clave en la medición y que es nuestra experiencia del universo lo que lo convierte de meramente imaginado en verdaderamente real. Pero si este es el caso, ¿es posible que la conciencia humana pueda explicar algunas de las rarezas de la mecánica cuántica?
Medida cuántica
La mecánica cuántica son las reglas que rigen el zoológico de partículas subatómicas que componen el universo. La mecánica cuántica nos dice que vivimos en un mundo fundamental no determinista. En otras palabras, al menos cuando se trata del mundo de las partículas diminutas, es imposible, sin importar cuán inteligentes sean los científicos en su diseño experimental o cuán perfectamente conozcan las condiciones iniciales de ese experimento, predecir con certeza el resultado de cualquier experimento. ¿Conoces la fuerza que actúa sobre un protón? No hay una ubicación establecida donde seguramente estará dentro de unos segundos, solo un conjunto de probabilidades de dónde podría estar.
Afortunadamente, este indeterminismo surge solo en el mundo subatómico; en el mundo macroscópico, todo funciona de acuerdo con las leyes deterministas de la física (y no, no estamos exactamente seguros de por qué ocurre esa división, pero ese es un problema para otro día). Cuando los físicos realizan un experimento sobre sistemas cuánticos (por ejemplo, tratando de medir los niveles de energía de un electrón en un átomo), nunca están seguros de qué respuesta obtendrán. En cambio, las ecuaciones de la mecánica cuántica predicen las probabilidades de estos niveles de energía. Sin embargo, una vez que los científicos realizan el experimento, obtienen uno de esos resultados y, de repente, el universo vuelve a ser determinista; una vez que los científicos saben el nivel de energía del electrón, por ejemplo, saben exactamente lo que va a hacer, porque su “función de onda” colapsa y la partícula elige un cierto nivel de energía.
Este giro del indeterminismo al determinismo es absolutamente extraño, y no hay otra teoría en física que funcione de la misma manera. ¿Qué hace que el acto de medir sea tan especial? Una miríada de interacciones cuánticas ocurren en el universo todo el tiempo. Entonces, ¿experimentan esas interacciones el mismo tipo de cambio incluso cuando nadie está mirando?
El papel de la conciencia
La interpretación estándar de la mecánica cuántica, conocida como la interpretación de Copenhague, dice que hay que ignorar todo esto y centrarse únicamente en obtener resultados. Desde ese punto de vista, el mundo subatómico es fundamentalmente inescrutable y la gente no debería tratar de desarrollar imágenes coherentes de lo que está pasando. En cambio, los científicos deberían considerarse afortunados de que al menos puedan hacer predicciones utilizando las ecuaciones de la mecánica cuántica.
Pero para muchas personas, eso no es satisfactorio. Parece que hay algo increíblemente especial en el proceso de medición que aparece solo en la teoría cuántica. Este carácter especial se vuelve aún más llamativo cuando se compara la medición con, por ejemplo, literalmente, cualquier otra interacción.
Por ejemplo, en una nube de gas lejana, en lo profundo de la inmensidad del espacio interestelar, no hay nadie alrededor; nadie está mirando Si, dentro de esa nube de gas, dos átomos chocan entre sí, se trata de una interacción cuántica, por lo que deberían aplicarse las reglas de la mecánica cuántica. Pero no hay “medición” ni resultado: es solo una de los billones de interacciones aleatorias que ocurren todos los días, sin ser observadas por los humanos. Y así, las reglas de la mecánica cuántica nos dicen que la interacción permanece indeterminista.
Pero si esos mismos dos átomos chocan dentro de un laboratorio, los científicos pueden medir y registrar lo que sucedió. Debido a que ocurrió una medición, las mismas reglas de la mecánica cuántica nos dicen que el indeterminismo cambió para volverse determinista; eso es lo que me permitió escribir un resultado concreto.
¿Qué hay de diferente entre estos dos casos? Ambos involucran partículas subatómicas que interactúan con otras partículas subatómicas. Y cada paso del proceso de medición involucra partículas subatómicas en algún nivel, por lo que no debería escaparse de las reglas cuánticas habituales que dicen que el resultado debe ser indeterminado.
Algunos teóricos, como el físico cuántico pionero Eugene Wigner, señalan que la única diferencia entre estos dos escenarios es que uno involucra a un observador consciente y pensante y el otro no. Por lo tanto, lo que se llama un “colapso” en mecánica cuántica (la transición de probabilidades indeterministas a un resultado concreto) se basa en la conciencia.
Sueños del universo
Debido a que la conciencia es tan importante para los humanos, tendemos a pensar que tiene algo especial. Después de todo, los animales son las únicas entidades conscientes conocidas que habitan el universo. Y una forma de interpretar las reglas de la mecánica cuántica es seguir la lógica anterior hasta su extremo: lo que llamamos una medida es realmente la intervención de un agente consciente en una cadena de interacciones subatómicas que de otro modo serían mundanas.
Esta línea de pensamiento requiere que la conciencia sea diferente de todas las demás físicas del universo. De lo contrario, los científicos podrían argumentar (y lo hacen) que la conciencia en sí misma es solo la suma de varias interacciones subatómicas. Si ese es el caso, no hay punto final en la cadena de medición. Y si es así, entonces lo que hacen los científicos en el laboratorio realmente no es diferente de lo que sucede en las nubes de gas al azar.
Si bien no es estrictamente una teoría física, el concepto de conciencia como algo diferente y separado del universo material tiene una larga tradición en filosofía y teología. Sin embargo, hasta que alguien pueda encontrar una manera de probar este concepto de conciencia como algo separado del resto de las leyes físicas en un experimento científico, tendrá que permanecer en el ámbito de la filosofía y la especulación.
Fuente: Live Science.
