Si un \u00e1rbol cae y nadie lo oye \u00bfSuena? Algunos dir\u00edan que no. Y si alguien est\u00e1 ah\u00ed y lo oye, tal vez suena. Bueno, tal vez sea hora de revisar esa respuesta.<\/p>\n\n\n\n
Hemos encontrado una nueva paradoja en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, una de nuestras dos teor\u00edas cient\u00edficas fundamentales, junto con la teor\u00eda de la relatividad de Einstein, que arroja dudas sobre algunas ideas de sentido com\u00fan sobre la realidad f\u00edsica. <\/p>\n\n\n\n
Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica vs. sentido com\u00fan<\/strong><\/p>\n\n\n\n Echemos un vistazo a estas tres declaraciones:<\/p>\n\n\n\n Cuando alguien observa que ocurre un evento, realmente sucedi\u00f3.<\/p>\n\n\n\n Es posible hacer elecciones libres, o al menos, elecciones estad\u00edsticamente aleatorias.<\/p>\n\n\n\n Una elecci\u00f3n hecha en un lugar no puede afectar instant\u00e1neamente a un evento distante. Los f\u00edsicos llaman a esta “localidad”.<\/p>\n\n\n\n Todas estas son ideas intuitivas y ampliamente cre\u00eddas incluso por los f\u00edsicos. Pero nuestra investigaci\u00f3n, publicada en Nature Physics<\/a>, muestra que no todas pueden ser ciertas, o la propia mec\u00e1nica cu\u00e1ntica debe fallar en alg\u00fan nivel.<\/p>\n\n\n\n Este es el resultado m\u00e1s contundente hasta ahora de una larga serie de descubrimientos en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica que han cambiado nuestras ideas sobre la realidad. Para entender por qu\u00e9 es tan importante, veamos esta historia.<\/p>\n\n\n\n La batalla por la realidad En muchos casos, la teor\u00eda cu\u00e1ntica no da respuestas definitivas a preguntas como \u00bfD\u00f3nde est\u00e1 esta part\u00edcula en este momento? En cambio, solo proporciona probabilidades de d\u00f3nde podr\u00eda encontrarse la part\u00edcula cuando se observa.<\/p>\n\n\n\n Para Niels Bohr, uno de los fundadores de la teor\u00eda hace un siglo, eso no se debe a que carezcamos de informaci\u00f3n, sino a que las propiedades f\u00edsicas como la “posici\u00f3n” no existen en realidad hasta que se miden.<\/p>\n\n\n\n Y lo que es m\u00e1s, debido a que algunas propiedades de una part\u00edcula no se pueden observar perfectamente simult\u00e1neamente, como la posici\u00f3n y la velocidad, no pueden ser reales simult\u00e1neamente.<\/p>\n\n\n\n Nada menos que Albert Einstein encontr\u00f3 esta idea insostenible. En un art\u00edculo de 1935 con sus colegas te\u00f3ricos Boris Podolsky y Nathan Rosen, argument\u00f3 que debe haber m\u00e1s en la realidad de lo que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica podr\u00eda describir.<\/p>\n\n\n\n El art\u00edculo consider\u00f3 un par de part\u00edculas distantes en un estado especial ahora conocido como estado “entrelazado”. Cuando se mide la misma propiedad (digamos, posici\u00f3n o velocidad) en ambas part\u00edculas entrelazadas, el resultado ser\u00e1 aleatorio, pero habr\u00e1 una correlaci\u00f3n entre los resultados de cada part\u00edcula.<\/p>\n\n\n\n Por ejemplo, un observador midiendo la posici\u00f3n de la primera part\u00edcula podr\u00eda predecir perfectamente el resultado de medir la posici\u00f3n de la distante, sin siquiera tocarla. O el observador podr\u00eda optar por predecir la velocidad. Esto ten\u00eda una explicaci\u00f3n natural, argumentaron, si ambas propiedades exist\u00edan antes de ser medidas, contrariamente a la interpretaci\u00f3n de Bohr.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, en 1964, el f\u00edsico norirland\u00e9s John Bell descubri\u00f3 que el argumento de Einstein fracasaba si se realizaba una combinaci\u00f3n m\u00e1s complicada de diferentes mediciones en las dos part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n Bell demostr\u00f3 que si los dos observadores eligen aleatoria e independientemente entre medir una u otra propiedad de sus part\u00edculas, como la posici\u00f3n o la velocidad, los resultados promedio no se pueden explicar en ninguna teor\u00eda en la que tanto la posici\u00f3n como la velocidad fueran propiedades locales preexistentes.<\/p>\n\n\n\n Eso suena incre\u00edble, pero los experimentos ahora han demostrado de manera concluyente que las correlaciones de Bell ocurren. Para muchos f\u00edsicos, esto es una prueba de que Bohr ten\u00eda raz\u00f3n: las propiedades f\u00edsicas no existen hasta que se miden.<\/p>\n\n\n\n Pero eso plantea la pregunta crucial: \u00bfqu\u00e9 tiene de especial una “medida”?<\/p>\n\n\n\n El observador observado<\/strong> Consider\u00f3 una situaci\u00f3n en la que su amigo entra en un laboratorio herm\u00e9ticamente cerrado y realiza una medici\u00f3n en una part\u00edcula cu\u00e1ntica, por ejemplo, su posici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, Wigner not\u00f3 que si aplicaba las ecuaciones de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para describir esta situaci\u00f3n desde el exterior, el resultado era bastante diferente. En lugar de que la medici\u00f3n del amigo haga real la posici\u00f3n de la part\u00edcula, desde la perspectiva de Wigner, el amigo se enreda con la part\u00edcula y se infecta con la incertidumbre que la rodea.<\/p>\n\n\n\n Esto es similar al famoso gato de Schr\u00f6dinger, un experimento mental en el que el destino de un gato en una caja se enreda con un evento cu\u00e1ntico aleatorio.<\/p>\n\n\n\n Para Wigner, esta fue una conclusi\u00f3n absurda. En cambio, cre\u00eda que una vez que la conciencia de un observador se involucre, el enredo “colapsar\u00eda” para que la observaci\u00f3n del amigo fuera definitiva.<\/p>\n\n\n\n Pero, \u00bfy si Wigner estaba equivocado?<\/p>\n\n\n\n Nuestro experimento<\/strong> Hay otro giro: Charlie y Debbie ahora miden un par de part\u00edculas entrelazadas, como en los experimentos de Bell.<\/p>\n\n\n\n Como en el argumento de Wigner, las ecuaciones de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica nos dicen que Charlie y Debbie deber\u00edan enredarse con sus observaciones.<\/p>\n\n\n\n Pero debido a que esas part\u00edculas ya estaban enredadas entre s\u00ed, los propios Charlie y Debbie deber\u00edan enredarse, en teor\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Pero, \u00bfqu\u00e9 implica eso experimentalmente?<\/p>\n\n\n\n Nuestro experimento es as\u00ed: los amigos entran en sus laboratorios y miden sus part\u00edculas. Alg\u00fan tiempo despu\u00e9s, Alice y Bob lanzan una moneda cada uno. Si son caras, abren la puerta y le preguntan a su amigo qu\u00e9 vieron. Si son sellos, realizan una medici\u00f3n diferente.<\/p>\n\n\n\n Esta medida diferente siempre da un resultado positivo para Alice si Charlie est\u00e1 enredado con su part\u00edcula observada en la forma calculada por Wigner. Lo mismo ocurre con Bob y Debbie.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, en cualquier realizaci\u00f3n de esta medici\u00f3n, cualquier registro de la observaci\u00f3n de su amigo dentro del laboratorio no puede llegar al mundo externo. Charlie o Debbie no recordar\u00e1n haber visto nada dentro del laboratorio, como si despertaran de la anestesia total.<\/p>\n\n\n\n Pero, \u00bfsucedi\u00f3 realmente, incluso si no lo recuerdan?<\/p>\n\n\n\n Si las tres ideas intuitivas al comienzo de este art\u00edculo son correctas, cada amigo vio un resultado real y \u00fanico para su medici\u00f3n dentro del laboratorio, independientemente de si Alice o Bob decidieron abrir su puerta o no. Adem\u00e1s, lo que ven Alice y Charlie no deber\u00eda depender de c\u00f3mo aterrice la moneda distante de Bob, y viceversa.<\/p>\n\n\n\n Demostramos que si este fuera el caso, habr\u00eda l\u00edmites para las correlaciones que Alice y Bob podr\u00edan esperar ver entre sus resultados. Tambi\u00e9n mostramos que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica predice que Alice y Bob ver\u00e1n correlaciones que van m\u00e1s all\u00e1 de esos l\u00edmites.<\/p>\n\n\n\n A continuaci\u00f3n, hicimos un experimento para confirmar las predicciones de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica utilizando pares de fotones entrelazados. El papel de la medici\u00f3n de cada amigo fue jugado por uno de los dos caminos que cada fot\u00f3n puede tomar en la configuraci\u00f3n, dependiendo de una propiedad del fot\u00f3n llamada “polarizaci\u00f3n”. Es decir, el camino “mide” la polarizaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Nuestro experimento es solo una prueba de principio, ya que los “amigos” son muy peque\u00f1os y simples. Pero abre la pregunta de si los mismos resultados ser\u00edan v\u00e1lidos con observadores m\u00e1s complejos.<\/p>\n\n\n\n Es posible que nunca podamos hacer este experimento con humanos reales. Pero sostenemos que alg\u00fan d\u00eda podr\u00eda ser posible crear una demostraci\u00f3n concluyente si el “amigo” es una inteligencia artificial de nivel humano que se ejecuta en una computadora cu\u00e1ntica masiva.<\/p>\n\n\n\n \u00bfQu\u00e9 significa todo esto? Por un lado, las correlaciones que descubrimos no se pueden explicar simplemente diciendo que las propiedades f\u00edsicas no existen hasta que se miden.<\/p>\n\n\n\n Ahora se cuestiona la realidad absoluta de los resultados de la medici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Nuestros resultados obligan a los f\u00edsicos a lidiar con el problema de la medici\u00f3n de frente: o nuestro experimento no se ampl\u00eda y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica da paso a la llamada “teor\u00eda del colapso objetivo”, o se debe rechazar una de nuestras tres suposiciones de sentido com\u00fan. .<\/p>\n\n\n\n Hay teor\u00edas, como de Broglie-Bohm, que postulan la “acci\u00f3n a distancia”, en la que las acciones pueden tener efectos instant\u00e1neos en otras partes del universo. Sin embargo, esto est\u00e1 en conflicto directo con la teor\u00eda de la relatividad de Einstein.<\/p>\n\n\n\n Algunos buscan una teor\u00eda que rechace la libertad de elecci\u00f3n, pero requieren una causalidad al rev\u00e9s o una forma aparentemente conspirativa de fatalismo llamada “superdeterminismo<\/a>“.<\/p>\n\n\n\n Otra forma de resolver el conflicto podr\u00eda ser hacer que la teor\u00eda de Einstein sea a\u00fan m\u00e1s relativa. Para Einstein, diferentes observadores podr\u00edan estar en desacuerdo sobre cu\u00e1ndo o d\u00f3nde sucede algo, pero lo que sucede es un hecho absoluto.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, en algunas interpretaciones, como la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica relacional, QBism o la interpretaci\u00f3n de muchos mundos, los eventos en s\u00ed pueden ocurrir solo en relaci\u00f3n con uno o m\u00e1s observadores. Un \u00e1rbol ca\u00eddo observado por uno puede no ser un hecho para todos los dem\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n Todo esto no implica que puedas elegir tu propia realidad. En primer lugar, puedes elegir qu\u00e9 preguntas haces, pero las respuestas las da el mundo. E incluso en un mundo relacional, cuando dos observadores se comunican, sus realidades se entrelazan. De esta forma puede surgir una realidad compartida.<\/p>\n\n\n\n Lo que significa que si ambos presenciamos la ca\u00edda del mismo \u00e1rbol y dices que no puedes o\u00edrlo, es posible que solo necesites un aud\u00edfono.<\/p>\n\n\n\n Eric Cavalcanti<\/a>, profesor asociado, Griffith University<\/em>.<\/p>\n\n\n\n Este art\u00edculo es una traducci\u00f3n de otro publicado en Science Alert<\/a>. Puedes leer el texto original haciendo clic aqu\u00ed<\/a>.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Si un \u00e1rbol cae y nadie lo oye \u00bfSuena? Algunos dir\u00edan que no. 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<\/strong>La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica funciona muy bien para describir el comportamiento de objetos diminutos, como \u00e1tomos o part\u00edculas de luz (fotones). Pero ese comportamiento es muy extra\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n
En 1961, el f\u00edsico te\u00f3rico h\u00fangaro-estadounidense Eugene Wigner ide\u00f3 un experimento mental para mostrar qu\u00e9 es tan complicado sobre la idea de medici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
En nuestra investigaci\u00f3n, nos basamos en una versi\u00f3n ampliada de la paradoja del amigo de Wigner, propuesta por primera vez por \u010caslav Brukner de la Universidad de Viena. En este escenario, hay dos f\u00edsicos, llam\u00e9moslos Alice y Bob, cada uno con sus propios amigos (Charlie y Debbie) en dos laboratorios distantes.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Aunque puede que falten d\u00e9cadas para una prueba concluyente, si las predicciones de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica contin\u00faan siendo v\u00e1lidas, esto tiene fuertes implicaciones para nuestra comprensi\u00f3n de la realidad, incluso m\u00e1s que las correlaciones de Bell.<\/p>\n\n\n\n