Incompletitud y medida en física cuántica (V): decoherencia o el papel de la consciencia

4350866500_8af1199c4f_b

Un físico teórico puede distinguirse de un matemático de varias maneras. Quizás la más inmediata sea que el primero tiene la intención de que sus ecuaciones en última instancia reflejen una parte del funcionamiento del universo, mientras que las del segundo están autocontenidas. Podríamos incluso ir más allá y decir que, por este hecho, los físicos necesitan interpretar físicamente sus matemáticas, dotarlas de un sentido físico, racionalizador, que haga al mundo pensable, lo que podría argumentarse que surge de su propia condición de humanos. Y también en esto la física cuántica es extraña.

Esta necesidad de dotar de sentido físico a la mecánica cuántica se traduce en la adopción, consciente o no, de una interpretación de la misma cuando se transmite, ya sea en la enseñanza o en la comunicación de resultados o en los libros de texto. La necesidad de un lenguaje común, la presión de estandarización en un mundo global, hace que una interpretación de la mecánica cuántica sea la predominante, la llamada de Copenhague. El que esta interpretación en concreto tenga esta posición de privilegio por una magnífica campaña de marketing es un tema muy interesante de sociología de la ciencia pero que no corresponde discutir ahora. Lo que quizás si debamos mencionar es que muchos físicos no se salen de ella y llegan a negar cualquier otra interpretación como fantasía (llegando a afirmar que ellos no hacen filosofía, sino física, cuando en realidad lo que hacen es renunciar a pensar, pero esa es otra cuestión).

Lo paradójico y llamativo es que considerar la mecánica cuántica como completa y defender la interpretación de Copenhague como la canónica es una misión de corto recorrido. En cuanto se explora mínimamente nos encontramos con indefiniciones, inexactitudes e incongruencias. Tanto es así, que sin salirnos de Copenhague (término que usaremos como paraguas), podemos hablar de tres grupos de interpretaciones estándar fijándonos tan sólo en dos criterios y usando al gato de Schrödinger como piedra de toque. Esos dos criterios son a) qué consideramos como ente cuántico y b) qué consideramos medida.

Antes de explorar brevemente los tres grupos de interpretaciones conviene recordar un par de cosas que explican nuestra elección de criterios. En primer lugar, de acuerdo con Copenhague, la razón por la que no podemos decir qué atributos tiene un ente cuántico antes de la medida no es simplemente porque no sepamos cuáles son. Sino que no podemos decir cuáles son porque no existen antes de medir, esto es, no existe una realidad profunda e independiente consistente en objetos con atributos definidos existentes antes de la medición de los mismos (para ser precisos los entes cuánticos sí tienen unos atributos antes de ser medidos, los llamados atributos estáticos, como la masa; pero esto no influye en el razonamiento).

En segundo, esto no significa que Copenhague niegue la existencia de la realidad: existe un electrón por ahí, existen entes cuánticos en general, pero algunas de sus características no las puedo conocer hasta de que mida. Dicho esto, veamos cómo interpretan la realidad cada uno de los tres grupos de interpretaciones.

Realidad ligeramente dependiente de la medida

Entes cuánticos: las partículas elementales

Medida: en sentido amplio

Según esta versión los entes cuánticos son sólo las partículas más elementales, como los electrones, neutrones, protones y toda la gama de partículas subatómicas. Es decir, sólo al nivel más elemental se carece de atributos definidos hasta que se mida. En lo que respecta a qué cuenta como medida cualquier objeto que provoque “decoherencia” , esto es, que interactúe con el sistema y su función de onda asociada, es una medida: en el caso del gato, el sistema visual de éste, el detector Geiger, incluso los átomos de las moléculas del aire dentro de la caja son instrumentos de medida. En esta versión el gato nunca está en una superposición de estados vivo/muerto.

Realidad moderadamente dependiente de la medida

Entes cuánticos: cualquier objeto

Medida: en sentido amplio

En esta versión cualquier objeto es una entidad cuántica, pero también se toma la medida en sentido amplio. Por tanto, si bien cualquier objeto puede estar en principio en una superposición de estados, las medidas (por el ambiente, en general) son suficientes para colapsar dichas superposiciones mucho antes de que podamos experimentarlas. De nuevo, el gato no está en un estado de superposición; o, al menos, no lo está demasiado tiempo.

Realidad radicalmente dependiente de la medida (realidad dependiente de la consciencia)

Entes cuánticos: cualquier objeto

Medida: en sentido restringido

De las dos versiones anteriores vemos fácilmente que es el hecho de que prácticamente cualquier cosa conste como medida lo que evita la extrañeza cuántica macroscópica, dejándola circunscrita volumétrica y temporalmente a la escala de Planck. Dicho de otra manera, sólo un sentido restrictivo de la medida convierte al gato de Schrödinger en una paradoja. Pero, mire usted por donde, este sentido restrictivo de la medida lleva a otras paradojas en sí mismo. Veámoslo.

En esta versión, cualquier objeto es un ente cuántico, todo está en superposición. Pero sólo se considera medida un conjunto muy bien definido de actos: en el caso del gato, el hecho de abrir la caja y observar por parte del experimentador. Esto no es más que decir que es la consciencia humana la que constituye realmente una medida. Aquí puede que el amable lector se extrañe de que distingamos la consciencia humana como algo especial, diferente de otras realidades físicas; pero es que, de facto, para que el gato de Schrödinger se convierte en una paradoja a efectos prácticos, hay que asignar a la consciencia humana una condición diferente al resto de las realidades físicas. No sólo eso sino que, además, la realidad del mundo se convierte en algo subjetivo, dependiente del individuo.

Efectivamente, consideremos el siguiente experimento mental: en un laboratorio tenemos un experimentador y, en una cámara de acero, un gato, una fuente radiactiva, un detector, una ampolla de veneno y un mecanismo para romper ésta si el detector capta una desintegración; ¿cuándo colapsa la función de onda?¿cuando el experimentador abre la cámara o cuando yo vuelvo al laboratorio que es mi ente cuántico?

Este experimento mental se conoce como “el amigo de Wigner” ya que lo diseñó Eugene Wigner para ilustrar precisamente que, en su opinión, la consciencia humana es necesaria para la medida. Según él la función de onda colapsa cuando la primera consciencia humana mide. Pero, como decimos más arriba esto coloca a la consciencia humana, parafraseando a Spinoza, como “un imperio dentro de un imperio”, la hace algo diferente al resto de realidades físicas y abre la puerta al misticismo cuántico.

Vemos pues, que la decoherencia, la medida en sentido amplio, lo que hemos llamado realidad moderadamente dependiente de la medida, es lo que podríamos considerar como aproximación más consistente dentro de la interpretación de Copenhague. Pero resulta que la decoherencia también está en el núcleo de otras interpretaciones de la mecánica cuántica alternativas a la de Copenhague. En la próxima entrega conoceremos al señor Bohm.

Incompletitud y medida en física cuántica 

La teoría superpositiva

Los dados de dios

Entrelazamientos y desigualdades

Un gato y el destino del universo

Decoherencia o el papel de la consciencia

La onda piloto

Universos paralelos

Esperando a Didinberg 

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance


11 responses to “Incompletitud y medida en física cuántica (V): decoherencia o el papel de la consciencia

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: