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Sobre los límites de la física cuántica y el gato de Schrödinger

Ciencia

Por: PijamaSurf - 05/20/2017

"Será posible expandir los límites del mundo cuántico paso a paso, hasta eventualmente entender en dónde reside su límite" (Demid Sychev)

Una de las cuestiones fundamentales de la física es poder demostrar que existe un vínculo entre el mundo cuántico y el clásico, aquel en el que las leyes de los átomos operan en una escala extremadamente pequeña y las leyes de la física gobiernan los sistemas más grandes –como las estrellas, planetas y seres humanos. En palabras del físico Alexander Lvovsky, de la Universidad de Calgary y el Centro Cuántico Ruso, es lograr que los fenómenos cuánticos puedan observarse, con las condiciones ideales, en objetos macroscópicos. 

Desgraciadamente no hay aún una teoría que pueda definir los límites de ambos reinos, el cuántico y el clásico. Para Lvovksy quizá no exista ningún límite entre ambos reinos, y para poder demostrarlo se requeriría expandir el experimento del gato de Schrödinger.

En el experimento original de Schrödinger de 1935, en el que encerraban en una caja a un gato y una bomba, existen dos realidades: el gato está vivo y no explotó la bomba, o el gato está muerto y explotó la bomba. En el reino de lo cuántico, a estar en dos diferentes estados al mismo tiempo se le conoce como “estado de superposición” –la base de la computación cuántica que pretende revolucionar el procesamiento de información en el futuro; polarizar simultáneamente los protones –tanto vertical como horizontalmente– en este estado permitiría encontrar tanto el vínculo como los límites entre ambos reinos. Sin embargo, en esa época no se descubrió la respuesta. 

Ahora, en el 2016, Lvovsky utilizó la técnica de Schrödinger mediante las partículas de luz –y no gatos reales– en dos “cajas” cuánticas y logró registrar el fenómeno en átomos, por primera vez en la historia de la física. La grabación hizo que los científicos consideraran que al generar “gatos” más largos sus amplitudes se expandirían, el estado de superposición de dos ondas lumínicas se dirigiría a dos direcciones opuestas al mismo tiempo y provocaría un entrelazamiento de dos partículas a partir de un destello. En palabras de Lvovksy, “en uno de estos canales, hemos puesto un detector especial. En el evento, este detector muestra un resultado específico: un ‘gato’ nace en el segundo desenlace cuya energía es el doble del inicio”.

Si se llegase a producir un destello con mayor cantidad de energía, menciona uno de los colegas de Lvovsky, Demid Sychev, “Entonces será posible expandir los límites del mundo cuántico paso a paso, hasta eventualmente entender en dónde reside su límite”. Y en caso de que estos científicos rusos lograran demostrar el salto cuántico al reino clásico, entonces sabríamos que existe la posibilidad de entrelazarnos con otros seres en puntos opuestos del universo.

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¿Es la conciencia la que produce la realidad a nivel cuántico?

Ciencia

Por: pijamasurf - 05/20/2017

La pregunta que molesta a algunos científicos e intriga a otros: ¿Es la conciencia una propiedad fundamental de la naturaleza? ¿Interviene profundamente en el surgimiento de los estados cuánticos que componen la realidad?

Esta es la pregunta incómoda para los físicos, pero de alguna manera insoslayable. ¿Afecta la conciencia la realidad en su nivel fundamental? ¿Es el mundo un proceso que emerge de manera interdependiente con nuestra conciencia? Casi 100 años de lidiar con el llamado "problema del observador" en la física cuántica sugieren que la realidad no puede desligarse de nuestras observaciones de la misma y tomarse como algo objetivo, que existe por su propia cuenta. Esto no significa necesariamente que sea nuestra conciencia la que produce los extraños comportamientos que emergen al observar un fenómeno; sin embargo, sí obliga a que lo consideremos seriamente, algo que incómoda a los físicos puesto que pone en entredicho la realidad material y el paradigma materialista. Asimismo, este debate tiene el enorme problema de que la física y la neurociencia no han logrado entender y producir una definición de la conciencia --se le conoce como "el problema duro de la ciencia"-- y algunos físicos y filósofos materialistas incluso han llegado a creer que la conciencia es una ilusión --una ilusión generada por nuestro cerebro y sus procesos enteramente materiales.

El caso que cuestiona más seriamente la naturaleza de una realidad material independiente objetiva es el experimento de la doble rendija, en el que se presenta un colapso de una partícula cuántica. Este colapso en un estado definido ocurre de manera sorprendente en función solamente al acto de notar, y no por una perturbación física en la medición. La luz se encuentra en un estado de superposición, se comporta como una onda de probabilidades, y cuando es observada de cierta forma emerge como una partícula (de otra manera, mantiene su naturaleza de onda). Lo más extraño de todo es que la naturaleza parece saber si vamos a hacer una medición o no y se comporta en conformidad con esto (para una descripción completa de este experimento, se puede ver el siguiente video).

Esto ha llevado a algunos científicos a considerar el posible papel de nuestra conciencia en manifestar un cierto comportamiento a nivel subatómico. Eugene Wigner así lo creía: "Se deriva de aquí que la descripción cuántica de los objetos está influenciada por las impresiones que entran en mi conciencia". El físico John Archibald Wheeler consideró que en realidad no existía la división entre sujeto y objeto sino que vivimos en un universo participativo, en el cual el acto de observación incluso ha moldeado la evolución del universo, todos los posibles estados cuánticos para llegar a este momento, a esta realidad.

Adrian Kent, de la Universidad de Cambridge, sugiere que es posible que la conciencia altera de manera sutil las probabilidades cuánticas, esto es, que la mente afecta los resultados de las mediciones. Kent mantiene que la conciencia no determina exactamente "qué es real", pero que podría afectar la probabilidad de que cada una de las actualidades que permite la física cuántica sea la que, de hecho, observemos. Esto lo podría hacer de formas que no pueden predecirse por la teoría cuántica. En otras palabras la conciencia no estaría creando la realidad, pero sí estaría afectando qué realidad o actualidad observamos.

Roger Penrose, por otro lado, ha teorizado que la conciencia tiene un origen cuántico. La idea de Penrose de la "reducción objetiva orquestada" (Orch-Or en inglés) sugiere que el colapso de la interferencia cuántica y la superposición son procesos físicos reales. Penrose, junto con Hameroff, ha teorizado que existe una estructura material en el cerebro, los microtúbulos, que permiten una cognición cuántica. Estos codones de proteínas serían capaces de existir en estados de superposición. No hay, sin embargo, evidencia de esto.

El físico Matthew Fisher mantiene que el cerebro podría tener moléculas capaces de sostener estados de superposición cuántica más robustos, basándose en átomos de fósforo, los cuales existen en todas las células. Los núcleos de fósforo tienen un espín que los hace similares a magnetos con polos apuntando en diferentes posiciones. En un estado de entrelazamiento, el espín de uno de los núcleos depende del otro, lo cual es ya un estado de superposición que involucra más de una partícula cuántica. Esto podría resistir lo que se conoce como decoherencia y permitir la emergencia de una conciencia cuántica.

 

Con información de la BBC