NeoFronteras

Alteración del orden causal

Área: Física — martes, 9 de octubre de 2012

Proponen que es posible encontrar sistemas cuánticos en los que el orden de los eventos puede ser a su vez indefinido.

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Uno de los conceptos más básicos de la ciencia y de la vida cotidiana es el de causalidad. Es decir, la idea según la cual una causa en el presente produce un efecto en el futuro. Si el evento A produce el efecto B, entonces B no puede ser la causa de A.
Ahora unos físicos teóricos de las universidades de Viena y Libre de Bruselas han mostrado sobre el papel que según la Mecánica Cuántica (MC) es posible concebir una situación en la que un evento puede ser a la vez causa y efecto de otro.
Aunque todavía no se sabe si esta posibilidad se puede dar en la Naturaleza, el trabajo puede ser importante por las posibles implicaciones sobre los fundamentos de la MC, gravedad cuántica y computación cuántica.
En la vida cotidiana y en la Física Clásica los eventos están ordenados en el tiempo y una causa sólo puede provocar un efecto sobre el futuro, no sobre el pasado. Imaginemos que una persona llamada Alicia entra en una habitación y encuentra un papel. Después de leer lo que pone en él Alicia borra el mensaje y escribe su propio texto sobre ese papel. Otra persona, llamémosle Bartolo (nombre siempre mejor que “Borja”) entra después en la misma habitación en otro momento y hace lo mismo. Si Bartolo entra después que Alicia podrá leer lo que ha escrito ésta, sin embargo, Alicia no tendrá ninguna oportunidad de leer lo que escriba Bartolo. En este caso, lo escrito por Alicia es la “causa” y lo que lee Bartolo es el “efecto”. Cada vez que los dos repiten el procedimiento sólo uno será capaz de leer lo que ha escrito el otro. Incuso si no tiene relojes y no saben quién entró en la habitación primero pueden deducirlo por lo que escriben y leen sobre el papel. Así por ejemplo, Alicia puede escribir “Alicia estuvo aquí hoy” y cuando Bartolo leyera el mensaje sabría que entró a la habitación después.
Según las leyes de la Física Clásica el orden de los eventos está fijado: o bien Bartolo o bien Alicia entra en la habitación y deja un mensaje para el otro. Pero si la MC entra en juego entonces el panorama cambia drásticamente. Según la Mecánica Cuántica los objetos pueden perder sus bien definidas propiedades clásicas y por ejemplo que se dé la superposición de estados.
Un equipo internacional liderado por Caslav Brukner ha mostrado que incluso el orden causal de eventos puede estar en una superposición. Si Alicia y Bartolo usan un sistema cuántico en lugar de un papel para enviarse mensajes pueden terminar en una situación en la que cada uno de ellos pueda leer una parte del mensaje escrito por el otro. Esto sería una superposición de dos situaciones: “Alicia entra en la habitación primero y deja el mensaje para Bartolo” y “Bartolo entra en la habitación primero y deja el mensaje para Alicia”.
Esta superposición, sin embargo, no había sido considerada en la formulación estándar de la MC porque la teoría asumía siempre que el orden causal de los eventos estaba bien definido. “Pero si creemos que la MC gobierna todos los fenómenos es natural esperar que el orden de los eventos puede ser a su vez indefinido, de manera similar a la velocidad y localización de una partícula”, dice Fabio Costa, de la Universidad de Viena.
En trabajo da un paso importante hacia la comprensión de que el orden causal puede que no sea obligatorio en la Naturaleza. “El desafío real es averiguar en dónde debemos mirar para encontrar una superposición de órdenes causales”, dice Caslav Brukner.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3935

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (abierto).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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21 Comentarios

  1. lluís:

    Esa superposición de dos situaciones, ¿implica que Bartolo y Alícia-los dos llegan primero- estan en estados superpuestos?.
    Desde luego si algun día consiguen averiguar en dónde mirar para encontrar una superposición de órdenes causales, la filosofía (al uso) o no tendrá razón de ser o se tendrá que cambiar de arriba a bajo.

  2. Pocosé:

    THE MC ON MY WAY
    Primero poníamos un huevo de mosca en una cajita con poquito de caca y la cerrábamos, mientras no la abriéramos allí dentro estaban, el huevo, la caca, la larva y la mosca, y ademas lo que aparecía cuando la abríamos podía depender de como la abríamos.
    Después poníamos dos huevos gemelos en cajitas diferentes con su poquito de caca (no me quedo claro si las cacas también tenían que ser gemelas)y heteme aquí, que separes las cajas tanto como quieras, cuando abres una, por arte de birle-birloque se abre la otra y siempre encontraras lo mismo en las dos.
    Ahora resulta que la mosca puede estar desarrollándose del huevo que ella misma esta poniendo.
    Cabe la remota posibilidad posibilidad de que estos ejemplos sean minimamente ilustrativos. Pero la aplastante realidad es:
    “No m’enterao de na”.
    Perplejos saludos para todos.

  3. Miguel Angel:

    ¡Qué sugerente es este tema! Es oportuno lo que comentan los amigos lluís y Pocosé: parece el mundo al revés, pero quizás este mundo al revés no esté tan lejos si tenemos en cuenta que ya se ha logrado el entrelazamiento cuántico a nivel macroscópico (entre dos láminas de diamante) como ya vimos en una noticia de Neofronteras.
    Además, se diría que el libre albedrío tiene un gran campo en barbecho en la MC. Me viene a la memoria otra noticia sobre entrelazamiento cuántico y libre albedrío:

    http://www.neofronteras.com/?p=3223

    Saludos con o sin causalidad.

  4. tomás:

    En vez de cambiar de arriba abajo como augura “lluís”, prefiero ir de abajo arriba como propone Miguel Ángel y llegarme a aquel extraordinario artículo que protagonizaban Alice y Bob.
    La definición de causalidad que da el artículo, prescindiendo del tiempo: “Si el evento A produce el efecto B, entonces B no puede ser la causa de A”, me parece estupenda. Pero sí, como dice más tarde, “En la vida cotidiana y en la Física Clásica los eventos están ordenados en el tiempo…”.
    Ese que tan poco sabe pero del que quisiera tener una ínfima parte de su ingenio y conocimiento expone a la perfección una situación -algo más escatológica que la del pulcro gato de Schrödinger-: “Ahora resulta que la mosca puede estar desarrollándose del huevo que ella misma está poniendo” Y le pregunto: ¿pero tenemos dos moscas idénticas o una sola en dos estados? ¿Y no sería más exacto que el huevo ya eclosionó y ahora no sabemos cual es la madre?
    Y yo, tan perplejo también, abrazos para todos.

  5. lluís:

    Puedes tener dos moscas idénticas o una sola en dos estados (comentario 4 del amigo tomás), la mecánica cuántica no lo prohibe, si como parece ser en el mundo cuántico no hay flecha del tiempo, vamos es lo que se me ocurre ahora mismo,así a bote pronto.
    Otro abrazo para todos.

  6. tomás:

    Pues me parece genial la idea de mi buen amigo “lluís”, porque si lo que no hay es flecha del tiempo en la MC, se respeta el orden causal y me pregunto si eso no será la razón por la cual otras rarezas suceden.
    Medita, amigo “lluís”, y luego dime, que estoy en ascuas. Un gran abrazo.

  7. Pocosé:

    Estimado Tomás
    Agradezco mucho tus elogios que por desmesurados me veo obligado a rechazar, para mi ya es un gran honor que alguien como tu tome en consideración mis elucubraciones.
    En cuanto a la mosca, si es una o dúo, madre/s y/o hija/s, solo se me ocurre que de la pupa (que antes olvide mencionar) surgiera una larva, que tras regurgitar la caca quedara reducida a huevo, pero esto ya no estoy seguro de que tenga algo de cuántico.
    Me costo mucho aceptar la incertidumbre, superposición y mas aun el entrelazamiento, pero ante las evidencias experimentales no tuve mas remedio que claudicar, aún sin entender.
    Ahora se plantea la posibilidad de la existencia de causalidad sin orden temporal. Si experimentalmente esto llega a comprobarse cargándose la direccionalidad temporal, aunque solo sea a nivel cuántico, tendré que plantearme muy seriamente, en ejercicio de mi libertad y limitado por mis condicionamientos, el declararme “Objetor de MC”
    Fisicoclásicos abrazos.

  8. tomás:

    Muy humilde y estimado amigo Pocosé:
    Yo creo que ajenar tiempo y orden no debería ser problema. Con los números naturales establezco un orden de menor a mayor, pero puedo nombrarlos aleatoriamente 3, 1, 7, etc. en el tiempo. Si establezco que la causa de n + 1 es n con la acción de sumar siempre 1, el orden causal queda independiente del orden en que me apetezca decirlos.
    Yo tengo la suerte de no creer en el tiempo que, como he dicho alguna vez, me parece el dios de la ciencia: no puede demostrarse su existencia ni su inexistencia y todo el mundo lo percibe en cualquier hecho u objeto. Tampoco me convence su pretendida relación con el incremento de la entropía, por la experiencia cotidiana de que los relojes de los albañiles no atrasan mientras construyen un edificio; ¡menuda la armarían los sindicatos!
    Pero, sobre todo, no cometas esa amenaza de objeción, porque colapsarías irremediablemente.
    Un gran abrazo y sigamos pensando en este asombroso artículo a ver si logramos sacar algo en claro.

  9. tomás:

    A ver, querido Miguel Ángel, explícame eso del libre barbecho en el campo del albedrío, que me dejaste atónito, aunque luego olvidé preguntarte.
    Un gran abrazo.

  10. lluís:

    Amigo tomas, lo que quise decir es que al no haber flecha del tiempo en el mundo cuántico, no hay dirección alguna, ni hacia atrás ni hacia delante. No hay una idea clara de qué cosa es el tiempo.Pudiera ser tal “tiempo” una estado superpuesto de pasado,presente y futuro.NO sé, la verdad es que nadie entiende la MC pero funciona perfectamente, además hay distintas versiones y no se sabe si alguna de ellas es la verdadera o si no hay ninguna de cierta.¡Pero funciona!, y la física clásica (¡ que también tiene sus rarezas!, ahí esta la Relatividad General, que es clásica)ha quedado como un caso particular de la MC, toda la física de hoy en día es cuántica, y resulta imposible hacerse ” objetor de MC”.

    Un saludo a todos y un abrazo amigo tomas.

  11. Miguel Ángel:

    Maese tomás:

    Podríamos decir que al libre albedrío no le queda mucho espacio, sobretodo si consideramos esos experimentos neurológicos (que tú conoces) en los que se apreciaba que la señal cerebral precedía en unos cuantos segundos a la sensación, por parte del sujeto, de que acaba de tomar una decisión.

    Sin embargo, un experimento del tipo que se menciona en la noticia “Entrelazamiento cuántico y libre albedrío” que menciono en el mensaje 3 no dejaría lugar a las dudas: habría libre albedrío. De ahí mi afirmación.

    He vuelto a disfrutar con tu 8 y el concepto del tiempo (de Rey Pastor, si no me equivoco). Recibe un cálido abrazo.

  12. Petrus:

    Cuando hablamos de MC y nos referimos a paradojas, imposibilidades lógicas, etc, estamos , en general, mezclando dos realidades superpuestas, no opuestas, sino una, digamos, superpuesta a la otra. Pondré un ejemplo. Supongamos una placa de hielo sobre la que se extiende una lámina de agua. Las propiedades del agua nos son bien conocidas, pero en ese momento estamos empezando a investigar la capa de hielo. Obviamente, utilizamos las propiedades del agua líquida, e intentamos explicar con ellas lo que ocurre debajo… inutilmente. Si tenemos en cuenta que podemos estar en los límites de los “cuantos”, vivimos en ese momento en que la foto deja de ser una imagen conocida para convertirse en un amasijo de puntos coloreados. Y esos puntos son “otra cosa”.

  13. tomás:

    Querido amigo Miguel Ángel:

    Maese quisiera ser,
    más no me da para tanto
    el melón que he de tener
    sobre mis hombros pensando.

    Y una vez aclarado el inmerecido título, me sumo a la opinión que se expone en los comentarios del añorado artículo en el que Alice confiesa sus inseguridades: “Libertad es decir que 2 y 2 son cuatro”. Y ni eso: si tartamudeo posiblemente diga: do, dos y do, dd, do, dos son cu, cua, cu, cuatro. O sea que dependo de mi organismo. Dicho esto con todo respeto por los que padecen este problema.
    De todas formas Neo dice en su 3 de ese artículo algo muy importante: “Al parecer, el concepto de libre albedrío utilizado aquí es el que permitiría al experimentador libertad de elección de una posibilidad entre las pertenecientes a un conjunto dado. Es decir, que ninguna de las posibilidades es imposible de ser elegida”. Y sigue: “Un autómata aleatorio que eligiese una al azar probablemente tendría esa misma libertad”.
    Pero si propongo a un experimentador elegir entre unos cuantos números, colores u objetos, todos ellos de elección igualmente posible, habré de tener en cuenta su historia que es única y que le condiciona. Si un instante antes tal hormona ha llegado a su sistema límbico o a su epífisis puede hacerle cambiar su preferencia cromática, por ejemplo -imaginemos que recuerda que su novia tiene unos maravillosos labios rojos-. Y tu mismo mencionas esos inapelables segundos predecisorios. Pero si sustituimos al investigador por el autómata aleatorio, esto, el puro azar, nada tendrá que ver con el libre albedrío. Azar es una cosa y libre albedrío otra. El azar cuántico puede llevar a que una sinapsis se retraiga y acabe inoperante -supongo- pero eso no implica libertad alguna del individuo que ni se entera de ese pequeño accidente en su cerebro.

    Ya estamos en el lío. Un fuerte abrazo completamente consciente.

  14. tomás:

    Muy estimado Petrus:
    Me ha gustado mucho el ejemplo que has puesto. Interpreto que al llegarnos al microcosmos de la MC es como si cambiásemos de fase. Parece muy interesante esa analogía y quién sabe si es algo más que eso -yo, desde luego, me declaro incompetente-. ¿Podrán nuestros expertos darnos una opinión?
    Mi enhorabuena por tu ocurrencia y un fuerte abrazo.

  15. NeoFronteras:

    El tema del libre albedrío es un terreno cenagoso sobre el que se metieron muchos filósofos en el pasado y del que es difícil salir indemne. Ninguna ciencia ha conseguido demostrar que tal cosa exista y, a lo más, se habla de impredecibilidad, que no es lo mismo. Una cosa es que estemos condenados a un destino y otra cosa que lo podamos predecir. Si estamos condenados a un destino, no se puede predecir y además éste es aleatorio tampoco significa que tengamos libre albedrío, pues no somos dueños de ese destino al no poder elegirlo con nuestra voluntad.

    En cuanto a este resultado es sumamente interesante, porque lo que piensan (o pensamos) algunos físicos es que el tiempo puede ser una propiedad emergente que surge a partir de otros entes. Si en MC no hay una flecha del tiempo absoluta eso significaría que la emergencia del tiempo es posible.
    El artículo es muy técnico y a muchos se nos escapa la argumentación. de todos modos es una predicción teórica y sería interesante que se pudiera montar un experimento al respecto.

  16. tomás:

    Querido Neo:
    ¡No sabes la alegría que me has dado! Estoy en total conexión con tu pensamiento.
    Un gran abrazo.

  17. Pocosé:

    Siguiendo la recomendación de Tomás, la de seguir pensando sobre el tema, ya que lo de objetar, solo se trataba de una pequeña licencia literaria, realmente no me planteo colapsar mi nivel de racionalidad.
    Así que vuelvo con la mosca cuántica, pero ahora en vez de coprófaga va a ser necrófaga y partenogenética, de tal modo que la mosca pondrá un solo huevo y morirá, el huevo eclosionar, la larva se comerá la envoltura del huevo, se alimentara del cadáver de su madre, segregará una pupa, dentro de ella se transformara en mosca, la cual saldrá comiéndose la envoltura pupal, pondrá un huevo y morirá. Al ser una mosca cuántica, podemos hacer que los procesos que van de la mosca a la larva, así como los que van de la larva a la mosca, sean como el choque de dos partículas subatómicas, de tal modo que en la cajita solo habrá dos estados superpuestos, mosca y larva. Al abrir la cajita, colapse la superposición en mosca o larva, el orden causal es indiferente así como la direccionalidad. Pero vamos a ampliar los procesos choque , de tal modo, que ahora puede colapsar, la mosca viva, el huevo junto a la mosca muerta, la larva, y la pupa; al abrir la caja habrá colapsado cualquiera de estos cuatro estados, pero existe ya un orden causal que además es direccional. Podemos ampliar el número de estados y choques tanto como queramos, como si de los fotogramas de un film cíclico se tratara. Ahora el orden causal y direccional podría ser tan extenso como quisiéramos, pero al ser cíclico y superpuesto no podríamos detectar el orden direccional al abrir la caja. ¿Podría ser el tiempo, como propone Neo, una emergencia, en este caso, del orden causal direccional y solo en el interior de la caja?. Por otro lado, aunque en el primer caso la mosca fuera una superposición de varias clases de moscas, que colapsan unas en otras sin determinación causal e igual le pasara a las larvas, tendríamos que en el colapso de mosca a larva habría causalidad pues la mosca de una variedad solo podría colapsar en una larva de su misma variedad, pero al poder colapsar esta su vez en cualquier de las otras variedades de larvas, la causalidad no definiría una direccionalidad, con lo que el tiempo no tendría necesidad de emerger en el interior de la caja.
    En el tema del libre albedrio y la libertad me quedo en el plano psíquico, con la maravillosa e irrenunciable sensación de que pudimos elegir y al hacerlo, estábamos determinados exclusivamente por nuestros propios e intimas determinismos.
    El símil de Petrus de la realidad cuántica como la pantalla plana de una (añado yo) Stream TV que nos promete tridimensionalidad sin gafas ni distorsiones angulares, me da la sensación, que esa realidad cuántica y la ilusión que percibimos, puede ser muy aproximada al realidad del Universo que padecemos, disfrutamos y pretendemos conocer.
    Cualquier comentario, critica o corrección queda agradecida de antemano.
    Saludos a todos.

  18. Miguel Ángel:

    Amigo Pocosé:

    No creo que haya mucho lugar a la crítica de tu comentario porque estamos hablando de un tema cenagoso, como dice Neo, y sin resolver, así que es materia opinable.

    Comparto con Neo el deseo de que se haga algún experimento como el que se propone en el enlace de mi 3, aunque como dice esa noticia todo depende de lo que entendamos por libre albedrío: lo que considero seguro es que, en la práctica, hay impredicibilidad en nuestras acciones porque aunque consideremos que todo está determinado y desdeñemos las variables ocultas o la veracidad de la voluntad, hay tantísimos factores que influyen en nuestras decisiones que nos resultará imposible reducirlas a fórmulas y ecuaciones.

    En estas dos noticias tratamos estos mismos asuntos y en una de ellas hice una referencia a Antonio Damasio, que considera un error intentar aplicar el determinismo a la mente humana:

    http://www.neofronteras.com/?p=3732
    http://www.neofronteras.com/?p=3635

    Aclaro que no creo en el libre albedrío, pero tampoco tengo argumentos para enterrarlo definitivamente: si consideramos que es posible el libre albedrío, lo situaría en el lóbulo frontal izquierdo, lo cual no es mucho decir si tenemos una mínima noción de cómo funciona el cerebro y su complejidad…

  19. Miguel Ángel:

    …en definitiva, es muy posible que nunca lleguemos a saberlo, del mismo modo que no sabemos como llegan las emociones que más nos gustan como el amor…como dice esta conocidísima canción que es puro sentimiento:

    “Nunca sabré que misterios nos trae esta noche,
    nunca sabré en que murmullo llegó este querer,
    la Luna brilla en tus ojos y con mi desvelo
    besa en tu suelo, reza en tu cielo, late en mi sien”

    Un cálido abrazo.

  20. tomás:

    Amigo Pocosé:
    Al leer tu 17 he quedado mosqueado, que lo de partenogenética es mucho abarcar. Pero hoy no tengo más tiempo. Lo leeré más detenidamente y luego seguiré hasta esa bella canción final del 19 de Miguel Ángel.
    Fuertes abrazos para todos.

  21. tomás:

    Amigo Pocosé:
    Tan rendido me ha dejado tu 17 con sus moscas convertidas en necrófagas, y encima me lo complicas con varias especies que sólo se me ocurre imaginar qué pasaría si el cierre inicial y posterior apertura de la caja fuesen también cuánticos, con lo que las moscas serían posiblemente subcuánticas si es que tal cosa fuese posible. ¿Qué consecuencias tendría si se nos baraja el orden en ese cierre-apertura? La abro como causa, veo una indeterminación temporal -es a lo que me acojo para no destrozar el orden causal-, la cierro como efecto y ahora ya no sé que hay dentro. Pero, entonces resulta que la causa de no saber que hay dentro es que está cerrada. Mas, si hemos dicho que la caja es cuántica, pudiera ser que, precisamente, al estar cerrada es cuando sabemos el estado interior. Pues eso.
    Un fuerte abrazo totalmente indeterminado.

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