NeoFronteras

Mecánica Cuántica y multiverso

Área: Física — lunes, 11 de febrero de 2013

Nuevas ideas sobre la interpretación de la Mecánica Cuántica nos devuelven otra vez al los mundos múltiples de Everett.

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Foto: Wikimedia commons.

La Mecánica Cuántica (MC) no tiene ningún problema siempre y cuando uno se limite a calcular. El cálculo del momento magnético del electrón que se puede hacer con la Mécanica Cuántica, por ejemplo, es uno de los parámetros mejor calculados, algo que podemos comprobar experimentalmente. Sin esta rama de la Física no tendríamos transistores en los microprocesadores, ni microscopios electrónicos o de efecto túnel, ni muchas otras cosas que ahora damos por sentadas.
Pero hay cuestiones como la superposición o el colapso de la función de ondas que cuando pensamos sobre ellas nos metemos de lleno en el asunto de la interpretación de la MC. Entonces la situación se torna bastante confusa. A falta de experimentos que nos guíen, básicamente cada físico se adhiere a una corriente de pensamiento de las existentes en el campo o, incluso, se monta la suya propia.
De la Universidad de California en Davis nos viene la última idea al respecto. Según Andreas Albrecht y Dan Phillips serían las fluctuaciones de la Mecánica Cuántica las que le dotaría de su carácter probabilístico.
Schrödinger introdujo en su día el experimento mental del gato que lleva su nombre para poner de relieve los problemas que tenían ciertas interpretaciones de la MC. El estado del gato está ligado a un isótopo radiactivo cuya desintegración libera cianuro mediante un mecanismos. Habría cierta probabilidad, pongamos del 50%, de que el isótopo se desintegre. Así que, llevado al extremo el asunto de la superposición, el gato está en una superposición de estados vivo y muerto que colapsa a uno de ellos sólo cuando abrimos la caja. Hay variaciones de este experimento mental en el que se sustituye el gato por el amigo de Wigner.
Albrecht no se dio cuenta hasta hace un tiempo, según él, de la importancia de las fluctuaciones cuánticas y la probabilidad sobre nuestro modo de ver el Universo. Una de las consecuencias sería que el colapso de cada función de ondas da lugar a distintas realidades. Para el caso del gato, en un universo el gato vive y en el otro se muere. Como hay multitud de partículas en el Universo se daría lugar a una multitud de universos hijos cada microsegundo dado lugar a un gigantesco multiverso. Se formarían continuamente los que podaríamos llamar universos bolsillo. Esta idea de mundos múltiples ya fue propuesta por Everett hace muchos años.
Según Albrecht sólo hay dos modos de enfrentarse al problema de adoptar la MC como una descripción de la realidad física. O bien uno acepta la idea de los mundos múltiples o simplemente hay algo erróneo o algo que falta en la teoría. Albrecht cree en la primera posibilidad.
Según este investigador las teorías cosmológicas dicen que la física cuántica funciona a lo largo de todo el Universo. Así por ejemplo, las fluctuaciones cuánticas a comienzos del Universo explican cómo se formaron las galaxias tiempo después, algo que se puede comprobar observacionalmente.
El problema de la interpretación de los mundos múltiples es que es muy difícil obtener respuestas a preguntas sobre la Física Cuántica como, por ejemplo, de dónde viene la masa del neutrino.
Según el investigador Don Page, que también se ha planteado este tipo de cuestiones, las reglas cuánticas de la probabilidad simplemente no responden a preguntas clave en un multiverso en donde no sabemos en qué universo bolsillo estamos.
Una posible solución es añadir un nuevo ingrediente a la teoría: un conjunto de números que nos digan la probabilidad de estar en cada universo bolsillo. Esta información se puede combinar con la MC y uno podría, en principio, empezar a calcular matemáticamente cosas que antes no se podían.
Pero Albrecht y Phillips niegan esta posibilidad. “Si toda probabilidad es realmente teoría cuántica entonces no se puede hacer. Los universos bolsillo son una desviación mucho más grande de la actual teoría de lo que la gente ha asumido.”
Es decir, no parece que hayamos avanzado mucho. Inferir la existencia de otros universos es además bastante complicado, por no decir imposible desde el punto de vista experimental.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Web del investigador.
Artículo en ArXiv.

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

  1. Hector04:

    El problema con esta hipótesis es que es un problema,hasta ahora muchas cosas requiere energía, crear universos así de fácil¿necesita energía?
    en mi opinión sigue siendo una opción bastante débil y al igual que en fourier descomponemos una señal en infinitos componentes que vuelven a armar la señal original o en los espacios de hilbert donde suceden todas las cosas en MC, el tema del infinito tiene mucho que decir aquí. Primero identificar bien el infinito del que se refiere cuando se habla de infinitos universos bolsillos y segundo determinar si todos tienen las mismas propiedades que uno cualquiera, asumo por ignoto que la naturaleza al igual que en el colapso de la función de onda, concreta una opción,porque mi comparación es clara, en LHC se sabe de propiedades que existen pero que solo se revelan con billones y billones de ensayos, que están ahí pero ocultos e invisibles con pocos ensayos, no tendría sentido que esas propiedades se diluyan aun mas en infinitos universos.
    Ademas existe una dualidad entre ondas y particulas donde algo puntual puede ser distribuido y hacen del universo semideterminista, ni determinista ni indeterminado sino que algo lo suficientemente en medio como para ser algo único. infinitos universos con el mismo ajuste semideterminista ni me suena por poco.
    pero es solo una opinión, saludos.

  2. Pocosé:

    Si el conjunto de todas las partículas/ondas que forman el Universo colapsan en cada unidad básica de tiempo, las posibles combinaciones resultantes serán de unas magnitudes difícilmente imaginables, y la posibilidad de que reviertan en el siguiente colapso a la misma posición, totalmente despreciable. Si se bifurca un Universo diferente, para cada una de las diferente combinaciones en la que puede colapsar el conjunto de todas las partículas del universo, se producirían el mismo numero de nuevos universos que combinaciones posibles, esto se vendría repitiendo y se seguiría repitiendo con cada colapso.
    Llegados a este punto, mi imaginación no da mas de si.
    Mi muy limitada razón, me dice que estamos dentro de nuestra caja, que vamos teniendo conocimientos de como evolucionó esta y de como puede seguir evolucionado, sin que se vislumbra la manera de como salir de ella para ver, si estuvieran, como evolucionan las otras.
    Asumiendo mis propios determinismos, me quedo en esta nuestra caja. En este nuestro único accesible Universo cuántico, con todos sus indeterminismos, que son menos indeterminados a medida que suben las cantidades y empieza a funcionar la estadística. Procurando disfrutar y proporcionar disfrutes de este espectro fisicoclásico que de él pueden captar nustros sentidos, con empática voluntad de minimizar los sufrimientos que el mencionado espectro, sin la mas mínima empatía, nos inflige.
    Admitiendo por supuesto que puedo estar totalmente equivocado, colapso saludos para todos.

  3. Dr. Thriller:

    El problema viene porque nunca nos atenemos al método estrictamente. En el pasado, las “interpretaciones” de la mecánica newtoniana nos llevaron a conceptos de lo más peregrino, igual que ahora lo están haciendo la MC o la RG. Además, como se apunta en el artículo, desde el momento que algo sale fuera del método automáticamente es cuestionable que sea científico.

    Me gustaría apuntar que el concepto de determinismo (al menos yo lo tengo claro) es profundamente cultural y humano, se puede rastrear en varias épocas y para mí tiene un origen constitucional evidente en la forma de la que estamos hechos los humanos, relacionada con nuestro sentido innato de justicia (que exige un balance de los hechos), con nuestra concepción de nuestra propia importancia, etc.

    Sin embargo, el concepto de aleatoriedad y estocástica, es una construcción científica. No tiene nada que ver con el concepto (cultural) de caos, que en realidad es algo muy diferente. La aleatoriedad y la contingencia son conceptos que han venido de la mano de la ciencia y que es muy difícil encontrarlos fuera del estudio matemático sistemático y en su concepción tan avanzada que hemos llegado a construir en Occidente, nunca con tanta claridad como desde el desarrollo de la estadística que comenzó a finales de la Edad Media.

    Tenemos pues, una tendencia innata a buscar un sentido a las cosas, pero no un sentido causal, sino un sentido *determinista*, y tenemos un concepto científico que a pesar de haber avanzado enormemente, sigue sin calar a mínima escala. Que esto está claro, se ve todos los días en un despacho de apuestas de las Loterías del Estado. O la forma que la gente toma sus decisiones.

    No existe el determinismo, y no ha existido nunca, fuera de la mente humana como concepto deturpado o, supongo, compromiso de cosmovisiones en conflicto. En realidad, el determinismo en el sentido matemático (no filosófico) del término, también ha venido de la mano de la MC: la MC es la única teoría que ha existido claramente que nos determina los escenarios: dice claramente lo que puede ser y lo que no puede ser, y lo que puede ser, acaba siendo de alguna manera, y lo que no puede ser, no va a ser de ninguna forma. Lo que nos rompe los esquemas es que esta inforamción es una tabla estadística, es decir, como en la TD ídem, sabemos globalmente el comportamiento de algo, pero eso surge de una construcción a nivel de elementos constituyentes rayana en el absurdo (en nuestra visión cultural histórica). Y, tampoco no nos sirve para nada para predecir el futuro de forma *determinista* (filosóficamente hablando): tendremos una lotería estadística: un 37% de esto, un 14% de lo otro…

    En realidad me temo que todo esto es un intento de no enviar a la basura creencias profundamente arraigadas sin tener un recambio. Y, no obstante, los momentos más brillantes de la historia han venido cuando lo viejo moría y lo nuevo no acababa de nacer. ¿No?

  4. Alejandro Álvarez Silva:

    Opino casi lo mismo que lo expuesto en los comentarios anteriores. No estoy en absoluto de acuerdo con el multiuniverso: ¡todo tiene que ver con la realidad de las ondas probabilísticas! (Ver al respecto lo escrito sobre el tema en el Blog Simbiotica). Saludos:
    Alejandro álvarez

  5. NeoFronteras:

    El problema del multiverso es que aunque existiera no hay manera de comprobarlo experimentalmente. Y si la hay entonces eso pertenece al Universo por definición y ya no hay multiverso.

  6. tomás:

    Perfecto: el razonamiento de Neo es insuperable.

  7. LLuís:

    “¿De dónde viene la masa del neutrino?”. ¿Pero tiene masa el neutrino?. Sí ya sé que últimamente se viene diciendo que tiene una masa muy, muy pequeñita.Pero ¿a medido alguien la masa de del neutrino?.¿Es posible medirla dada su pequeñisima cantidad?.
    Por lo que hace a la interpretación de los muchos mundos de Everitt, tampoco es que sea más extraña que el asunto del “colapso de la función de onda”.Al fin y al cabo se “limitó” a decir que la ecuación de Schrödinger es universalmente válida, y controlaría la evolución de las funciones de onda incluso cuando las partículas interactúan con las aparatos de medida.Así, según Everitt la función de onda de Schrödinger (o ecuación de Schrödinger sería aplicable a los objetos macroscópicos.Desde luego los partidarios de la Interpretación de Copenhague no están en absoluto de acuerdo con esto. Y luego hay que tener presente, que sobre la idea de Everitt se han construído hipótesis de lo más variado.Es decir, hay bastantes interpretaciones de esos “muchos mundos”.Pero desde luego, pensar que la mecánica cuántica no es válida cuando se opera con ella en ordenamientos macroscópicos de átomos, conocidos con el nombre de “instrumentos de mededida”, resulta bastante desagradable.

  8. tomás:

    Yo no sé Dr. Thriller qué concepto tienes del determinismo, pero si se trata de algo así como finalismo o predestinación, habrías de abandonar esa denominación, porque induce a error. Si queremos expresarnos de la forma más exacta, quizá antes hay que definir sin lugar a dudas. En mi opinión, determinismo es el resultado de la cadena causa-efecto; pero no creo que sea esto de lo que dices. No me lo parece por cuanto hablas de “tendencia innata a buscar un sentido a las cosas”, aunque luego pareces querer puntualizar.
    También debemos distinguir entre determinismo de predictibilidad.

  9. Miguel Ángel:

    Querido Neo:

    Por anteriores comentarios que he hecho al respecto creo que ya sabe que no estoy de acuerdo con lo que afirma en el primer párrafo de la noticia. Podemos limitarnos a calcular, como usted dice, pero creo que en este caso LLuís ha dado en el clavo cuando viene a decir ¿qué es lo que estamos calculando y cómo lo hacemos?.
    Puede que la MC si que tenga un problema (y gordo, por cierto) que empezaría en la propia concepción de la “doctrina de Copenhage”, cuyo caracter ha sido abiertamente acusado de idealismo por Mario Bunge. La argumentación de Bunge me parece muy considerable: ¿qué estamos midiendo: ideas o entes reales?. Voy a intentar resumir:

    -La formulación de la MC comenzó con Born y Heisemberg a los que se añadió el matemático Jordan. Born nos habla de la naturaleza probabilística de la MC y Heisemberg de la consabida incertidumbre. Años más tarde se sumo a la causa Dirac y después otros eminentes científicos como Neumann.

    -En la MC la causalidad sólo se hace precisa y toma cuerpo en términos del determinijsmo científico.

    -El problema del operador. Hay que tener en cuenta que al computar en MC no ocurre como en el álgebra elemental: el producto puede no ser conmutativo (pero esto es algo que parece que se asumido sin problemas por los creadores de la doctrina de Copenhage).

    (Ahora sigo)

  10. Miguel Ángel:

    -Cuando estudiamos una partícula subatómica lo hacemos en función de lo que conocemos de ella que puede ser su masa, su vida media y las partículas en las que se descompone. Pero desconocemos las demás variables.

    -Y ahora llegamos a la clave del asunto: en la MC se considera que el concepto de “observador” puede superponerse al de “operador” en tanto en cuanto representa una varible dinámica del sistema, pero también se afirma que es medible u boservable directamente (lo cual no es cierto). También se afirma que el observador obtiene un valor teórico con certeza (lo cual tampoco es cierto, y además hay que considerar que la certeza no es indispensable en la Ciencia).
    Por otra parte, en Ciencia, la observación está totalmente separada de la teoría.

    -También sería muy cuestionable la interpretación de esta doctrina que considera que se pueden confrontar los autovalores uno a uno, cuando es muy posible que tenga razón Bunge cuando dice que lo único a lo que se puede aspirar es a realizar una confrontación general.

    Un sincero abrazo desde la sana discrepancia.

  11. LLuís:

    Una pequeña aclaración a los comentarios de Miguel Angel. Una cosa es calcular y otra cosa es medir lo calculado. Los cálculos pueden dar cantidades perfectamente ajustadas y parecer completamente correctos (o incluso serlo), pero llega la hora de medir en el laboratorio y las mediciones no corresponder a lo calculado.Ha sido bastante frecuente (y sigo siéndolo)en las desintregaciones de partículas subatómicas. Precisamente la idea de posibles dimensiones desconocidas, suele surgir de tales desintegraciones, en las que, por ejemplo, no aparece toda la energía que según los calculos debería de aparecer.

  12. tomás:

    Amigo LLuís:
    ¿Dimensiones ocultas o variables desconocidas o variables enmascaradas en esas dimensiones inaccesibles? Ya sé que es pura especulación, pero si ese fenómeno se da habrá que buscarle una explicación y luego imaginar una hipótesis posible.
    Un abrazo.

  13. LLuís:

    Bueno,más que nada, me quise referir a que en determinadas desintegraciones faltaba energía (tras sumar toda la energía de los productos resultantes de la desintegración) y al no encontrarse se teorizaron otras partículas (aparte de pensarse en dimensiones desconocidas donde hubiera podido ir a parar esa energía que no aparecía por ningun lado) que mucho más adelante, tras numerosos experimentos terminó apareciendo, como ejemplo está toda la investigación sobre los neutrinos. De momento, que yo sepa, no hay dimensiones desconocidas.
    Un saludo amigo tomás.

  14. chizon:

    “puras tonteras”

  15. tomás:

    Todo puede ser, “chizón” pero me gustaría saber si esto procede de alguna elucubración seria o es que no has encontrado nada así en el supermercado, en el bar, o en el estadio de fútbol.

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