"...La Realidad objetiva no Existe..."

 

por Alessandro Fedrizzi y Massimiliano Proietti
14 Noviembre 2019

del Sitio Web TheConversation

traducción de Adela Kaufmann
Versión original en ingles

 

Alessandro Fedrizzi Profesor de Física Quántica, Universidad Heriot-Watt.  Alessandro Fedrizzi recibe fondos de UK Research & Innovation (UKRI). Massimiliano Proietti Candidato a PhD de Física Quántica, Universidad Heriot-Watt. Proietti, Massimiliano trabaja para la universidad Heriot-Watt.

 

Gearoid Hayes

Flickr, CC BY-SA

 

Los hechos alternativos se están extendiendo como un virus en toda la sociedad. Ahora parece que incluso han infectado la ciencia, al menos el reino quántico.

 

Esto puede parecer contrario a la intuición. Después de todo, el método científico se basa en las nociones confiables de observación, medición y repetibilidad. Un hecho, según lo establecido por una medición, debe ser objetivo, de modo que todos los observadores puedan estar de acuerdo con él. 

 

Pero en un artículo (Experimental Test of Local Observer Independence) publicado recientemente en Science Advances, mostramos que, en el micromundo de átomos y partículas que se rige por las extrañas reglas de la mecánica quántica, dos observadores diferentes tienen derecho a sus propios hechos.

 

En otras palabras, de acuerdo con nuestra mejor teoría de los componentes básicos de la naturaleza misma, los hechos pueden ser subjetivos.

 

Los observadores son jugadores poderosos en el mundo quántico. Según la teoría, las partículas pueden estar en varios lugares o estados a la vez, esto se llama superposición.

 

Pero curiosamente, este es solo el caso cuando no se observan. En el segundo se observa un sistema quántico, seleccionando una ubicación o estado específico, rompiendo la superposición.

 

El hecho de que la naturaleza se comporte de esta manera se ha demostrado varias veces en el laboratorio, por ejemplo, en el famoso experimento de la doble rendija (ver video a continuación):

 

En 1961, el físico Eugene Wigner propuso un provocativo experimento de pensamiento.

 

Se preguntó qué sucedería al aplicar la mecánica quántica a un observador que se está observando a simismo.

Imagine que un amigo de Wigner arroja una moneda quántica - que está en una superposición de caras y colas, dentro de un laboratorio cerrado.

 

Cada vez que el amigo tira la moneda, ellos observan un resultado definitivo.

 

Podemos decir que el amigo de Wigner establece un hecho:

El resultado del lanzamiento de la moneda es definitivamente cabeza o cola.

Wigner no tiene acceso a este hecho desde el exterior, y de acuerdo con la mecánica quántica, debe describir al amigo y la moneda para estar en una superposición de todos los resultados posibles del experimento.

 

Esto se debe a que están "enredados", conectados espeluznantemente, de modo que si manipulas a uno también manipulas al otro.

 

Wigner ahora puede, en principio, verificar esta superposición utilizando el llamado "experimento de interferencia", un tipo de medición quántica que le permite desentrañar la superposición de un sistema completo, confirmando que dos objetos están enredados.

Cuando Wigner y el amigo comparen las notas más adelante, insistirán en que vieron resultados definitivos para cada lanzamiento de moneda. Wigner, sin embargo, no estará de acuerdo cada vez que observe a un amigo y a una moneda en una superposición.

 

Esto presenta un enigma.

La realidad percibida por el amigo no puede conciliarse con la realidad del exterior.

Wigner originalmente no consideraba esta gran paradoja, argumentó que sería absurdo describir a un observador consciente como un objeto quántico.

 

Sin embargo, más tarde se apartó de esta visión, y de acuerdo con los libros de texto formales sobre mecánica quántica, la descripción es perfectamente válida.

 

 

 

 

El experimento

 

El escenario ha sido durante mucho tiempo un interesante experimento mental.

 

¿Pero refleja la realidad...?

 

Científicamente, ha habido poco progreso en esto hasta hace muy poco, cuando Časlav Brukner de la Universidad de Viena demostró que, bajo ciertos supuestos, la idea de Wigner puede usarse para probar formalmente que las mediciones en mecánica quántica son subjetivas para los observadores...

 

Brukner propuso una forma de probar esta noción traduciendo el escenario amigo de Wigner en un marco establecido por primera vez por el físico John Bell en 1964.

 

Brukner consideró dos pares de Wigners y amigos, en dos cajas separadas, realizando mediciones en un estado compartido, dentro y fuera de su respectiva caja.

 

Los resultados se pueden resumir para utilizarlos en última instancia para evaluar la llamada "desigualdad de Bell".

Si se viola esta desigualdad, los observadores podrían tener hechos alternativos...

Ahora, por primera vez, realizamos esta prueba experimentalmente en la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo, en una computadora quántica a pequeña escala, compuesta por tres pares de fotones enredados.

 

El primer par de fotones representa las monedas, y los otros dos se utilizan para lanzar la moneda, midiendo la polarización de los fotones, dentro de su respectiva caja.

 

Fuera de las dos cajas, quedan dos fotones en cada lado que también se pueden medir. 

 

 

Investigadores con experimento.
Autor proporcionado

 

 

A pesar de utilizar tecnología quántica de vanguardia, tomó semanas recopilar datos suficientes de solo seis fotones para generar estadísticas suficientes.

 

Pero eventualmente logramos demostrar que la mecánica quántica podría ser incompatible con la suposición de hechos objetivos - violamos la desigualdad.

 

La teoría, sin embargo, se basa en algunos supuestos.

 

Estos incluyen que los resultados de la medición no están influenciados por las señales que viajan por encima de la velocidad de la luz y que los observadores son libres de elegir qué mediciones realizar. Ese puede o no puede ser el caso.

 

Otra pregunta importante es si los fotones individuales pueden considerarse ser observadores. 

 

En la propuesta de la teoría de Brukner, los observadores no necesitan ser conscientes, simplemente deben poder establecer hechos en forma de un resultado de medición.

 

Por lo tanto, un detector inanimado sería un observador válido. Y la mecánica quántica de los libros de texto no nos da ninguna razón para creer que un detector, que puede hacerse tan pequeño como unos pocos átomos, no debe describirse como un objeto quántico como un fotón.

 

También es posible que la mecánica quántica estándar no se aplique a grandes escalas de longitud, pero probar eso es un problema separado.

 

 

Puede haber
muchos mundos por ahí.
Nikk / Flickr
CC BY-SA

 

 

Por lo tanto, este experimento muestra que, al menos para los modelos locales de mecánica quántica, necesitamos repensar nuestra noción de 'objetividad'...

 

Los hechos que experimentamos en nuestro mundo macroscópico parecen permanecer seguros, pero surge una pregunta importante sobre cómo las interpretaciones existentes de la mecánica quántica pueden acomodar hechos subjetivos.

 

Algunos físicos ven estos nuevos desarrollos como interpretaciones reforzadoras que permiten que ocurra más de un resultado para una observación, por ejemplo, la existencia de universos paralelos en los que ocurre cada resultado.

 

Otros lo ven como evidencia convincente de teorías intrínsecamente dependientes del observador, como el Bayesianismo Quántico, en el que las acciones y experiencias de un agente son preocupaciones centrales de la teoría. 

 

Pero otros toman esto como un fuerte indicador de que quizás la mecánica quántica se descompondrá por encima de ciertas escalas de complejidad. Claramente, estas son preguntas profundamente filosóficas sobre la naturaleza fundamental de la realidad.

 

Cualquiera sea la respuesta, le espera un futuro interesante.

 

 

05 Enero 2019

del Sitio Web PijamaSurf

Versión similar en ingles

En el emblemático año de 1984, el preclaro Isaac Asimov realizó un ejercicio profético respecto al 2019; sus pronósticos fueron sorprendentemente acertados

Isaac Asimov es uno de los autores más celebrados de la ciencia ficción, en especial de la llamada "época dorada" del género, la segunda mitad del siglo XX, cuando coincidió con otros escritores como,

• Ray Bradbury
• Stanisław Lem
• Ursula K. Le Guin,

...entre otros.

Asimov fue un autor cuyo estilo descansó sobre todo en su conocimiento enciclopédico, que en el caso de sus obras literarias, fue fundamental para imaginar universos completos, planeados hasta el más mínimo detalle, que aun en su fantasía más extravagante ofrecen al lector la verosimilitud y el asombro necesarios para volver placentera la lectura.

Dicha erudición, que se expresó en la escritura de casi 500 libros sobre diversas historias, también hizo de Asimov un intelectual lúcido, capaz de entender el devenir humano y las contradicciones tanto de nuestra naturaleza como de nuestra historia.

En ese espíritu, en 1964 el escritor envió una colaboración a The New York Times con el título "Visita a la Feria Mundial del 2014", en la cual imaginó cómo sería el mundo 50 años después a partir de su presente.

19 años después, en la víspera de 1984 (otro año emblemático en la ciencia ficción), Asimov repitió este ejercicio de imaginación profética, esta vez para la revista The Star (Isaac Asimov was asked by 'The Star' 35 Years ago to Predict the World of 2019 - Here is what he Wrote), y describió el mundo como él supuso que sería en el año 2019.

El escritor comenzó sus predicciones con una premisa necesaria, que a la postre se reveló cierta:

Estados Unidos y la Unión Soviética evitarían entablar una guerra nuclear, pues eso significaría una situación de "miseria global".

Pasado ese punto, se entregó a otros dos ejes que, a su parecer, dominarían el futuro:

• la "computarización" de la vida
• la utilización del espacio exterior

"Las computadoras se han vuelto ya esenciales para los gobiernos de las naciones industrializadas y para la industria mundial, y ahora están comenzando a encontrar su lugar en los hogares", escribió Asimov, con perspicacia notable, notando ya en aquel año que dichos dispositivos se volverían indispensables para el ser humano.

Asimov entendió esta dependencia a las computadoras como efecto de la complejidad adquirida por las sociedades modernas, a las cuales la computación les ofrece cierta posibilidad de orden o, al menos, de no caer en el caos.

Por ello, según el escritor, en el futuro las sociedades,

"clamarían por la computarización como ahora claman por armas".

Sin embargo, el autor de 'Yo, robot' también vislumbró que dicha tendencia informática transformaría radicalmente la idea de trabajo con la que el ser humano había vivido en los últimos años y, consecuentemente, la computarización de la vida,

"destruiría nuestras mentes",

...particularmente en aquellos que por muchos años se esforzaron por encontrar un balance con respecto al trabajo realizado que justamente las computadoras vendrían a quebrar.

En cuanto al trabajo, Asimov supo ver que en esencia las computadoras y la informática "automatizan" diversos procesos de la existencia, que por su carácter mecánico o rutinario pueden ser dejados para su realización a máquinas y robots.

En ese sentido, el escritor supuso que muchos trabajos relacionados con el ensamblaje o la repetición simplemente desaparecerían. A cambio, en ese mismo contexto, se volvería necesaria una educación amplia en procesos computacionales.

De hecho, para Asimov ese sería uno de los cambios fundamentales en la manera de educar a las nuevas generaciones, una especie de "alfabetización computacional" a la que aspirarían poblaciones enteras.

En este sentido, el escenario sería similar al de la Revolución Industrial del siglo XIX y la necesidad que ésta trajo de una gran cantidad de personas educadas elementalmente, al menos para saber leer y escribir, lo cual dio nacimiento a la noción de educación pública.

Con todo, para Asimov la particularidad del siglo XXI sería que la adaptación sería mucho más rápida, quizá más de lo que la sociedad sería capaz de realizar, lo cual dividiría a la población en dos grandes bandos:

• aquellos que pudieron educarse en las exigencias de la nueva sociedad computarizada
• aquellos que no...

Los primeros, encontrarían un lugar en el mundo, pero para los demás, la "transición" entre una y otra forma de organización social sería dolorosa y angustiante.

Precisamente en el escenario de esa transición, Asimov atisbó estas posibilidades (las citas son textuales):

Primero:

La población continuará creciendo durante algunos años después de ahora, lo cual hará la transición aún más angustiante.

Los gobiernos ya no podrán ignorar el hecho de que ningún problema puede resolverse en tanto aquellos problemas continúen agudizándose a una velocidad mayor de aquella con la que pueden tratarse.

En este aspecto, Asimov consideraba que para 2019 existirían medidas para controlar la tasa de natalidad mundial y así alcanzar cierta estabilidad en el crecimiento poblacional.

Segundo:

Las consecuencias de la irresponsabilidad humana en términos de desperdicio y contaminación se volverán cada vez más evidentes e intolerables; los intentos por tratar con esta situación serán más extenuantes.

Es de esperarse que para 2019 los avances tecnológicos pongan en nuestras manos las herramientas para acelerar el proceso mediante el cual se revertirá el deterioro del medioambiente.

Tercero:

Habrá una cooperación cada vez mayor entre naciones y entre los grupos dentro de las naciones, no por un surgimiento repentino de idealismo o decencia, sino por la certeza cruda de que algo menos que eso significará la destrucción para todos.

Y si bien este último punto parecería positivo, para Asimov supuso también una oportunidad para alimentar los conflictos entre naciones.

En suma,

"la derrota por la vía de la sobrepoblación, la contaminación y el militarismo",

...fueron los tres principales riesgos que el autor de la Trilogía de la Fundación supuso que se presentarían en el año en el que nos encontramos.

Por otro lado, Asimov fue optimista en al menos un aspecto:

la educación.

No por la escuela, sin embargo, sino sobre todo gracias a la ubicuidad de las computadoras.

Según él, dado que en cada casa habría un ordenador, especialmente los miembros más jóvenes del hogar podrían aprender por su cuenta y a su ritmo todo lo que quisieran, alentados únicamente por su curiosidad.

A este respecto es posible decir que el escritor acertó parcialmente, pues si bien los dispositivos con los que contamos en la actualidad en efecto nos permiten acceder a grandes acervos de conocimiento, en su mayor parte el uso que se les da no es precisamente para este fin.

En un tono igualmente optimista, Asimov escribió:

En tanto que las computadoras y los robots hagan el trabajo de la sociedad - para que así el mundo, en 2019, parezca cada vez más "manejarse por sí mismo" - más y más seres humanos se encontrarán viviendo una vida rica en ocio.

Asimov tuvo el mismo sueño que Bertrand Russell a inicios del siglo XX y que los utopistas ingleses del XIX antes:

que las máquinas nos "liberarían" del trabajo para así permitir que el ser humano alcance finalmente su realización.

Lo cierto es que, una revolución tecnológica después de otra, cada progreso significa para la vasta mayoría de la población humana más y más trabajo, no "una vida rica en ocio"...

Finalmente, sobre el punto de la "utilización del espacio", Asimov auguró que para 2019 el ser humano regresaría a la Luna, no únicamente en una misión comandada por el gobierno estadounidense sino con un equipo más bien internacional.

Asimismo, el escritor supuso que el propósito de ese nuevo alunizaje ya no sería solamente la exploración, sino una verdadera explotación del suelo lunar:

se encontraría una zona que permitiese la extracción de minerales que después serían transformados en cerámica, metales y concreto.

Según Asimov, la minería en la Luna sería el primer paso para su colonización.

En un arranque que hoy parece muy fantasioso, el escritor imaginó también que en el satélite natural de la Tierra se construiría una planta de recolección de energía solar, la cual sería enviada en forma de microondas a nuestro planeta.

Si bien en estos pronósticos Asimov equivocó sus dones de profeta, sobre su necesidad subyacente es posible que haya acertado.

En efecto:

para el escritor la colonización de la Luna o la planta de energía solar no eran accesorios o caprichos de nuestra especie, sino respuesta a la necesidad real de energía que se presentaría el planeta Tierra.

Una especie de crisis frente a la cual la única solución sería el trabajo conjunto y en condiciones pacíficas entre todas las naciones del mundo.

En caso contrario, el fantasma de la guerra aparecía inmediatamente.

La energía será tan necesaria para todos y tan claramente entregada únicamente si las naciones permanecen en paz y trabajan juntas, esa guerra se volvería simplemente impensable, por demanda popular.

El texto de Asimov es aún más extenso y puede encontrarse en su idioma original aquí.