Un artículo recientemente publicado en Science Advances, muestra que, en el micromundo de átomos y partículas que se rige por las extrañas reglas de la física cuántica, dos observadores diferentes tienen derecho a sus propios hechos. En otras palabras, de acuerdo con nuestra mejor teoría de los bloques de construcción de la naturaleza misma, los hechos pueden ser realmente subjetivos dando certeza a la teoría del gato de schrödinger que está vivo y muerto a la vez.

Los observadores son actores poderosos en el mundo de la física cuántica. Según la teoría, las partículas pueden estar en varios lugares o estados a la vez (esto se llama una superposición) pero curiosamente, este es solo el caso cuando no es observada y no tiene interación con el observante. En el momento en que se observa un sistema de física cuántica, este escoge una ubicación o estado específico (rompiendo la superposición). El hecho de que la naturaleza se comporte de esta manera ha sido probado en múltiples ocasiones en el laboratorio como por ejemplo, en el famoso experimento de doble rendija.

Quantum Fracture habla del experimento de doble rendija

En 1961, el físico Eugene Wigner propuso un experimento de pensamiento provocativo. Se preguntó qué pasaría cuando se aplicara la física cuántica a un observador que está siendo observado. Imagínese que un amigo de Wigner lanza una moneda cuántica -que se encuentra en una superposición de cabezas y colas- dentro de un laboratorio cerrado. Cada vez que el amigo tira la moneda, observan un resultado definitivo. Podemos decir que el amigo de Wigner establece un hecho: el resultado del lanzamiento de la moneda es definitivamente la cabeza o la cola.

Wigner no tiene acceso a este hecho desde fuera, y según la física cuántica, debe describir al amigo y a la moneda para estar en una superposición de todos los posibles resultados del experimento. Esto se debe a que están «enredados», conectados de modo que si manipulas uno, también manipulas el otro. Wigner puede ahora, en principio, verificar esta superposición utilizando un llamado «experimento de interferencia«, un tipo de medición cuántica que le permite desentrañar la superposición de todo un sistema, confirmando que dos objetos están enredados.

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

El experimento de Wigner presenta un enigma en la Física Cuántica

La realidad percibida por el amigo no puede conciliarse con la realidad exterior. Wigner originalmente no consideraba esto como una paradoja, argumentó que sería absurdo describir a un observador consciente como un objeto cuántico. Sin embargo, más tarde se apartó de este punto de vista, y según los libros de texto formales sobre mecánica cuántica, la descripción es perfectamente válida.

¿Cómo es el experimento de Wigner?

Cuando Časlav Brukner de la Universidad de Viena mostró que, bajo ciertas suposiciones, que la idea de Wigner puede ser usada para probar formalmente que las mediciones en la física cuántica son subjetivas para los observadores, propuso una forma de probar esta noción traduciendo el escenario del 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 sus respectivas cajas). Los resultados se pueden resumir para ser utilizados en última instancia para evaluar la llamada «desigualdad de la campana«. Si se viola esta desigualdad, los observadores podrían tener hechos alternativos.

Cientificos han realizado esta prueba en Heriot-Watt University en Edimburgo en una computadora cuántica 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 realizar el lanzamiento de monedas – midiendo la polarización de los fotones – dentro de su respectiva caja. Fuera de las dos cajas, quedan dos fotones a cada lado que también pueden ser medidos.

A pesar de utilizar tecnología cuántica de última generación, se necesitaron semanas para recopilar suficientes datos de solo seis fotones para generar suficientes estadísticas. Pero finalmente, lograron demostrar que la física cuántica podría ser incompatible con la asunción de hechos objetivos.

Sin embargo, la teoría se basa en algunos supuestos. Esto incluye que los resultados de las mediciones no están influenciados por 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 ser el caso.

Otra cuestión importante es si los fotones individuales pueden considerarse observadores. En la propuesta teórica de Brukner, los observadores no necesitan ser conscientes, sino que solo deben ser capaces de establecer los hechos en forma de un resultado de medición. Por lo tanto, un detector inanimado sería un observador válido. Y la física cuántica de los libros de texto no nos da ninguna razón para creer que un detector, que puede ser tan pequeño como unos pocos átomos, no debería ser descrito como un objeto cuántico al igual que un fotón. También puede ser posible que la física cuántica estándar no se aplique a grandes escalas de longitud, pero probar esto es un problema aparte.

Este experimento demuestra, por lo tanto, que, al menos en el caso de los modelos locales de la física cuántica, debemos replantearnos nuestra noción de objetividad. Los hechos que experimentamos en nuestro mundo macroscópico parecen seguir siendo seguros, pero surge una pregunta importante sobre cómo las interpretaciones existentes de la física cuántica pueden acomodar los hechos subjetivos.

Algunos físicos ven estos nuevos desarrollos como interpretaciones que refuerzan las interpretaciones 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 para teorías intrínsecamente dependientes del observador como el Bayesianismo Cuántico, en el cual las acciones y experiencias de un agente son preocupaciones centrales de la teoría. Pero otros toman esto como un fuerte indicador de que tal vez la mecánica cuántica se rompa por encima de ciertas escalas de complejidad.

Claramente, todas estas son preguntas profundamente filosóficas sobre la naturaleza fundamental de la realidad. Cualquiera que sea la respuesta, un futuro interesante espera.

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