Fisica cuantica

La física cuántica es una ciencia en pañales. A pesar de los extraordinarios descubrimientos y las aplicaciones prácticas que se han obtenido del estudio y la experimentación en este campo, los científicos no conocen aún todos los detalles del mundo subatómico. Esta rama de la física se encarga del estudio de las partículas subatómicas y la interacción entre ellas y, cada cierto tiempo, una nueva partícula o una ingeniosa fórmula, reinventa o se añade majestuosamente al modelo establecido. Las partículas subatómicas son las que se encuentran dentro de los átomos. Las leyes que rigen este mundo subatómico son bastante distintas a las leyes a las que estamos acostumbrados en el mundo macro, es por ello que muchos comportamientos de las partículas subatómicas son difíciles de comprender mediante el lenguaje común y evitan cualquier comparación con el mundo al que estamos habituados.
No pretendo darles una cátedra sobre "física cuántica". Solo intento informarle adecuadamente al grupo de cibernautas que visitaran esta pagina para que saquen sus propia conclusiones.
Veamos. Hace poco más de un siglo los físicos arribaron a la conclusión de que la energía, al igual que la luz, el magnetismo o la electricidad, adoptaba la forma de ondas en continuo movimiento. En la actualidad, a comienzos del Siglo XXI, continuamos refiriéndonos a ondas de radio y ondas lumínicas. De hecho comprobar que todas las formas de energía tenían en común ese movimiento ondulatorio fue uno de los grandes avances de la física del Siglo XIX.
Sin embargo, existía una complicación. El caso es que si se dirigía un haz de luz hacia una lámina metálica, se lograba una corriente eléctrica. Un físico, el profesor Max PLANCK (Premio Nobel de Fisica de 1918), analizó exhaustivamente la relación entre la cantidad de luz proyectada sobre la lámina y la cantidad de energía generada. Así logró instituir que la energía no era una onda continua. Por lo visto, la energía estaba integrada por unidades prudentes que bautizó como "cuantos". Así las cosas, la revelación de que la energía se dividía en cuantos fue el origen de lo que se dio en llamar FISICA CUANTICA.
Problemas de interpretación

Clásicamente se supone, sobre la base del sentido común y de la experiencia cotidiana, que una operación de medida no afecta al estado sometido a la misma, y así el estado anterior y posterior a la observación o medida son idénticos (la altura de una mesa, por ejemplo, no varía porque la midamos). Cuánticamente la situación es del todo distinta: el proceso de medida afecta al estado sobre el que se mide, y además lo hace de una manera impredecible, lo que constituye uno de los problemas de interpretación más serios de la Teoría Cuántica. Analicemos el esquema típico de un proceso cuántico de medida: el estado previo a la misma es un estado E, formado por la superposición de todos los estados posibles experimentales EP(n) asociados a la propiedad que se desea medir. Cada uno de tales estados posibles tiene una probabilidad de obtenerse como resultado de la medida. De manera que, a partir del estado previo E conocemos sólo la probabilidad de los diferentes estados posibles EP(n), pero no cuál de ellos actualizará. De hecho, la actualización del estado experimental tras la medida ocurre totalmente al azar. La Teoría Cuántica predice probabilidades de sucesos, en tanto que la Física Clásica predice sucesos. El proceso cuántico de medida provoca que el estado superposición E del sistema se reduzca (“colapse”, suele decirse) a uno de sus estados posibles EP(n), cuya probabilidad de actualización pasa a valer 1, en tanto que la del resto toma el valor 0. En este proceso de medida, u observación, la superposición inicial de estados posibles, que configura el estado E previo a la misma, se rompe y pasamos del aspecto superposicional al aspecto experimental del sistema cuántico. Los aspectos paradójicos del proceso cuántico de medida, relacionados con la superposición de estados posibles y su ruptura, suelen ilustrarse por medio del denominado experimento del gato de Schrödinger.

El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger

Es un experimento imaginario, diseñado por Erwin Schrödinger para exponer uno de los aspectos más extraños, a priori, de la mecánica cuántica. Supongamos un sistema formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso, una partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse y un dispositivo tal que, si la partícula se desintegra, se rompe la botella y el gato muere. Al depender todo el sistema del estado final de un único átomo que actúa según la mecánica cuántica, tanto la partícula como el gato forman parte de un sistema sometido a las leyes de la mecánica cuántica.
Siguiendo la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja, el gato está en un estado tal que está vivo y muerto a la vez. En el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar al gato modifica su estado, haciendo que pase a estar solamente vivo, o solamente muerto. Esto se debe a una propiedad física llamada superposición cuántica.

La interpretación de Copenhague de la Teoría Cuántica

Es el resultado de los trabajos de Heisenberg, Born, Pauli y otros, pero fundamentalmente fue promovida por el físico danés Niels Bohr (de ahí su denominación). Sus puntos esenciales pueden resumirse de la siguiente manera:

1. Dentro del esquema de la Teoría Cuántica se establece una relación esencial entre el sistema microscópico y el aparato de medida macroscópico.

2. Sólo el conjunto (sistema + aparato) posee propiedades físicas definidas.

3. Sólo después de una medida (pasando del aspecto superposicional al aspecto experimental del sistema) se puede atribuir al estado obtenido la propiedad física que se mide.

4. El Principio de Complementariedad: supone que los sistemas cuánticos muestran características y propiedades “complementarias” que no pueden determinarse de manera simultánea (por ejemplo: el carácter onda-partícula, o la pareja de magnitudes posición-velocidad). En la Teoría Cuántica la presencia de los aspectos complementarios, corpuscular y ondulatorio, de un sistema depende del aparato elegido para su observación. Al contrario, la Física Clásica suponía que onda y partícula representaban dos descripciones distintas mutuamente excluyentes.

5. La descripción de las propiedades físicas del estado cuántico E, anterior a una medida, no está definida. Sólo aporta los estados posibles EP(n) y sus probabilidades respectivas de obtenerse tras la medida en cuestión.

El argumento, o paradoja, EPR

La paradoja de Einstein Podolsky Rosen, denominada "Paradoja EPR", consiste en un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935.
A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener información útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas. Por otro lado, en un estado entrelazado, manipulando una de las partículas, se puede modificar el estado total. Es decir, operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea. Esto habla de una correlación entre las dos partículas que no tiene contrapartida en el mundo de nuestras experiencias cotidianas.
El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede saber la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común

La teleportación cuántica

Es una técnica que transfiere un estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de cierta información clásica. La teleportación cuántica no transporta energía o materia, ni permite la comunicación de información a la velocidad superior a la de la luz, pero es útil en comunicación y computación cuánticas.

Multiverso

Otra interpretación alternativa a la "interpretación de Coppenhague", que está avalada por físicos teóricos cualificados y que también se ha publicado en revistas científicas. Me refiero a la "interpretación del Multiverso". Entre estos físicos se encuentra David Deutsch, de la universidad de Oxford, que considera el "experimento de interferencia" como el más decisivo e ilustrativo para comprender la realidad. Para él, los físicos se han limitado a admitirlo pero no ha sido explicado ni comprendido. Según Deutsch, este experimento sólo se puede explicar por la existencia de una realidad más amplia que denomina Multiverso. En explicar esta cuestión dedica parte de su obra "La estructura de la realidad", traducida al castellano.

Los efectos característicos del entrelazamiento cuántico de un Multiverso constituido por Universos paralelos, efectos cuánticos sobre los que David Deutsch ha sustentado el grueso de sus ideas respecto a la verdadera naturaleza de la realidad. Y aquí, querámoslo o no, nuevamente aparece como trasfondo de tal realidad… ¡la conciencia humana! pero entendida como la reciprocidad UNITARIAMENTE inversa entre la continua, luego no-separable simetría bosónica entre dos Universos paralelos, y/o, la discontinua, luego separable asimetría entre los mismos dos Universos, pero entendidos como un par: fermión-antifermión. Y esta dinámica de UNIDAD sería inherente al entrelazamiento cuántico propio de los sistemas vital-conscientes, HOMBRE incluido.

Observamos que las puertas interpretativas que se abren son increibles y con la Fisica cuantica entramos en una manera mas correcta de la interpretacion de la realidad, donde encontramos explicacion al "libre albedrio", pensemos al principio de Indeterminacion de Heisenberg. A la posible existencia de Universos Paralelos, explicacion del Entrelazamiento cuantico de un Multiverso y sobre todo a la afirmacion de que la materia misma no es otra cosa que un estado energetico!