“El enigma del observador: 5 famosos experimentos cuánticos”

Dr. Michael LaitmanEn las noticias(theoryandpractice.ru): “Nadie en este mundo entiende la mecánica cuántica, esto es lo principal que debemos saber acerca de ello. Los físicos han aprendido a usar sus leyes e incluso predecir fenómenos basados en cálculos cuánticos. Pero hasta ahora no queda claro por qué la presencia de un observador determina el destino de los sistemas y causa que este haga una elección a favor de un estado…

“El gato de Schrödinger”

Existen muchas interpretaciones de la mecánica cuántica, la más popular entre ellas es la versión de Copenhague. Sus bases principales fueron formuladas por Niels Bohr y Werner Heisenberg en la década de 1920. Un término central de la interpretación de Copenhague es la función de onda, una función matemática que contiene información acerca de todos los posibles estados simultáneos en los que existe un sistema cuántico.

De acuerdo a la interpretación de Copenhague, sólo el monitoreo externo define el estado del sistema y lo distingue de otros sistemas (la función de onda sólo ayuda a calcular matemáticamente la probabilidad de encontrar el sistema en un estado dado. Podemos decir que después de observarlo, el sistema cuántico se vuelve clásico: inmediatamente deja de coexistir en muchos estados a la vez en favor de sólo uno de ellos.

Este enfoque siempre ha tenido muchos oponentes… pero, la precisión de los cálculos y predicciones han prevalecido. Sin embargo, en años recientes los simpatizantes de la interpretación de Copenhague se están reduciendo en número y la principal causa para ello es el sumamente misterioso colapso instantáneo de la función de onda en la medición.

El famoso experimento mental de Erwin Schrödinger- el gato, pobre, sólo estaba destinado a mostrarnos lo absurdo de este fenómeno.

Recordemos la esencia del experimento. En una caja negra se coloca un gato vivo, un recipiente con veneno, y cierto mecanismo que pueda poner el veneno en acción de forma aleatoria.

Digamos, un átomo radioactivo rompe el recipiente. El tiempo exacto del decaimiento radioactivo se desconoce. Todo lo que sabemos es su periodo de vida media, es decir, el tiempo durante el cual concluirá el decaimiento radioactivo, calculado como una probabilidad del 50%.

Entonces, para el observador externo el gato dentro de la caja existe en dos estados simultáneos: está vivo, si todo va bien, o muerto, si ocurre el decaimiento y se rompe el recipiente.

Ambos estados son descritos por una función de onda (psi -ψ) del gato que cambia con el tiempo: mientras más tiempo pase, más grande es la probabilidad de que tenga lugar el decaimiento radioactivo. Sin embargo, tan pronto como la caja es abierta, la función de onda colapsa y vemos el resultado de este cruel experimento.

Entonces, antes de que el observador abra la caja, el gato siempre se balancea en el borde de la vida y la muerte. Sólo la acción del observador puede definir el resultado. Este es un absurdo que Schrödinger señaló.

“Difracción de los electrones”

Tenemos una fuente que emite un haz de electrones que fluye hacia una pantalla, una placa fotográfica. Se coloca una barrera en el camino de los electrones, una placa de cobre con dos aberturas ¿Qué tipo de imagen podemos esperar en la pantalla si visualizamos los electrones como simples partículas cargadas? Dos bandas iluminadas frente a cada una de las aberturas.

En realidad, la pantalla describe un patrón mucho más complejo de franjas blancas y negras alternándose. El hecho es que mientras los electrones pasan por las aberturas, comienzan a comportarse no como partículas, sino como ondas (similar a los fotones, las partículas de luz, que pueden ser partículas y ondas simultáneamente).

Entonces las ondas interactúan en el espacio unas con otras. Algunas veces se refuerzan, y otras se debilitan entre sí. Como resultado, una complicada imagen hecha de franjas luminosas y oscuras que se alternan aparece en la pantalla.

Sin embargo, el resultado del experimento no cambia. Si los electrones pasan por la abertura uno por uno, no como un haz sólido, entonces cada partícula separada existe simultáneamente en ambos estados, como elemento individual y como una onda.

Incluso un electrón puede pasar por ambas aberturas al mismo tiempo (y esta es una base importante de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica: los objetos pueden simultáneamente demostrar sus propiedades materiales “habituales” y patrones ondulatorios exóticos.

¿Qué tiene que ver el observador con esto? Durante experimentos similares, cuando los físicos han tratado de hacer pasar al electrón por cierta abertura con la ayuda de instrumentos, la imagen de la pantalla cambió dramáticamente y adquirió una forma “clásica”: dos manchas luminosas frente a las aberturas y ningún patrón de franjas alternándose.

Parecía que los electrones no estaban dispuestos a demostrar su naturaleza ondulatoria bajo la mirada atenta del observador como si decidieran ajustarse al deseo del observador de ver una imagen simple y clara ¿Es algo místico?

“El Fullereno calentado”

Los experimentos en el campo de la difracción de partículas fueron realizados no sólo con electrones, sino también con objetos mucho más grandes -fullerenos- moléculas grandes, cerradas que consisten de decenas de átomos de carbón (por ejemplo, el fullereno de sesenta (60) átomos de carbón tiene una forma muy similar a un balón de fútbol soccer: una esfera hueca hecha de pentágonos y hexágonos.

Recientemente, un grupo de la Universidad de Viena dirigido por el profesor Zeilinger trató de añadir la presencia de un observador como un componente de un experimento científico. Para eso, irradiaron con un rayo láser moléculas de fullereno en movimiento.

Tras ser calentadas por una fuente externa, las moléculas comenzaron a brillar; inevitablemente eran visibles para el observador.

Después de que esta innovación fuera implementada y usada en múltiples experimentos, las moléculas cambiaron su comportamiento. Antes, eran completamente visibles para el observador. Tenían éxito evitando obstáculos (es decir, mostraban cualidades ondulatorias) similar a los electrones de nuestro último ejemplo, los que penetraban una pantalla opaca.

Más tarde, cuando un observador entraba, los fullerenos “se calmaban” y comenzaban a comportarse como partículas materiales “obedientes de la ley”.

La dimensión del enfriamiento

Una de las leyes más famosas del mundo cuántico es el principio de incertidumbre de Heisenberg: es imposible localizar el lugar y la velocidad de un objeto cuántico al mismo tiempo.

Mientras más precisamente medimos los impulsos de las partículas, menos precisamente podemos calcular sus posiciones. Las leyes cuánticas funcionan al nivel de partículas diminutas y usualmente son imperceptibles en nuestro mundo de grandes objetos.

Es por eso que los recientes experimentos del grupo del profesor Schwab de los Estados Unidos son valiosos. Durante sus experimentos, los efectos cuánticos fueron demostrados no al nivel de electrones o fullerenos (su diámetro característico es de cerca de un nanómetro), sino de un objeto un poco más tangible, una diminuta banda de aluminio.

Una banda fue fijada por ambos lados de manera que estuviera suspendida y pudiera vibrar bajo la influencia externa. En adición, a un lado de la banda estaba un dispositivo capaz de detectar su posición de forma precisa.

Como resultado, los experimentadores  encontraron dos cosas interesantes. Antes que nada, cualquier medición de la posición del objeto o su monitoreo no pasó desapercibido para el objeto. Después de cada medición la posición de la banda cambió.

Hablando en general, los investigadores definieron con un alto grado de precisión las coordenadas de la banda, por lo tanto de acuerdo al principio de incertidumbre de Heisenberg, cambiaron su velocidad y como resultado la subsecuente localización.

En segundo lugar, (algo totalmente inesperado), algunas mediciones causaron de alguna manera el enfriamiento de la banda. Entonces, el observador por el sólo hecho de su participación en el experimento cambió las características físicas de los objetos.  

Partículas “inmóviles”

Como es conocido, las partículas radioactivas inestables decaen en este mundo no sólo para los experimentos con gatos, sino la mayor parte del tiempo por sí solas. Cada partícula tiene un tiempo de vida promedio que resulta que puede ser extendido por el ojo atento de un observador.

Este efecto cuántico fue predicho por primera vez en los años 60, y su brillante confirmación experimental vino en el artículo publicado en el 2006 por un grupo de ganadores del premio Nobel de física Wolfgang Ketterle del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

En su trabajo, el grupo estudió el decaimiento de un átomo inestable excitado  de rubidio (los átomos de rubidio decaen a su estado base y emiten fotones).  Inmediatamente después de la preparación del sistema y que los átomos fueron excitados, fueron monitoreados por un haz de láser.

El monitoreo fue hecho en dos modalidades: constante (con pequeños impulsos de luz que eran enviados constantemente al sistema) y pulsatorio (con el sistema expuesto a impulsos más poderosos de tiempo en tiempo).

El tamaño del efecto de ambas modalidades estudiadas por los científicos también coincide con las predicciones. La vida máxima de un átomo de rubidio inestable excitado fue prolongada 30 veces.

La mecánica cuántica y la conciencia

Los electrones y fullerenos dejaron de demostrar sus propiedades ondulatorias; las bandas de aluminio se enfrían; las partículas inestables se congelan mientras decaen. Bajo una poderosa mirada de un observador el mundo cambia ¿Es una evidencia del involucramiento de nuestro intelecto en el mundo que nos rodea?

¿Entonces tal vez Carl Jung y Wolfgang Pauli (físico austriaco, ganador del premio Nobel, uno de los pioneros de la física cuántica) tenían razón cuando dijeron que las leyes de la física y la conciencia tienen que ser consideradas como complementarias, alimentándose mutuamente?

Pero este es sólo un paso del reconocimiento: el mundo entero a nuestro alrededor es en esencia un producto ilusorio de la mente ¿Aterrador? Entonces hagamos referencia a los físicos otra vez.

El asunto es que en todos los experimentos descritos anteriormente, los observadores inevitablemente influyeron en el sistema. Lo iluminaron con un rayo láser, usaron instrumentos de medición… Existe un principio general muy importante: es imposible observar un sistema y medir sus parámetros sin interactuar con este. Sin embargo, donde hay interacción, existe una alteración de propiedades. “Lo es más aún cuando objetos cuánticos enormes interactúan con un diminuto sistema cuántico. Esta situación es descrita por el término ‘decoherencia cuántica’- un proceso irreversible de distorsión de propiedades cuánticas en un sistema desde el punto de vista de la termodinámica cuando el sistema se correlaciona con otra estructura más grande.

Durante una interacción así, el sistema cuántico pierde sus características originales y se vuelve ‘clásico’, es decir, ‘obedece’ a una estructura más grande. Esto explica la paradoja del gato de Schrödinger: el gato es un sistema tan enorme que simplemente no puede ser aislado del mundo. Los parámetros de este experimento mental no son lo suficientemente correctos.

En cualquier caso, comparada con la realidad de la creación como un acto consciente, la decoherencia suena mucho más calmada. Después de todo, con este enfoque todo el mundo clásico se convierte en un gran efecto de la decoherencia.

Como autores de uno de los libros más importantes en este campo, este enfoque genera una afirmación lógica del tipo ‘no existen las partículas en el mundo’ o ‘en un nivel fundamental el tiempo no existe’.

¿Se trata de un observador constructivo o de la decoherencia omnipotente? Tenemos que elegir entre dos males. Recuerden: en este momento, los científicos están cada vez más convencidos de que justo en la base de nuestros procesos de pensamiento existen efectos cuánticos. Entonces, cada uno tiene que elegir dónde termina el ‘monitoreo’ y comienza la realidad.

Mi comentario: La ciencia en este mundo sólo es capaz de identificar algunos de los efectos que están “fuera de nuestro mundo” que somos incapaces de comprender a través de nuestras propiedades y mente. La sabiduría de la Cabalá ni siquiera trata de explicarles a los hombres de este mundo porque, en principio, es imposible debido a la ausencia de nuestros respectivos atributos.

La sabiduría de la Cabalá le da a la persona, que está interesada en alcanzar el mundo superior, una oportunidad de obtener atributos de la realidad superior, entonces al grado en que posee esas propiedades, uno puede convertirse en “residente” de un mundo superior y explorarlo desde dentro, como ahora exploramos este mundo material.
[164589]

Material relacionado:
La física quántica y la Cabalá
El observador debe cambiar
La vida está en el campo de las intenciones

Duscusión / Compartir Retroalimentación / Haz una pregunta