Física Cuántica: El Problema de la Medición

Mi carro se rompió el otro día.
Así pues lo llevé al taller. El señor de allí me dijo que él es un mecánico cuántico.  Le pregunté si podía arreglar mi carro o no.
El encogió de hombros y dijo:
"No se.  Primero tengo que mirarlo."

Este esotérico chiste del físico Stephen Hawking se refiere por supuesto a la notoria paradoja física conocida como Problema de la Medición. La teoría cuántica (la cual nunca ha hecho una predicción errónea) plantea que antes que un observador "mire" o mida algo, el mundo físico solo existe como una superposición de todos sus posibles estados simultáneamente (lo cual conduce a otras famosas paradojas como la del Gato de Schrödinger donde el gato puede estar vivo y muerto al mismo tiempo). Esta superposición de estados se describe matemáticamente con unaFunción de Onda que representa la amplitud de una onda de probabilidades. Solo después que se "mira" al mundo es que aparecen las partículas reales (llamadas "quanta"). Los físicos tampoco están seguros qué significa "mirar".

¿Qué es lo que realmente significa hacer una medición cuántica? Ciertamente sabemos como hacer mediciones pero lo que no sabemos es qué aspectos de la medición son necesarios para producir la existencia del mundo. ¨¿Qué es lo que hace falta para convertir las posibilidades cuánticas en hechos reales?¨es una pregunta abierta en la física.

La física cuántica no nos dice qué existe sino solamente qué se medirá. Aun más, la teoría dice que no es posible medirlo todo, así que tenemos que escoger (según el Principio de Incertidumbre de Heisenberg) qué magnitudes observables vamos a mirar. Solo después de escoger qué medir, la teoría nos da predicciones definidas de la probabilidad de observar valores específicos de la magnitud escogida.

Entonces cuando los físicos utilizan un instrumento para medir una magnitud observable, la Naturaleza produce un resultado real a partir de los posibles resultados permitidos por la teoría --a lo cual se le llama "selección de Dirac" o ¨colapso de la función de onda". El instrumento pude ser tan sencillo como una célula de la retina del ojo o tan compejo como el detector de partículas ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC o Large Hadron Collider en inglés) del CERN (mostrado en la foto). Pero si el mundo cuántico es solo un mundo de posibilidades, uno se pregunta de dónde salen tales instrumentos de medición reales. ¿Cómo y cuándo en un mundo puramente cuántico apareció el primer "instrumento" que fue capaz de producir la realidad que conocemos a partir de tantas posibilidades? Esta es una paradoja que recuerda el problema del huevo y la gallina para la cual los físicos no tienen una buena respuesta.

Muchos físicos consideran que este problema está intrínsecamente relacionado con ese otro problema fundamental de la filosofía conocido como Problema de la Conciencia y que no será posible tener una respuesta adecuada a estas preguntas hasta que se considere la naturaleza cuántica de la conciencia; ya que precisamente eso que llamamos "conciencia" es el observador final de la realidad física. Incluso algunos físicos como Eugene Wigner, premio Nobel de Física en 1963, han planteado que la conciencia es un factor clave en la creación de la realidad física. Idea que ha sido extrapolada por otros físicos quienes consideran que, como lo ha expresado el profesor Michio Kaku, eventualmente se necesitaría una cadena infinita de observadores, cada uno observando al otro, y como Wigner implica esta cadena sería como una Conciencia Cósmica o Dios.

El físico Daniel Greenberger del CCNY ha comparado la física cuántica a un enorme edificio donde los físicos, como laboriosos obreros, van completando piso por piso mientras que la base se mantiene soportada por un precario andamio que nadie quiere examinar de cerca por temor a que toda la estructura colapse:

Hemos domesticado la mecánica cuántica. Hemos enseñado al gato de Schrodinger a maullar. Y ahora la vida cotidiana nos resulta tan misteriosa como los átomos siempre han sido.


Deja tu comentario me servirá para mejorar cada día.