No Estamos Solos - T04E37 - El Tiempo del No Tiempo - CIO 2018 - Capilla...

El gato cuántico de Cheshire

“¡Bien! Con frecuencia he visto un gato sin sonrisa, ¡pero una sonrisa sin gato! ¡Es la cosa más rara que he visto en mi vida!”, se dijo Alicia en el País de las Maravillas. La sorpresa de Alicia se debe a que, en su experiencia, y en la cotidiana, un objeto y sus propiedades no existen de forma independiente: la redondez y el color rojo de una canica son elementos inseparables de la canica. El Gato de Cheshire, con el que Alicia ha estado conversando, desaparece dejando en el aire su sonrisa.

¿Puede un objeto separarse de sus propiedades? La sal separada de lo salado, la piedra separada de la dureza, la escultura separada de su belleza… Ni siquiera tiene mucho sentido al decirlo. Pero ocurre en el inframundo cuántico de las partículas. En un experimento, un haz de neutrones corre por una vía diferente a la vía por donde va una de sus características, el momento magnético.

Contra la sensata opinión de Aristóteles, que creíamos eternizada en el acero de su Metafísica, las leyes de Wonderland, el mundo subatómico, permiten que una misma partícula presente diversos estados físicos al mismo tiempo. Ya habíamos tenido un vislumbre de eso al resolver el debate acerca de la naturaleza de la luz: ondas, como es fácil comprobar con una simple hoja y dos perforaciones con alfiler, o partículas, como es necesario para que viaje por el espacio entre las estrellas y nosotros… sin recurrir a la trampa del éter. ¿Onda o partícula? Ambas, fue la respuesta de Niels Bohr, porque está en superposición de estados: onda-partícula. Mientras no preguntemos… O puede, la misma partícula, ir por dos vías de manera simultánea porque está en superposición de estados: corre por el pasillo A y corre por el B.

El gato cuántico de Cheshire

En los primeros años de la cuántica Erwin Schrödinger ideó un ejemplo para explicarnos eso de la superposición de estados. Se ha popularizado con el nombre de El gato de Schrödinger: si meto un gato a una caja con un mecanismo accionado por un efecto cuántico que rompa o no un frasco de veneno, y cierro la caja, el gato entra en superposición de estados y está vivo-muerto. Por supuesto no es así, pero da una idea del mundo de Alicia cuando bebe del frasco que la hace pequeña. Nos hacemos tamaño átomo.

Ese famoso gato se vuelve trivial cuando entramos al mundo del gato de Alicia que desaparece pero deja su sonrisa flotando. O la partícula que se despoja de sus accidentes o, peor, los accidentes que se despojan de la partícula en que se expresan y corren el Ser y sus accidentes por diversos caminos.

Hace dos años el journal Nature Communications “publicó los resultados del primer experimento tipo Gato de Cheshire al separar un neutrón de su campo magnético”. Fue trabajo conjunto de la Universidad Chapman en Orange, California, y la Universidad Viena de Tecnología.

“Las extrañas leyes de la mecánica cuántica (la teoría que gobierna el mundo microscópico de los átomos y, por cierto, la más exitosa teoría en la historia) nos dicen que en verdad es posible separar una partícula de sus propiedades”: un fenómeno asombrosamente análogo al capítulo de Lewis Carroll acerca del Gato de Cheshire.

La idea fue primero planteada por Yakir Aharonov, en la Universidad Chapman y publicada por Jeff Tollaksen, colaborador de Aharonov, en 2001. El equipo de Aharonov incluía a Sandu Popescu (¿será rumano?) en la Universidad de Bristol, Inglaterra, y Daniel Rorhlich, en la Ben Gurión de Israel. Su tarea fue desarrollar las bases teóricas del Gato de Cheshire.

Nature Communications publicó el primer Cheshire Cat experiment. Estuvo a cargo de un equipo de físicos experimentales conducido por Yuji Hasegawa en la Universidad Viena de Tecnología. En ese equipo trabajó el ya mencionado Tollaksen. Efectuaron un experimento con neutrones que (juro que eso dice) “viajaban a lo largo de una vía distinta a la que seguía una de sus propiedades: el momento magnético”. Como hay explicables dudas, va sin traducir: “They conducted an experiment involving neutrons which travel along a different path than one of their properties”.

Debemos volver a la Metafísica de Aristóteles, al Ser y a las Categorías en el libro quinto. “Cuando se dice que una cosa es esto o aquello, significa que esto o aquello es el accidente de esta cosa. Cuando decimos que un hombre es músico, el músico no es hombre, sino porque el hombre es accidentalmente músico”. Si digo que Sócrates es músico mi afirmación corresponde con la cosa y sus accidentes, pues en efecto Sócrates es músico. Pongámoslo más elemental: cuando digo la canica es roja o azul, el color es el accidente porque podría ser uno u otro. Luego entra Aristóteles en la potencia y el acto… El niño es niño en acto y es hombre en potencia porque todavía no es pero puede llegar a ser…  y aplicada esta observación a una propiedad del neutrón despojada del neutrón, comienza a parecer que no es mucha ayuda. Y menos si tratamos de llegar por el camino de sus diez categorías.

La sonrisa sin gato

Según las leyes de la física cuántica, las partículas subatómicas pueden estar en diferentes estados físicos al mismo tiempo. Es lo que se conoce como “superposición de estados” desde tiempos de Bohr. Un ejemplo: “Un haz de neutrones se divide en dos haces empleando un cristal de silicio, luego puede mostrarse que un neutrón individual no debe decidir, al cruzar el cristal, por cuál de las dos vías seguir, en vez de eso puede viajar a lo largo de ambas vías al mismo tiempo en superposición cuántica de estados”. Va por A y va por B…

De esta peculiaridad ya han surgido técnicas experimentales: una es la interferometría de neutrones, dice Yuji Hasegawa: “Fue inventada aquí, en nuestro instituto en los años 1970, y resultó ser la herramienta perfecta para investigar mecánica cuántica fundamental”.

Para ver si con esa técnica podían separarse de una partícula sus propiedades, un amplio equipo internacional desarrolló un experimento cuántico totalmente nuevo.

“El experimento se llevó a cabo en la fuente de neutrones del Instituto Laue-Langevin (ILL) en Grenoble, Suiza.

Los neutrones son partículas subatómicas sin carga eléctrica, pero pueden transportar un momento magnético. “Tienen una dirección magnética, el spin del neutrón, que puede influirse por campos magnéticos externos”. El neutrón no es partícula elemental, está integrado por tres quarks, como el protón, pero en diverso reparto de colores.

Primero, un haz de neutrones se divide en dos rayos empleando un interferómetro de neutrones (con base en el mencionado cristal de silicio que parte el haz en dos). “Luego los spines de los dos haces se desvían en direcciones distintas: el haz superior tiene spin paralelo a la trayectoria de los neutrones; el spin del haz inferior apunta en dirección opuesta. Luego que los dos rayos se recombinan se eligen los neutrones con spin paralelo a su dirección de movimiento. Los otros se ignoran”.

Estos neutrones con spin paralelo a su dirección de movimiento, debieron seguir la vía superior: única en la que los neutrones tienen ese spin. Eso se puede mostrar en el experimento. “Si el haz inferior se envía a través de un filtro que absorba algunos de los neutrones, el número de neutrones con spin paralelo a sus trayectorias permanece el mismo. Si el haz superior se envía a través del filtro, el número de esos neutrones se reduce”.

Dicho muy en breve por Tobias Denkmayr: “El sistema se comporta como si las partículas estuvieran espacialmente separadas de sus propiedades”. Dice “espacialmente separadas”, con a.

Un resultado contraintuitivo, como tantos en cuántica, al que ya se le buscan aplicaciones. Pero son lo de menos cuando enfrentamos dos paquetes llegados por mensajería: uno trae una escultura y el otro trae la belleza de la escultura… Hum… 

Ya que más da si de ahí tenemos mejores iPods.

Enigmas entrelazados de la biología cuántica

“Toda teoría que permita que los objetos pasen a través de barreras impenetrables, estén en dos lugares a la vez o posean ‘conexiones fantasmales’ no puede ser descrita como ordinaria”, con esta advertencia de Johnjoe McFadden y Jim Al-Khalili, profesor de genética molecular y de física teórica, respectivamente, en la Universidad de Surrey, debemos prepararnos para aceptar la posibilidad de que la superposición, el efecto túnel y el entrelazamiento de las partículas —tres fenómenos de lo más común en el mundo de los átomos y de las partículas elementales descrito por la mecánica cuántica— no puedan ser despreciados al estudiar cómo funcionan los seres vivientes.

Si bien Erwin Schrödinger en su libro ¿Qué es la vida? (1944), y algunos investigadores desde los años sesenta habían especulado sobre el posible papel de la mecánica cuántica en diferentes procesos biológicos, son experimentos realizados en la última década los que apoyan fuertemente que algunas especies (de hecho, millones de ellas, si consideramos la fotosíntesis) han aprovechado las ventajas que para su supervivencia representan efectos tan extraños y ajenos a nuestras experiencias e intuición. Es el siglo XXI el auténtico testigo del nacimiento de la biología cuántica.

En su obra Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology (2014), McFadden y Al-Khalili, además de presentar a los lectores algunas de las más controversiales ideas que se discuten en la biología cuántica, cuentan con gran detalle uno de los grandes éxitos obtenidos en este campo: desentrañar el misterio de la magnetorrecepción en las aves, y en particular en el petirrojo europeo (Erithacus rubecula).

El sentido magnético de las aves a (y en el) ojo de pájaro

La magnetorrecepción es la habilidad de algunas especies migratorias, como las aves y las mariposas monarca (Danaus plexippus) de detectar el campo magnético terrestre para navegar y encontrar el camino que las lleve a climas más propicios para sobrevivir inviernos fríos, aparearse y tener a su descendencia (algunas, como las mariposas monarca, van logrando esto en el camino, de manera que las que llegan a México no son las mismas que partieron desde Canadá, sino sus descendientes). Durante mucho tiempo se pensó que el fundamento de la magnetorrecepción en aves era la presencia de magnetita, un mineral magnético de fierro que le servía de compás, indicándole la dirección del norte magnético terrestre, pero ni el petirrojo tiene el pecho rojo por la gota de sangre de Jesucristo del cuento de Selma Lagerlöf ni su sentido magnético se debe a la magnetita.

En 1976 los ornitólogos y esposos Wolfgang y Roswitha Wiltschko publicaron un artículo en el que demostraban plenamente que, en efecto, los petirrojos podían detectar el campo magnético terrestre. Por desgracia para los defensores de la teoría de la magnetita, los experimentos de los Wiltschko mostraban también que el sentido magnético de los petirrojos funciona como un compás de inclinación, que sólo les permite determinar el ángulo de las líneas del campo magnético terrestre con respecto a la superficie del planeta; estas líneas son casi paralelas cerca del ecuador y casi paralelas cerca de los polos. O sea que un petirrojo puede saber si se está acercando a una zona tropical, pero no puede distinguir el norte del sur, como sí podría si su sentido se basara en la magnetita en el papel de una brújula interna. El golpe mortal para la magnetita ocurrió en 2012, cuando otros científicos determinaron que los depósitos de magnetita, al menos en el pico de las palomas (Columba livia), no tenían nada que ver con la magnetorrecepción de esta especie, sino que las células ricas en hierro eran en realidad macrófagos, parte de su sistema inmune.1

En 1976 Klauss Schulten, un físico-químico (más lo primero que lo segundo pues, según McFadden y Al-Khalili, al parecer Schulten era un teórico de papel y lápiz que carecía casi por completo de experiencia en el laboratorio) del Instituto Max Planck, postuló que la magnetorrecepción aviar podía explicarse en términos de una reacción química que ocurría dentro de los criptocromos, unas proteínas receptoras de luz que se encuentran en la retina de petirrojos y otras especies y que están involucradas en sus ritmos circadianos. Schulten propuso que los fotones —las partículas de luz— que incidían en los criptocromos ocasionaban una transferencia de electrones y la formación de átomos con electrones desapareados (que se encuentran solos en su orbital, que entonces se considera semiocupado), conocidos como radicales libres.

Los electrones tienen una propiedad conocida como momento angular interno o espín y, de acuerdo con la teoría cuántica, los pares que originalmente estaban en el mismo orbital de un átomo permanecen entrelazados, es decir, el estado de su espín está correlacionado sin importar la distancia que exista entre ellos (en otras palabras, el comportamiento de uno puede afectar instantáneamente al del otro, aunque se encuentren en extremos opuestos del universo; esto fue lo que Einstein consideró como “acción fantasmal a distancia”).

Siguiendo los principios de la mecánica cuántica, cada par de electrones desapareados, que ahora están en diferentes átomos, se halla en una superposición de dos o más estados diferentes a la vez hasta que se haga una medición para verificarlo (de aquí la famosa paradoja del Gato de Schrödinger) y, si se encuentran lejos del núcleo, son influidos por el campo magnético terrestre, cuyo ángulo con respecto a la orientación de estos electrones cambia la probabilidad de que se encuentren en un estado llamado singlete (perdona, Cervantes, a los físicos cuánticos, por preferir esto a traducciones como singular, único o simple para single) o en otro referido como triplete. Así, en años recientes, diferentes equipos de científicos (quienes, a diferencia de Schulten, sí sabían cómo diseñar y hacer experimentos en el laboratorio) han mostrado que los cambios en la intensidad y ángulo del campo magnético a los que está sujeto el petirrojo durante su vuelo, al afectar el balance entre estados singlete/triplete producen a su vez una diferencia en una reacción química dentro de los criptocromos, los cuales envían una señal al cerebro del pájaro para decirle dónde está el polo magnético más próximo.2

¡Hágase la luz!… y el camino cuántico, en la fotosíntesis

Dejemos en paz a las aves y pasemos a campos más verdes para hablar sobre la fotosíntesis, el proceso que permite a millones de especies convertir energía solar en forma de fotones en energía química estable en forma de moléculas de ATP que posteriormente se usan para obtener compuestos orgánicos. Diferentes moléculas son responsables de esta conversión en distintas especies de bacterias, algas y plantas, siendo la más famosa la clorofila. En todas ellas lo que más llamó la atención de los biólogos cuánticos es su eficiencia: cerca de 100% de los fotones absorbidos son transferidos exitosamente al centro de reacción en el que se dan las transformaciones energéticas.

Como los centros de reacción están generalmente bastante alejados (si pensamos en términos de estas escalas moleculares) de la molécula excitada de clorofila (o de alguna otra molécula fotosintética, dependiendo del organismo del que se trate), la energía del fotón tiene que ser transferida de esa molécula a otra molécula vecina y de ésta a otra y así sucesivamente hasta alcanzar el centro de reacción. ¿Cómo determinan estas moléculas cuál es la ruta óptima que les permita una mínima pérdida de energía? La explicación clásica, sin recurrir a la mecánica cuántica, era que los fotones seguían una caminata aleatoria, similar a la trayectoria de un borracho que se dirige a su casa al salir de una cantina.

Todo aquel que haya observado a un borracho o que haya estado en una situación etílica parecida sabrá que un camino aleatorio dista mucho de ser el más eficiente si de energía hablamos, trátese de fotones o de cualquier otra. Pero si, gracias a la mecánica cuántica, el borracho o los fotones pudieran seguir todas las rutas posibles hacia la casa o hacia el centro de reacción simultáneamente antes de encaminarse en la óptima, esto sería un mundo (cuántico) de diferencia. Esta caminata cuántica fue precisamente la que descubrieron Graham Fleming y sus colaboradores en 2007.3

Saltos cuánticos de fe

Llegados a este punto, tal vez no esté por demás aclarar que, aunque varias otras hipótesis de la biología cuántica son altamente especulativas, nada hay en ellas que implique, hablando metafóricamente, un salto cuántico que extrapole efectos que han sido explicados por la teoría cuántica, y observados y validados una y otra vez mediante experimentos, de una escala atómica a nuestra macroescala. Actualmente se discute, por ejemplo, si el sentido del olfato se basa en el efecto túnel (tunneling, en inglés, que al parecer nadie se ha atrevido, aún, a llamarlo tuneleo en español): el paso de un electrón a través de una barrera para desaparecer de un lado y reaparecer en el otro lado de ella, dado que experimentos recientes sugieren que las explicaciones tradicionales son insuficientes.

Teorías pseudocientíficas como las de Rupert Sheldrake son pura fantasía. Según Sheldrake, un supuesto entrelazamiento cuántico —una “resonancia mórfica”, en palabras de este charlatán— con nuestro perro le permite saber exactamente el momento en que llegaremos a casa. Para Sheldrake es evidente que detrás de la comunicación telepática está el efecto túnel, que permite que mis pensamientos atraviesen los huesos, músculos y tejidos de mi cabeza y de la de algún amigo para que, sin necesidad de WhatsApp, sepa que le tocaba traer las botanas a la fiesta. De igual manera, todo aquello a lo que el New Age y sus gurús añaden el adjetivo “cuántico” para imbuirlo de supuesta ciencia —como curación cuántica, meditación cuántica, coaching cuántico y hasta, ¿por qué no?, homeopatía cuántica—, a pesar de su rimbombante sonoridad, no deja de ser mera charlatanería.

Ya que estamos en ello, no, Deepak Chopra no tenía razón al hablar de conciencia cuántica en su muy libre y errónea interpretación de la mecánica cuántica. No obstante y pseudociencia aparte, sí es verdad que el matemático Roger Penrose propuso en 1989, en su obra La nueva mente del emperador, una teoría según la cual el cerebro humano funciona como una computadora cuántica que permite la emergencia de la conciencia no hay evidencia que la valide y, peor todavía, a la fecha no hay un solo científico que sea capaz de definir con certeza de qué hablamos cuando hablamos de conciencia (si bien es verdad que la ciencia puede reconocer, con ayuda de instrumentos y pruebas diversas, la existencia de estados de conciencia en humanos, el resto de los mamíferos, pájaros, pulpos y otras especies). Todo esto, por supuesto, no desalienta a los biólogos cuánticos o, al menos, no a Maiden y Al-Calila, quienes consideran que el fracaso del modelo de Penrose no descarta que la mecánica cuántica en verdad esté íntimamente involucrada tanto en 1) el origen de la conciencia como en lo que ellos consideran los otros dos de “los grandes misterios de la ciencia”: 2) el origen del universo y 3) el origen de la vida. De su involucramiento en el segundo misterio ya no hay duda, y ya veremos si los biólogos cuánticos tienen éxito con el primero y el tercero. En definitiva, los desafíos y el futuro de esta ciencia tan extraña lucen muy prometedores.

Luis Javier Plata Rosas

Doctor en oceanografía por la Universidad de Guadalajara. Es autor de Ciencia Pop, La física del Coyote y el Correcaminos, y más ciencia (y muchos más dibujos animados) y de El teorema del Patito Feo. Encuentros entre la ciencia y los cuentos de hadas.

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1 Treiber,C.D., M.C. Salzer, J. Riegler, N. Edelman, C. Sugar, M. Breuss, P. Pichler, H. Cardiou, M. Saunders, M. Lythgoe, J. Shaw y D.A. Keays, “Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons”, Nature, 484(7394), 2012, pp. 367-370.

2 Una reseña de varios de ellos, así como del tema de la biología cuántica, es presentada en: Lambert, N., Y.N. Chen, Y.C. Cheng, C.M. Li, G.Y. Chen y F. Nori, “Quantum biology”, Nature Physics, 9, 2012, pp. 10-18.

3 Engel, G.S., T.R. Calhoun, E.L. Read, T.K. Ahn, T. Manca, Y.C. Cheng, R.E. Blankenship y G.R. Fleming, “Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems”, Nature, 446, 2007, pp. 782-786.

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ESTO ES LO QUE DIRÍA EL COSMOS SI SUPIÉRAMOS ESCUCHAR, SEGÚN EL FILÓSOFO NEOPLATÓNICO PLOTINO

ESTO ES LO QUE DIRÍA EL COSMOS SI SUPIÉRAMOS ESCUCHAR, SEGÚN EL FILÓSOFO NEOPLAPlotino es el más importante exponente de la filosofía neoplatónica y uno de los grandes filósofos de la tradición occidental; en él, la racionalidad y el misticismo encontraron la más alta síntesis. 

La influencia de la filosofía platónica en el cristianismo y en el islam medieval en gran medida viene de Plotino y no directamente de Platón (Agustín, por ejemplo leyó sólo a Plotino). Plotino, sin embargo, hizo en algunos aspectos una síntesis de Platón y de Aristóteles, así que pese a que las obras de Aristóteles fueron desconocidas por gran parte de la Edad Media, al menos algunos rasgos tuvieron influencia a través de Plotino. 

Por otra parte, Plotino ha sido comparado con la filosofía hindú, particularmente con el monismo del advaita vedanta, pues el filósofo alejandrino también enseñó una doctrina salvífica basada en el conocimiento y concibió la realidad última como no-dual (el alma al final se funde con el Uno; lo que, en términos del vedanta, es la identidad entre Atman y Brahman). 

A continuación recuperamos un pasaje que nos muestra un poco de la visión filosófica de Plotino más bien de una manera poética. En este caso hablando sobre el Alma del Mundo que es el tercer escalón, después del Uno y la Inteligencia, en su teoría de la emanación. En el Timeo, Platón había dicho que el cosmos era un gran animal divino compuesto por todos los seres, un vasto organismo de luz e inteligencia. Esta es la versión de Plotino del cosmos como un organismo holístico, tomado de su ensayo sobre la Providencia, dentro de sus Enéadas:

Debido a que el mundo generado es un colectivo integral, si aplicamos los oídos de nuestro intelecto, podremos escucharlo tal vez dirigiéndose a nosotros así:

"No hay duda de que fui producido por la divinidad, de quien estoy formado perfectamente, compuesto de todos los animales, completamente autosuficiente y careciendo de nada; porque todas las cosas yacen en mi amplio seno, la naturaleza de todas las cosas, dioses visibles e invisibles, la ilustre raza de los daemons, la noble armada de las almas virtuosas y los hombres que se vuelven felices por la sabiduría y la virtud. 

No sólo la Tierra está adornada por una interminable variedad de plantas y animales, ni tampoco sólo el alma universal se distribuye por el mar y se encierra en el CIRCUNFLEJO de sus aguas, mientras que la gran expansión del aire y del éter permanece inerte de vida, sino que los espacios celestiales están henchidos con ingentes almas que suministran vida a las estrellas y dirigen las revoluciones de un cosmos eterno. Además, los orbes celestiales, imitando el intelecto que no busca nada externo, están sabiamente excitadas en un perpetuo círculo alrededor del sol central. Todo lo que contengo desea el bien, todas la cosas consideradas colectivamente, y los particulares conforme a sus habilidades peculiares; puesto que esa alma general con la que estoy vitalizado, y los cielos, las más ilustres de mis partes, continuamente dependen del Bien como soporte, al igual que los dioses que reinan en mis fragmentos, y cada animal o planta y todo lo que contengo no obstante PARECE ser inerte. Mientras que algunas cosas son percibidas participando en el ser solamente, otras en la vida y otras además de esto tienen facultades sensibles, otras la facultad incluso más alta de la razón, y finalmente otras son pura vida e inteligencia; puesto que no es apropiado requerir en todas partes cosas iguales entre tal variedad, ni esperar que el dedo pueda ver, sino asignar esto como la provincia del ojo, mientras que otro propósito es deseado para el dedo, el cual creo, puede sólo ser que permanezca como un dedo que realiza cierta tarea".

TÓNICO PLOTINO

Existen...

Existen...

“¿Existen días o lugares estables en nuestro mundo deteriorado?

¿Hay escenas en la vida, ahora mismo, por las que podríamos estar perfectamente agradecidos? 

¿Hay una base para la alegría o la serenidad, incluso si es sentida

sólo ocasionalmente?

¿Existen motivos ahora y luego para una sonrisa sin ironía?” –

sabes...

¿Sábes…?
...
Sí,
ya sé que sabes que
sonrío porque sabes que
sé que los dos sabemos
que no es necesario que
nos digamos todo
para saberlo…

EXPERIMENTO MUESTRA QUE EXISTEN 2 REALIDADES DIFERENTES AL MISMO TIEMPO

Un paradójico experimento de pensamiento fue ideado en 1961 por el físico Eugene Wigner. Similar al gato de Schrödinger, el llamado "amigo de Wigner" postula que dos personas pueden experimentar dos realidades distintas de un mismo fenómeno físico.

Para empezar, se tiene un sistema cuántico con dos estados en superposición.

 El amigo de Wigner está en un laboratorio haciendo un experimento con un sistema de fotones entrelazados; una vez que hace una medición, el sistema colapsará y el fotón existirá en uno de dos estados: una polarización vertical o una horizontal. Pero, para Wigner, quien está fuera del laboratorio, sin saber el resultado de la observación, el estado cuántico seguirá en superposición. Incluso puede realizar un experimento  de interferencia y verificar que los fotones siguen en superposición. Así que Wigner y su amigo tendrán dos realidades objetivas coexistentes.

Este experimento teórico no es fácil de ejecutar pero, aparentemente, el físico Massimiliano Proietti y sus colegas han logrado poner la paradoja de Wigner a prueba -y parece ser que el Premio Nobel de Física tenía razón-. Los físicos lograron construir un experimento de seis fotones entrelazados para crear dos realidades alternativas. En el experimento, un físico que toma el papel del amigo de Wigner realiza la medición de la polarización del fotón y almacena el resultado. Otro físico, vicario de Wigner, luego hace la medición de interferencia.

El experimento produce un resultado perturbador: ambas realidades coexisten, pese a que producen resultados irreconciliables.

 Como dice la revista del MIT:

los resultados de Proietti y compañía sugieren que la realidad objetiva no existe. En otras palabras, el experimento sugiere que una o más de las asunciones -la idea de que existe una realidad en la cual podemos estar de acuerdo, la idea de que existe el libre albedrío o la idea de la localidad- deben de estar equivocadas.

De cualquier manera, nos dejan en un universo extraño: ya sea un universo que depende de nuestra conciencia observadora, un universo determinista o un universo donde las cosas están conectadas a distancia.

ESTAS IDEAS DE LA FÍSICA ACERCA DEL TIEMPO TE VOLARÁN LA CABEZA

TODO LO QUE HEMOS DICHO ACERCA DEL TIEMPO ES INEXACTO, PUES ES SÓLO UNA DESCRIPCIÓN RESULTADO DE NUESTRA PERCEPCIÓN

¿Por qué recordamos el pasado y no el futuro? ¿Qué significa decir que el tiempo pasa? El tiempo se siente real para las personas pero, de acuerdo con la física cuántica, ni siquiera existe. "No hay una variable de tiempo en las ecuaciones fundamentales que describen el mundo" 

"El tiempo es un tema fascinante porque toca nuestras emociones más profundas. El tiempo abre la vida y quita todo. Preguntarnos sobre el tiempo es preguntarnos sobre el sentido de nuestra vida".

Si hablamos sobre nuestra experiencia del paso del tiempo como seres humanos y la ausencia de éste a escalas tanto minúsculas como vastas. Además, presenta un argumento bastante convincente de que la cronología y la continuidad son sólo una historia que nos contamos para darle sentido a nuestra existencia.

El tiempo, es simplemente una perspectiva y no una verdad universal.

 Es un punto de vista que los seres humanos compartimos como resultado de nuestra biología y evolución, nuestro lugar en la Tierra y el lugar del planeta en el universo.

"Desde nuestra perspectiva, la perspectiva de las criaturas que conforman una pequeña parte del mundo, vemos que el mundo fluye en el tiempo", escribe el físico. Sin embargo, a nivel cuántico, las duracione en realidad no hay nada en absoluto. En cambio, el universo se compone de innumerables eventos. Incluso lo que podría parecer una cosa, una piedra, digamos, es realmente un evento que se lleva a cabo a una velocidad que no podemos registrar. La piedra se encuentra en un estado continuo de transformación, y en una línea de tiempo lo suficientemente larga, incluso fugaz, destinada a tomar alguna otra forma.

En la "gramática elemental del mundo, no hay espacio ni tiempo, sólo procesos que transforman cantidades físicas de una a otra, a partir de las cuales es posible calcular posibilidades y relaciones", escribe el científico.

Si argumentamos que el tiempo sólo parece pasar de una manera ordenada porque nos encontramos en la Tierra, que tiene una cierta relación entrópica única con el resto del universo. Esencialmente, la forma en que se mueve nuestro planeta crea una sensación de orden para nosotros, que no es necesariamente el de todo el universo.

El mundo parece ordenado, yendo de pasado a presente, vinculando causa y efecto, debido a nuestra perspectiva. Superponemos el orden sobre él, fijando eventos en una serie lineal particular. Relacionamos los eventos con los resultados, y esto nos da un sentido del tiempo.

Sin embargo, el universo es mucho más complejo y caótico de lo que podemos entender. Los humanos confían en descripciones aproximadas que en realidad ignoran la mayoría de los otros eventos, relaciones y posibilidades. Nuestras limitaciones crean un sentido de orden falso o incompleto que no cuenta toda la historia.

Si todo esto suena terriblemente abstracto, es porque lo es. Pero hay una prueba relativamente simple para apoyar la idea de que el tiempo es un concepto fluido y humano, una experiencia, en lugar de ser inherente al universo.

Imagina, por ejemplo, que estás en la Tierra, viendo un planeta lejano, llamado Próxima b, a través de un telescopio.  "Ahora" no describe el mismo presente en la Tierra y en ese planeta. La luz que ves en la Tierra cuando miras a Próxima b es una vieja noticia, transmitiendo lo que había en ese planeta hace 4 años. "No hay un momento especial de Próxima b que corresponda al presente aquí y ahora"

Esto puede sonar extraño, hasta que consideras algo tan mundano como hacer una llamada internacional. Estás en México, hablando con amigos en Francia. Cuando sus palabras llegan a tus oídos, han pasado milisegundos, y "ahora" ya no es el mismo "ahora" que cuando la persona en la línea respondió: "Te escucho bien".

Considera también que no compartimos el mismo tiempo en diferentes lugares. Alguien en Francia siempre está experimentando un punto diferente en su día que alguien en México. Tu tarde es su medianoche. Sólo compartes el mismo tiempo con personas en un lugar limitado.

 Señalamos que el tiempo pasa a diferentes ritmos de un lugar a otro.

 En la cima de una montaña, el tiempo pasa más rápido que al nivel del mar. De manera similar, las manecillas de un reloj en el piso se moverán ligeramente más lento que las manecillas de un reloj sobre una mesa.

Lo que experimentamos como el paso del tiempo es un proceso mental que ocurre en el espacio entre la memoria y la anticipación. 

"El tiempo es la forma en que los seres cuyos cerebros están compuestos esencialmente de memoria y previsión, interactuamos con nuestro mundo: es la fuente de nuestra identidad".

Básicamente, creemos que el tiempo es una historia que siempre nos contamos en tiempo presente, individualmente y juntos. Es un acto colectivo de introspección y narrativa, registro y expectativa, que se basa en nuestra relación con eventos anteriores y en el sentido de que los acontecimientos son inminentes. Es este relato el que también nos da nuestro sentido del yo, un sentimiento que muchos neurocientíficos, místicos y físicos sostienen que es un engaño masivo.

Sin memoria y expectativas de continuación, no experimentaríamos el paso del tiempo ni sabríamos quiénes somos. El tiempo, entonces, es una experiencia emocional y psicológica. "Está vagamente conectado con la realidad externa","pero es sobre todo algo que sucede ahora mismo en nuestra cabeza".

¿QUÉ FUE ANTES, LAS MATEMÁTICAS O EL UNIVERSO?

ES DIOS UN MATEMÁTICO EXTRATERRESTRE QUE HA DISEÑADO NUESTRO UNIVERSO CON UN CÓDIGO PREEXISTENTE? EL TRANSHUMANISTA HUGO DE GARIS CREE QUE CON LA EVOLUCIÓN DE LA INTELIGENCIA Y LA CREACIÓN DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ES LÓGICO PENSAR QUE UNA ENTIDAD SUFICIENTEMENTE AVANZADA PUDO HABER CREADO EL UNIVERSO EN EL QUE VIVIMOS CONFORME A PRINCIPIOS MATEMÁTICOS.

Al acercarse la posibilidad de crear inteligencia artificial, la eterna pregunta por el origen del universo y su creador toma una nueva perspectiva. Puesto que si el hombre puede actuar de una forma que se asemeja al de una deidad –creando entidades hiperinteligentes-, es lógico que existe una gran posibilidad de que alguien antes que el hombre en la historia del universo haya llegado a esa frontera en la que  la evolución de su inteligencia y de su tecnología le permite crear más inteligencia o incluso hiperinteligencia, hasta crear todo un universo para que se desarrolle esa inteligencia. (El físico de MIT Alan Guth incluso teoriza sobre la creación de un universo en el laboratorio).

El hombre ha existido por menos del 0.001% de la edad de un universo que alberga billones de planetas, y en este corto período, apenas un parpadeo, está cerca de llegar al horizonte de la inteligencia artificial. Esto es lo que Hugo de Garis, uno de los líderes en el campo de la inteligencia artificial, llama artílectos, inteligencias artificiales masivamente más inteligentes que nosotros.

“Una vez que una especie biológica llega a un nivel de inteligencia que le permite tener ciencia y matemáticas, está a sólo un pequeño paso de llegar a la etapa intelectual cuya inteligencia potencial es astronómicamente más grande que cualquier nivel biológico. Un artilecto del pasado distante en un universo anterior pudo haber diseñado y construido nuestro universo. Sería nuestra deidad”, dice de Garis.

Según el principio antrópico fuerte, los valores de las constantes de las leyes de la física están tan fantástica e improbablemente acondicionados para permitir la existencia de la materia y de la vida, que es altamente probable que estos valores fueron prediseñados. Si se alteraron algunos de los valores de las constantes, en algunos casos hasta en menos de la millonésima parte, la vida y la materia no podrían existir. Esta es una de las razones por las cuales en el fondo muchos físicos y matemáticos ven a dios o al universo mismo como un ente matemático o como codificador de los principios matemáticos que generan el universo. Esta era ciertamente la impresión de Einstein, quien quería conocer el pensamiento de la mente de dios a través de la física y las matemáticas.

“Creo que el surgimiento del artilecto con una inteligencia masiva durante este y los siguientes siglos hace muy posible que nuestro universo opere acorde a profundos principios matemáticos. Estos principios serían los resultados del diseño del artilecto-deidad. Es difícil imaginar que esos principios podrían estar ahí sin tal diseño. Entre más profundo penetran los genios de la física de este siglo en la estructura del universo, lo más matemático que parece, como es el caso de la teoría de las supercuerdas usando las últimas ideas de la topología dimensional, con sus bellas matemáticas. Esto crea en mi mente la sospecha de que nuestro universo está diseñado acorde a estos principios. ¿Si no está diseñado, entonces es por puro azar que nuestro universo es tan altamente matemático? Esto parece muy poco plausible. Este principio matemático es estrechamente análogo al “principio antrópico” en el sentido de que nuestro universo particular resulta fantásticamente improbable a priori. Uno está virtualmente forzado a aceptar que ha sido diseñado”.

Existen quizás algunas teorías alternativas a la teoría del diseño del universo por una deidad matemática. Es posible que nuestro universo solo sea uno más dentro de casi infinitos universos, cada uno con diferentes leyes físicas, y tenemos la su suerte de existir en uno compatible con la vida, tal vez paradójicamente justo porque estamos en él nosotros para observar.

Otra posibilidad sumamente intrigante es la posibilidad de que las  matemáticas mismas que subyacen al universo, con su profundo orden, sean estructuras abstractas auto organizantes y en este sentido el universo podría no estar gobernado por una serie de leyes físicas preestablecidas, sino éstas surgirían gradualmente dentro de él.

Hugo de Garis se pregunta una de las grandes preguntas filosóficas a la luz del pensamiento científico, ¿quién fue primero, dios o las matemáticas, el programa o el programador?

“¿Son los principios de las matemáticas en cierto sentido más profundos que las deidades artílectos? ¿Están obligados los artílectos a usar principios matemáticos ya dados, o son estos principios (¿de una forma humanamente insondable?) fraguados por los arquitectos?... Mi intuición humana es que las matemáticas son anteriores a la deidad”, esto es lo que cree de Garis, que apuesta al transhumanismo y a la superinteligencia como medio para conocer los secretos del universo y en cierto modo auto deificar al hombre (si no es antes destruido por la inteligencia artificial).

Es interesante ver cómo la ciencia, por ejemplo de Garis que está muy lejos de la espiritualidad religiosa, tiene en muchos sentidos una visión del universo como un diseño matemático, algo que es central al misticismo pitagórico y cabalístico, donde se concibe al mundo visible como la representación de un orden matemático subyacente, un lenguaje divino con el cual se creó el universo.

Evidentemente decir que las matemáticas son anteriores a la deidad  no soluciona el problema del origen del universo, al menos no del primer universo o de la semilla de este árbol de universos. Tal vez podríamos contestar que las matemáticas del universo simplemente son y están ahí desde siempre, código congelado en la eternidad del cual surge el tiempo  Pero estaríamos utilizando conceptos como “matemáticas” y  “universo” dentro del limitado espectro de la mente humana que busca comprender algo que por el momento, al menos, nos supera.

Tal vez pronto se lo podamos preguntar a una máquina superinteligente. Aunque siempre es posible que la inteligencia artificial, como los dioses de la antigüedad,  se guarde para ella misma los frutos del conocimiento, los frutos divinizantes.

Nuevo experimento confirma que la antimateria también es cuántica

El interferómetro Talbot-Lau de la colaboración QUPLAS en el Laboratorio Positrón del Politecnico di Milano. © LHEP / AEC, Universidad de Berna

Las ondas de materia constituyen una característica crucial de la mecánica cuántica, en la cual las partículas tienen propiedades de onda y adicionalmente propiedades de partículas. Esta dualidad onda-partícula fue postulada en 1924 por el físico francés Louis de Broglie. La existencia de la propiedad de onda de materia ha sido satisfactoriamente demostrada en un gran número de experimentos en el que han intervenido electrones y neutrones así como como materia más compleja como moléculas.

Para la antimateria, la dualidad onda-partícula también ha sido probada a través de experimentos de difracción. Sin embargo, científicos que integran el QUPLAS han establecido ahora un comportamiento ondulatorio en un solo positrón (que es la antipartícula del electrón) a través de un experimento de interferencia.

La colaboración científica QUPLAS incluye a investigadores de la Universidad de Berna de la Universidad Politécnica de Milán. Para demostrar la dualidad de una onda en un solo positrón, llevaron a cabo mediciones a partir del llamado “experimento de la doble rendija” que fue propuesto originalmente por físico que incluyen a Albert Einstein y a Richard Feynman; generalmente es utilizado en la teoría cuántica para demostrar la naturaleza ondulatoria de las partículas.

En el experimento, los positrones fueron dirigidos desde una fuente a un detector sensible a la posición. En medio, había rejillas con patrones de dos o más rendijas a través de las cuales viajaban las partículas. Las partículas comportándose como partículas (valga la redundancia) viajaban en líneas rectas y produjeron un patrón que correspondía exactamente con el de las rejillas. Si las partículas tienen una naturaleza ondulatoria, aparece entonces un patrón de interferencia rayado que aparece diferente de la rejilla. El nuevo patrón fue generado por la superposición de las ondas emitidas por la fuente y que viajaron a través de la rejilla.

Los investigadores fueron capaces, así, de generar un patrón de interferencia de este tipo a partir de ondas de antimateria individuales. Paola Scampoli, una de las investigadoras del proyecto ha dicho que “nuestras observaciones de la dependencia energética del patrón de interferencia prueba su origen mecánico-cuántico y, por lo tanto, la naturaleza ondulatoria de los positrones”, y a lo que nosotros agregaríamos: la posible la naturaleza ondulatoria de la antimateria que se tendría que probar a partir de más experimentos de este tipo en el que se utiliza la Interferometría.

Este tipo de experimentos podrían ayudar a resolver el misterio de por qué hay un desbalance entre materia y antimateria en el Universo.

Referencia: www.phys.org