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La objetividad cuántica sería un espejismo

La objetividad sería un espejismo paradójico en el universo cuántico: presenta una perspectiva única para cada observador, sin perder al mismo tiempo su validez universal.

Una nueva investigación ha determinado que la realidad puede fragmentarse en diferentes partes y ofrecer una perspectiva única para cada observador.

Eso significa que la realidad muestra una relatividad extrema que cuestiona el principio establecido hasta ahora de que solo existe una única realidad que se percibe siempre de la misma forma. La medición, base del conocimiento científico, no sería algo absoluto.

La investigación se refiere a lo que pasa en el mundo cuántico y no puede extrapolarse al mundo ordinario, donde un perro es siempre un perro para cualquier persona que lo mire.

Pero el mundo cuántico, que describe lo que pasa en la materia por debajo del mundo físico clásico, está lleno de paradojas que, más de 100 años después de su descubrimiento, continúan sorprendiendo a los científicos, si bien la sorpresa aportada por esta nueva investigación es mayúscula.

Dualidad objetividad-subjetividad

La investigación viene a decir que la objetividad que permite describir al mundo físico con características universales para cualquier observador, muestra también una especie de dualidad cuando pretendemos encontrarla en el mundo cuántico.

De la misma forma que en el mundo cuántico las partículas son ondas y partículas a la vez, la objetividad con la que pretendemos describirla se desdoblaría también en subjetividad, presentando una perspectiva única para cada observador, sin perder al mismo tiempo su validez universal.

Tan imposible es para la percepción ordinaria que una partícula sea al mismo tiempo una onda, como que la objetividad pueda al mismo tiempo ser subjetiva y adaptarse a cada observador. Pero el mundo cuántico está lleno de posibilidades imposibles e irreconciliables con el universo físico. Y ahora nos hemos dado cuenta de lo trascendente de esta observación.

Wigner y sus amigos

Para entender este galimatías filosófico tenemos que conocer el debate en el que están los físicos desde que en 1935 Eric Schrödinger imaginó al gato más famoso del mundo para explicar la superposición de estados: ocurre cuando un objeto (cuántico) posee simultáneamente dos o más realidades (el gato puede estar muerto y vivo a la vez, independientemente de si ha tomado o no un veneno).

Se han hecho diferentes experimentos para determinar, por un lado, si los observadores influimos en la creación de realidad (el gato de Schrödinger ha sobrevivido o está muerto dependiendo de lo que el observador tenía en mente antes de comprobarlo) y, por otro lado, si todos los observadores vemos que el gato corre la misma suerte.

Un experimento mental desarrollado en 2018 demostró ya que en el mundo cuántico no todos  los observadores ven lo mismo, sino que incluso ven cosas contradictorias: unos ven al gato vivo, y otros ven muerto al mismo gato.

Los autores de esta investigación concluyeron que la mecánica cuántica no es universalmente aplicable y que, por lo tanto, no es válida para los objetos físicos ordinarios, a pesar de que ha sido repetidamente confirmada por la experiencia.

Vuelta de tuerca

La nueva investigación, desarrollada en la Universidad Griffith,  en Australia, que figura entre las primeras del mundo, añade complejidad al histórico debate: describe no solo la complejidad del universo cuántico, sino también a sus observadores.

Y ha descubierto que, cuando el observador se mira al espejo cuántico, su imagen especular refleja que los experimentos cuánticos no pueden escalarse a ese nivel de complejidad: la realidad cuántica no puede verse  a sí misma porque forma parte de la percepción.

La influencia del observador, aunque puede extenderse por el universo cuántico, se limita también a su campo de percepción. La observación es particular y al mismo tiempo universal. Su incidencia en la creación de realidad, supuestamente también.

La conclusión es demoledora: los entornos experimentales no se pueden elegir libremente. Hay que contar con la naturaleza, casi seducirla, si queremos realizar experimentos aleatorios, como jugar a los dados, para averiguar si hay patrones que determinen comportamientos caóticos.

Se deduce por tanto que el sujeto y el objeto formarían una dualidad particular, como la onda y la partícula, o como la superposición de estados. En el universo cuántico, nos descubrimos como parte inseparable de la realidad: no podemos observarla en todas sus dimensiones sin un consenso previo entre observador y realidad, las dos caras de una misma moneda.


Aparato experimental para una prueba de la paradoja de Wigner con partículas de luz. Crédito de la imagen: Kok-Wei Bong.

Jugando con partículas cuánticas

Para llegar a estas conclusiones, publicadas en Nature Physics,  los investigadores, dirigidos por Eric Cavalcanti, transformaron el experimento mental de Schrödinger y Wigner (un escenario cuántico, varios observadores) en un teorema matemático todavía más complejo.

Incluyeron en  la ecuación a un observador reducido a escala cuántica: un sistema cuántico que puede manipularse y medirse desde el exterior, pero que por sí mismo puede realizar mediciones en una partícula cuántica, tal como lo hace un observador humano. Los fotones sustituyen a Schrödinger, Wigner y a sus amigos.

Tal como explica al respecto la revista Nature, este experimento ha puesto de manifiesto que la realidad cuántica se descompone para cada fotón observador, lo que significa que la objetividad no existe como hecho absoluto en los niveles más básicos de la materia, algo muy difícil de imaginar.

Nora Tischler, autora experimental principal de esta investigación, modera esta conclusión: “nuestro ‘observador’ tenía un ‘cerebro’ muy pequeño, por así decirlo. Tiene solo dos estados de memoria, que se realizan como dos caminos diferentes para un fotón. Por eso no consideramos a nuestro experimento como una demostración concluyente.”

La IA jugará a los dados

El reto siguiente, según estos investigadores, será convertir al observador cuántico en un programa de Inteligencia Artificial desarrollado en un gran ordenador cuántico, algo que todavía llevará décadas conseguirlo, y confirmar (o no) que la objetividad es un espejismo en el mundo cuántico.

De momento, los autores consideran que su investigación puede ayudar a resolver problemas filosóficos difíciles: la naturaleza del mundo físico y mental y la relación que mantienen entre sí.

Y ofrecen una primera pista: Dios, en contra de lo que decía Einstein, parece jugar a los dados, pero el juego tiene truco.  Lo que el físico alemán llamaba “el secreto del Viejo” puede ser esa complicidad entre el orden natural y lo aleatorio que esta investigación ha percibido en el juego de los fotones convertidos en observadores.

Referencia

A strong no-go theorem on the Wigner’s friend paradox. Kok-Wei Bong et al. Nature Physics (2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-020-0990-x

Foto: La Inteligencia Artificial cuántica explorará la realidad de la observación cuántica.  Ilustración de Anthony Dunnigan.  Cortesía de la Universidad Griffith.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe es el Editor de Tendencias21.