Era 1941, en plena segunda guerra mundial. En Argentina, un
país más al Sur de lo que puedieron imaginarse los combatientes de la guerra,
vivió Jorge Luis Borges (1899-1986), un escritor con una habilidad enorme de
sintetizar la fantasía y la realidad, de contar historias surreales y de
interactuar con la profundidad del pensamiento del lector, en síntesis, uno de
los grandes.
Por ese entonces, Borges publicó “El jardín de los senderos
que se bifurcan” un cuento policiaco en el contexto de la guerra donde se
hablaba de un personaje ficticio llamado Ts’ui Pên. La obra del ficticio Pên,
es abordada para incluir pasajes de fantasía. Detrás de la historia central,
Borges expone la obra de su personaje Pên:
“En todas las ficciones, cada vez que un hombre se enfrenta
con diversas alternativas, opta por una y elimina las otras. En cambio, en la
obra del casi inextricable Ts’ui Pên, el hombre opta —simultáneamente— por
todas. Crea, así, diversos porvenires, diversos tiempos, que también,
proliferan y se bifurcan.”
Al seguir las letras de Borges, puede verse que van más allá
de lo literario. Sin saberlo, quizá Borges se adelantó a su tiempo y pensaba en
algo mucho más fundamental: la interpretación de los universos paralelos: una
idea que busca interpretar las feroces ecuaciones de la mecánica cuántica.
La mecánica cuántica es la teoría que se encarga de
formalizar gran parte de las características del universo en lo fundamental: lo
microscópico. Esta teoría es quizá uno de los logros intelectuales más
importantes de la civilización humana. Sin embargo, escapa a la comprensión de
la mayoría de personas e incluso para la mayoría de los físicos.
La cuántica utiliza compendio de reglas y procedimientos
matemáticos y obtiene excelentes resultados al comparar su predicciones con los
experimentos. A pesar de su éxito como herramienta de cálculo, esta teoría
requiere suposiciones que no son familiares para nuestra comprensión
“macroscópica” del universo. Partículas superpuestas en varios estados a la
vez, cuya posición y velocidad no pueden ser medidas al mismo tiempo, fuciones
de onda, densidades de probabilidad, etc.
Es por esto que se han desarrollado una gran cantidad de
interpretaciones para entender qué pasa en el universo cuántico de una manera
un poco más familiar al sentido común. Todas estas interpretaciones hacen
suposiciones mucho más trascendentales que la cuántica y que, incluso, van más
allá de las herramientas matemáticas metiendose en asuntos fuera de la frontera
de la ciencia. Así, actualmente, estas interpretaciones conforman gran parte de
la metafísica moderna y no se ha decidido una u otra como verdaderas
simplemente porque no son decidibles: se puede escoger cualquier interpretación
sin perder los mismos resultados que prevee la cuántica como herramienta
matemática. Son iguales en lo útil.
Como expliqué en un artículo anterior, la mecánica cuántica
plantea la idea de que una partícula puede coexistir en varios estados
simultáneamente (por ejemplo, seguir varios caminos a la vez) siempre que no
sea medida. Es la idea central de la teoría. Justo en el momento de que alguien
observa la partícula, ocurrira un fenómeno llamado “colapso de la función de
onda” o “decoherencia” , es decir, la partícula deja de estar en la superposición
de estados o de ir por todos los caminos a la vez y se comporta como si hubiera
estado, todo el tiempo, en uno sólo.
Una vez que se “rompe” la coherencia, la partícula sigue su
evolución en el tiempo sin saber que en algún momento en el pasado estuvo
entrelazada y convivía simultaneamente, en otros estados. Así, se ha bifurcado
su camino, ya no volvera a saber de los otros. Una vez se rompe la coherencia
ya no ha paso atrás, el proceso es irreversible.
El famoso experimento de la doble rendija hecho con
electrones, en 1987, corroboró la idea de que una partícula podía estar en
varios estados a la vez antes de ser medida. Efectivamente, se observó que, una
vez que su posición era medida, se perdía la superposición con otros estados y
seguía uno sólo. La distinción en ese entonces entre partícula y observador era
clara: su tamaño. El observador era grande y los electrones pequeños. La
partícula se comporta cuánticamente y el observador sigue la mecánica clásica,
la de las tres leyes de Newton.
Sin embargo, en 2003 se logró mostrar que una molécula tan
grande como un Fullereno, compuesto por 60 átomos de Carbono (unas mil
partículas) también podía estar, simultaneamente, en un estado coherente: vivir
simultaneamente en infinitas historias antes de ser observado. Es decir, se
consiguió que esas mil partículas no se “observaran” entre ellas y siguieran
conviviendo en coherencia. Así, no queda claro que tan pequeño se debe ser para
ser considerado “cuántico”. Este experimento planteó más preguntas que
respuestas.
Entonces, se volvió más ambigua la diferencia entre
observador y objeto medido. Ambos podían ser arbitrariamente grandes o
arbitrariamente pequeños. De esta manera, se puede pensar que no sólo las
particulas “cuánticas” se encontraban en una superposición de estados sino
también lo estaría el observador pues él tambien está hecho de partículas
elementales. El jardín de los senderos que se bifurcan es el universo mismo.
Pero a Borges ya se le había ocurrido algo similar. En su
obra, aclara su idea de realidades que se entrelazan hablando de Fang, un
personaje de la obra de Ts’ui Pên:
“…Fang, digamos, tiene un secreto; un desconocido llama a su
puerta; Fang resuelve matarlo. Naturalmente, hay varios desenlaces posibles:
Fang puede matar al intruso, el intruso puede matar a Fang, ambos pueden
salvarse, ambos pueden morir, etcétera. En la obra de Ts’ui Pên, todos los
desenlaces ocurren; cada uno es el punto de partida de otras bifurcaciones.
Alguna vez, los senderos de ese laberinto convergen; por ejemplo, usted llega a
esta casa, pero en uno de los pasados posibles usted es mi enemigo. En otro, mi
amigo.”
De esta manera, en la obra del escritor que imagina Borges,
la bifurcación de historias no se restringen, unicamente, a partículas
elementales. Cuando pasa algo importante, el futuro se bifurca en todos los
descenlaces posibles y todos son reales simultáneamente. Existe una realidad en
la que usted decidió leer este artículo y otra, simultaneamente en que decidió
no hacer click y sigue haciendo otras cosas. Una idea perturbadora.
Afortunadamente seguimos la línea en la que ud decidió leer el artículo.
El formalismo de las ideas que han sido expuestas fue
publicado dieciseis años después de la publicación de “El jardín de los
senderos que se bifurcan”, en 1957, Hugh Everett III (1930-1982). En su paper
de 1956 llamado “The Theory of the Universal Wavefunction” (la teoría de la
función de onda universal)f ormuló la interpretación de universos paralelos o
más adecuadamente realidades paralelas.Allí, proponía que la función de onda
(función que describe una partícula) en realidad no se restringe a una simple
partícula sino que, en realidad también involucraba a los observadores. Todo el
universo era una función de onda y todas las partículas del universo se
encuentran en estados superpuestos. No solo el observador observa la partícula
y rompe su coherencia, también pasaba lo contrario, la partícula “observa” al
observador y colapsaba sus posibles futuros en uno sólo. Al momento de
colapsar, todas los posibles futuros coexisten sin saberlo.
El punto de la idea de Everett es que los estados
superpuestos solo saben de los demás mientras se mantenga la coherencia. Una
vez perdida la coherencia, es decir, hecha una observación y colapsada la
función de onda, los estados son independientes y no podrán interactuar más con
aquellos estados con los que alguna vez estuvieron entrelazados. No hay forma
de probar que existen realidades paralelas ya que no hay interacción entre
ellas una vez ha colapsada nuestra función de onda. Y esta función de onda
colapsa, al menos en nuestras partículas, con una rápidez mucho mayor a loq ue
podemos percibir. De hecho nuestra percepción es lo que las colapsa.
Esta idea duró mucho tiempo ignorada y Everett se sintió
grandemente frustrado cuando no se tomó en serio su hipótesis y se dedicó a
otras cosas. Sólo hasta 1970, la comunidad científica adoptó esta
interpretación como una forma de ver la mecánica cuántica. Sin embargo,
insisto, la interpretación de Everett no corresponde, hasta ahora, a algo
verificable pues lleva a los mismos resultados que las demás interpretaciones.
El proceso de observación, es entonces, el que define
nuestra dinámica. La bifurcación de los senderos del Jardín de Borges ocurre
justo allí. Sin embargo, aún no estamos seguros qué es lo que causa que los
estados colapsen a uno sólo o que, por el contrario, sigan en una superposición
como pasa en el sistema de mil partículas del Fullereno. Sea lo que sea, no se
puede verificar, hasta ahora. Como expliqué en ¿Cuál es la causa del universo?
Desde Aristóteles hasta la teoría cuántica, la idea de que haya algo más allá
que haga que se escoja el camino por el cual vamos ahora, corresponde a
metafísica y no es necesaria dentro del formalismo de la mecánica cuántica.
Debemos conformarnos con los cálculos de la probabilidad de que la función de
onda de la partícula colapse en un camino específico.
Sin embargo, algo sí es claro, mientras haya una mayor
cantidad de partículas en un sistema, será más fácil que alguna colapse, que
pierda su coherencia (usualmente el sistema colapsará a un estado muy cercano
al predicho por las ecuaciones de Newton de la mecánida usual) Actualmente se
ha intentado, sin éxito, hacer el experimento de doble rendija con moléculas de
decenas de miles de partículas como un virus pequeño. Mantener la coherencia de
un sistema de varias partículas es, por tanto, el gran objetivo de los físicos
cuánticos.
El interés no es sólo académico, mantener un sistema
complejo en varios estados al mismo tiempo podría elevar exponencialmente los
rendimientos de, por ejemplo, las computadoras. ¿Imagina que en lugar de un
computador haciendo un cálculo para resolver un problema, tengamos a uno que
puede estar en infinitos estados al mismo tiempo y por lo tanto realizar
infinitos cálculos? Ese es el propósito y el mecanismo de funcionamiento de un
computador cuántico. Pero pasará mucho tiempo antes de que aprendamos a
mantener la coherencia de muchas partículas. Mucho tiempo antes de dominar las
realidades paralelas.
Fuente : El Espectador
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