Mecanica cuantica. Sobre la flecha del tiempo.

La mecánica cuántica (Llamemosla QM) ha sufrido muchos avatares desde que Planck planteo su ley para explicar la radiación del cuerpo negro.

Tal vez la explicación mas pedagógica del núcleo de la QM, lo daba Feynman en sus famosos libros (Lectures on physics, volumen III).

1.- Si algo puede ocurrir de varios modos, debe tenerse en cuenta cada uno de ellos.

2.- Para cada uno, debe calcularse su funcion de onda (Compleja, en espacio y tiempo).

3.-La función de onda final en cierto lugar y momento, será la suma de las anteriores.

Analíticamente, trabajos como el de Von Newman (Mathematical Foundations of Quantum Mechanics ) sistematizaron sus bases matemáticas de la QM, y la interpretación ortodoxa de CovenHavën,  recibió alternativas como la de los múltiples universos (John Archibald Wheeler) y como la de ‘la onda piloto’ de gente como David Bohm  .

Es interesante esta entrevista con él, en acerca del proceso de percepción, todo un lujo:

Incidentalmente,  David Bohm fue una persona a la que la vida, le dio luchas fuertes,  fue perseguido en la época de la caza de brujas en USA, por no delatar a otros científicos ,  por ello se le impidió trabajar en ninguna universidad de USA, hubo de emigrar a Brasil, alli los USA le quitaron el pasaporte, y,  apátrida, fue acogido en Inglaterra.

A la Q.M. se la puede encontrar en múltiples sitios, física del estado solido, fenómeno túnel, emparejamiento (Etanglement).

Y funciona.

Eso si, como decía Feynman, ‘nadie la entiende‘.

Bien, es un área compleja, chocante con todo sentido común, pero precisa.

¿A nivel conceptual que hemos avanzado?.

Debo confesar que solo la he seguido muy en contadas ocasiones (Avances experimentales en el etanglement, avances en teleportacion cuántica),  pero hace unos años, pude encontrar un trabajo, que, a nivel conceptual,  aporta algo nuevo, y ademas, lo hace de modo simple y didáctico:

The Role Of Human Mind in a Quantum Universe

Su autor es HENRY P. STAPP, que hasta hace unos años ha trabajado en el Lawrence Berkeley Laboratory, University of California.

El enlace directo al documento, en formato word, a su pagina en el Lawrence Berkeley Laboratory, es:

http://www-physics.lbl.gov/~stapp/ManInQU.doc

¿Que tiene de especial este trabajo?.

Partiendo del modo en que ‘suceden las cosas’ según la Q.M., Henry aborda la forma en que vemos con nuestra mente como evoluciona el mundo (El futuro esta fijado por el pasado, no se crea información proveniente del futuro, sino del pasado) y, la rompe.

Es justamente ese momento, en el que algo ocurre en la naturaleza,  en el que la visión clásica (Dada por ‘la flecha del tiempo’  termodinámica, concepto de Stephen Hawkings en su famoso libro ‘la historia del tiempo‘, por eso he titulado de este modo este post) , a la vista de las leyes de la QM, quiebra.

Veamos lo que indica sobre ‘la visión clásica de la realidad y por tanto, de nuestra mente’:

The classical-physics-based conception of human beings has had a highly corrosive impact on societal matters because it paints us as, on the one hand, mechanical automata, whose consciousness intentional efforts can have no causal effects whatever on the physically described aspects of nature, and, on the other hand, as mechanical consequences of a dog-eat-dog competition for survival.

The consequence of the first effect is to discourage effort as pointless and irrational; and the consequence of the second effect is promote anti-social behavior directed towards self-aggrandizement at the expense of the welfare of others, and of other social and cultural groupings

Y lo que presenta la QM acerca de nosotros, interaccionando con el universo, es esto otro:

The main idea in quantum physics is that each acquisition of knowledge occurs discretely in conjunction with “a collapse of the quantum state” to a new form that incorporates the effect of adding the conditions logically imposed by the increase in knowledge.

This change forges a tight logical linkage between ‘an experientially recognized change in a state of knowledge’ and a corresponding ‘mathematically represented change in the physical state of the universe’.

The new physical state represents, in quantum mechanics, not simply a new state of “our knowledge,”  but also a new set of potentialities for future psychophysical events.

La rotura de la simetría de las distintas posibilidades tras el colapso  lleva algo nuevo,   la creación de información en una parte del universo  (El observador).

De lleno se unen  física y teoría de la información.

No solo el trasvase,  la misma creación  de información entra en las ecuaciones diferenciales (Para ser riguroso, de diferencias finitas, son cantidades discretas de información)  de la física.

Otro punto importante, es en lo que se refiere a como la información, viaja o  nace, en el tiempo.

Nuestra visión clásica es que la información  ‘la crean seres inteligentes’ , por ejemplo, vía competencia memética (Teoría memética de Richard Dawkiwngs), y una vez creada, por evolución y competición memetica, viaja hacia el futuro.

En el fondo, como dice Henry, autómatas memeticos, esa es la visión clásica, viaja hacia el futuro donde competirá con otras ya creadas en otras ‘maquinas memeticas’  (hombres, ‘maquinas de supervivencia de genes‘, según R. Dawkings, o su sucesora,  Susan Blackmore, en su libro, ‘the meme machine’).

¿Cual es la visión que sale de la QM, y que, por primera vez, he visto a alguien (Henry Stapp), decir claramente?:

According to quantum mechanics, this choice of outcome is statistical, and it lies outside the hands of human beings

Exactamente, nada del pasado del universo puede determinar el nuevo resultado.

El resumen final de Henry Stapp, es breve:

The effect of this altered conception of ourselves, with respect to our role in the unfolding experienced reality, is to convert us from the mechanical automata that classical mechanics has proclaimed us to be, to local agents that contribute to the evolving reality by posing questions of interest and importance to ourselves in a way that forces the global process that creates the facts of nature to respond in ways that allow us to influence the course of the physically described events.

We can therefore now understand ourselves, within the structure of basic science, to be not helpless   flotsam tossed about by a mindless mechanical sea, but rather as co-creators, in partnership with a   global creative power, of a universe shaped in part by our own conscious thoughts.

Recomiendo leer en detalle los procesos llamados :

Process 1 .->  La elección por el observador de que variables va a observar.

Process 3 .->  La respuesta de la naturaleza a la pregunta anterior,  algo que NO depende de todo el universo ‘anterior’ a la decisión.

Este ‘Process 3,  es lo que Dirac llamaba:    “a choice on the part of nature” .

El universo crea información ajena totalmente, a todo su pasado.

Y lo hace constantemente para todos sus observadores.

Si no es creada en base al pasado, ¿En base a que lo crea?.

Leonard Cohen, Tacoma soundtrack.

El precioso problema de las definiciones.

Desde 1982, cuando por primera vez lei en un viejo numero de ‘La Recherche’ al que entonces estaba subscrito, sobre los experimentos de Orly, con fotones emparejados, esa idea no se ha ido de mi mente.

¿que une a dos partículas o sistemas emparejados?.

La definición ortodoxa de la interpretación de Copenhaguen, es clara, un sistema es un sistema mientras nadie lo observe, o no interactue con otro sistema (De-coherencia).

Pero claro, entonces sale la paradoja E.P.R., y lo que es ‘peor’, luego salio John Bell, y ,,,,,,,,,

Por eso he decidido llamar a esta categoría, ‘Mecánica Cuántica, El vértigo’.

Porque sus predicciones, comprobadas al mil por mil experimentalmente, dan vértigo.

Y por eso el titulo del actual post.

Son las definiciones axiomáticas de Copenagüe, las que llevan a cosas , simplemente, maravillosas.

Y experimentalmente, Einstein estaba equivocado.

Es patético leer a un relativista (Es algo parecido a una religión, al menos en el modo en que este tipo de ‘científicos’  reacciona en temas que le puede tocar su ‘fe’) cuando se le habla de estos temas, desde el estricto rigor de la QM, diciendo que ‘eso no invalida a Einstein’.

No voy a entrar en esa batalla.

Uno de los últimos trabajos en esta linea,  el último (19-10-2011) por mi conocido (Soy poca cosa en esto de ‘estar en la ola’)  es un trabajo teórico, pero de gran carga de profundidad.

El trabajo tiene por titulo:

Quantum nonlocality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signaling

Sus autores son:

• Jean-Daniel Bancal,1 Stefano Pironio,2 Antonio Acín,3, 4 Yeong-Cherng Liang,1 Valerio Scarani,5, 6 and Nicolas Gisin1

Esta en arxis:

• Presentacion:   http://arxiv.org/abs/1110.3795
• Trabajo:             http://arxiv.org/pdf/1110.3795v1.pdf

———————————————————————————–

Bien, ¿Que tiene de especial este trabajo?.

Por un lado, uno de sus autores (Nicolas Gisin) ha sido de los pocos que ha abordado este tema (El emparejamiento) de un modo, yo diría, de buena ciencia.

Experimental.

Él ha medido cotas mínimas a una hipotética velocidad de información cuántica entre pares.

Ya lo hizo en el año 2004 con su majo trabajo :

«¿How come the correlations?»

• http://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0503/0503007.pdf

En donde presentaba los resultados de medidas hechas con medios muy modestos (10 kilómetros de fibra óptica cedida por swistelecom).

Entre 10.000 y 10.000.000 veces ‘c’ eran las cotas mínimas de la hipotética ‘velocidad de transferencia de información cuántica entre pares entrelazados.

Tremendo.

Simplemente, salia de los errores máximos en la medida del tiempo en ambos extremos (5 picosegundos) y de la distancia (10 kilómetros).

Este hombre, terminaba ese majo trabajo con una frase que , sinceramente, encajo con lo que desde 1982 he sentido:

«The question “How come the Correlation?” is not part of mainstream physics. But I  strongly believe that it is one of the most – possibly the most – important for physics today.»

Si, el vértigo de lo que dice la mecánica cuántica sobre lo que es la realidad.

Pues bien, el presente trabajo va en esa linea, pero a nivel teórico.

Parte de la hipótesis de que existe una comunicación entre pares entrelazados, a velocidad finita, aunque sea superluminica.

Como bien se sabe, los relativistas , tras ver caer a su ídolo al fallar la paradoja EPR, dijeron:

‘No, Einstein sigue valiendo, solo que ahora solo aceptamos informacion como algo entre humanos, no entre partículas’.

Bien, patética escapatoria.

Pues este trabajo apunta a esa linea de flotación.

Plantea un protocolo de medidas entre pares entrelazados, de tal modo que, si lo que une a las partículas entrelazadas, es una comunicación causal, con velocidad finita, aunque sea mayor que ‘c’, pero finita, entonces, PUEDE crearse un sistema de transmisión de señales hiperluminica, de uso humano.

Dicho por ellos mismos:

«Conclusion:

We have shown that if the non-local efects that we observe in Bell experiments were due to hidden influences propagating at any finite speed, then non-locality could be exploited for superluminal communication»

Obviamente, si ello es imposible (Por la relatividad general) la alternativa es que el espacio y el tiempo, no existen, o hay algo fuera de ellos, que une a las partículas entrelazadas.

Como ellos mismos dicen al final:

«This work illustrates the dificulty to modify quantum
physics while maintaining no-signaling. If we want to
keep no-signalling, it shows that quantum non-locality
must necessarily relate discontinuously parts of the uni-
verse that are arbitrarily distant. This gives further
weight to the idea that quantum correlations somehow
arise from outside spacetime, in the sense that no story
in space and time can describe how they occur.»

Este es el vertigo.

En mas de 30 años, no he visto ningún trabajo que mida si esas correlaciones varían, experimentalmente, con algo conocido (Campos electromagnéticos, fuerza nuclear, etc).

Teóricamente (Y a día de hoy comprobado), nada les afecta.

El vértigo.

Saludos.

Tangerine Dream.