El gato de Schrödinger (5°parte)

 

-El gato de Schrödinger continúa siendo protagonista.-

"Hay varias razones para el retorno, por parte de la mayoría de los físicos al espíritu del "je pense, donc je suis"¹) de Descartes, que reconoce el pensamiento, es decir, la mente, como primaria".

"Todo lo que la mecánica cuántica pretende proporcionar son conexiones de probabilidad entre impresiones posteriores (también llamadas 'apercepciones') de la conciencia".

Remarks on the mind-body question - Eugene Wigner

Comentarios sobre la cuestión mente-cuerpo

¹)-He suplantado en la primera frase de Wigner "cogito ergo sum" por la frase original en francés del famoso "Discurso del método" de Descartes, pues la popularización de su frase en latín ha tergiversado su significado. Se traduce habitualmente en español como: "Pienso, luego existo", malentendiéndose como "Pienso, después existo". Es imposible pensar sin una existencia previa. Descartes lo que afirma es que es imposible dudar del pensamiento y de su propia existencia, mientras quería pensar de que todo era falso.  

En el tramo final de la primera parte mencionaba a Eugene Wigner ganador del Premio Nobel de Física del año 1961. Fue él quien concibió el experimento "del amigo de Wigner" en ese mismo año de 1961, siendo luego desarrollado por David Deutsch en 1985. Este al igual que el gato de Schrödinger es un experimento mental, y no es otra cosa que una variante de aquel. En esta variante participan el físico (Wigner) y un amigo suyo, donde ambos participan como observadores. Wigner observa a su amigo  que realiza una medición cuántica en un sistema físico. Ambos luego hacen una declaración acerca de sus observaciones sobre el "estado cuántico" del sistema físico. En el "estado cuántico" para estudiar el resultado de una medición se recurre a la función de distribución de probabilidad (esto es como se espera que varíen los resultados). Se dice que en la física  clásica, al medir una magnitud física varias veces en un sistema, se supone lógicamente que obtendríamos un mismo valor, por el contrario, en la física cuántica, en iguales circunstancias, podríamos obtener valores diferentes en cada medición. Como ya vimos la física cuántica desafía el sentido común. Dado el contexto del experimento dentro de la física cuántica, las declaraciones resultantes serán contradictorias. Por lo cual, el amigo de Wigner está directamente relacionado con el problema de la medición en la mecánica cuántica con su paradoja del gato de Schrödinger. Como en el caso de este último, el experimento del amigo de Wigner, han ido tomando relevancia con el paso del tiempo, recibiendo ampliaciones y variaciones, e implementándose con sustitución de los amigos por fotones. El experimento en esencia, coloca a un amigo de Wigner en un laboratorio obteniendo la medición, por ejemplo, del espín, suponiendo que el mismo está en una superposición de dos estados distintos: el estado 1 y el  estado 0 (el gato vivo y el gato muerto). En el momento en que el amigo de Wigner mida el estado, obtendrá uno de los dos resultados posibles y el sistema colapsará en el estado correspondiente. Mientras esto sucede dentro del laboratorio, Wigner se mantiene fuera del mismo observando, de la misma forma que Schrödinger observando la caja con el gato. Wigner asigna un estado de superposición a todo lo que está dentro del laboratorio, incluido su amigo. De esta forma, se obtiene de acuerdo con la linealidad de las ecuaciones de la mecánica cuántica una combinación lineal "el sistema está en estado 1, el amigo ha medido 1" y "el sistema esta en estado 0, el amigo a medido 0". Para Wigner que está fuera del laboratorio recién cuando su amigo le comunique cual es el resultado de su medición colapsará el estado de superposición de todo lo que se encuentra en el laboratorio, incluído su amigo. Ahora si consideramos las observaciones de ambos, queda por responder cuando se produjo el colapso, cuando el amigo obtuvo la medición o cuando Wigner se enteró.

Eugene Wigner diseño el experimento con dos observadores humanos para enfatizar su convicción de la importancia de la conciencia como elemento necesario para la medición en la mecánica cuántica. Ha raíz de esta inclusión ha habido una larga discusión por la contradicción que hay en la "conciencia es la que causa el colapso". En contra de su posición es destacable el razonamiento de Roger Penrose, cuyo contraargumento esta resumido en  "...Quiero dejar en claro que, tal como está, esto está lejos de una resolución de la paradoja del gato. Porque no hay nada en el formalismo de la mecánica cuántica que exija que un estado de conciencia no pueda involucrar la percepción de un gato vivo y muerto". Penrose que fue galardonado con la mitad del Premio Nobel de Física del año 2020 por su descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción sólida de la teoría general de la relatividad, publicó en el año 2004 "El camino a la realidad: una guía completa a las leyes del universo", un esclarecedor y voluminoso libro sobre las leyes de la física, aunque de muy difícil comprensión para el que no posea conocimientos profundos en matemática y en el que plantea su perspectiva personal.

Escogí unas frases de Wigner que creo resumen un poco en palabras, lo que el expresó en fórmulas matemáticas.

"Creo que las leyes actuales de la física son al menos incompletas sin una traducción en términos de fenómenos mentales".

"Es, como ha señalado Schrödinger, un milagro que a pesar de la desconcertante complejidad del mundo, se puedan descubrir ciertas regularidades en los acontecimientos. Una de esas regularidades, descubierta por Galileo, es que dos rocas, caídas al mismo tiempo desde la misma altura, llegan al suelo al mismo tiempo. Las leyes de la naturaleza se ocupan de tales regularidades".

"El mundo es muy complicado y es claramente imposible para la mente humana entenderlo completamente. Por lo tanto, el hombre ha ideado un artificio que permite culpar de la naturaleza complicada del mundo a algo que se llama accidental y, por lo tanto, le permite abstraer un dominio en el que se pueden encontrar leyes simples".

"Con la termodinámica, uno puede calcular casi todo crudamente; con la teoría cinética, se pueden calcular menos cosas, pero con mayor precisión; y con la mecánica estadística, uno no puede calcular casi nada exactamente".

La mecánica cuántica ha sido sumamente útil en lo que se refiere a la predicción experimental, pero sin embargo deja muchos problemas pendientes de resolver. No habiendo surgido en la interpretación de Copenhague una definición clara de lo que es exactamente una medición, el problema de la medición cuántica es uno de los más importantes. El mismo, consiste en como, cuando y en que circunstancias se obtienen los valores definidos de las variables físicas. El problema, últimamente ha ganado importancia por las nuevas versiones del experimento del amigo de Wigner, como lo es por ejemplo, el reciente muy controvertido teorema de Frauchiger-Renner. Estos escenarios similares a los amigos de Wigner comprenden observaciones de observadores, resaltando la ambigüedad de las dos dinámicas de la teoría cuántica: la evolución unitaria de sistemas cuánticos aislados y la regla de medición-actualización no unitaria o postulado de colapso. Estos experimentos imaginarios incluyen a los "amigos", que como observadores regulares que describirían su interacción con otro sistema cuántico como una medida, por lo que aplicarían el postulado del colapso, mientras que los superobservadores como Wigner describirían a los "amigos" como sistemas cuánticos y, por lo tanto, sus interacciones unitariamente. En general, este teorema donde se aumenta el número de observadores a cuatro, ha recibido todo tipo de críticas y observaciones y se le acusa de hacer más complejo el experimento mental de Wigner para terminar escondiendo los problemas debajo de la alfombra. Sin embargo algunos pocos físicos lo han tomado en serio y trabajan en el deseo de lograr una mejor comprensión del problema de la medición, explorando los límites de aplicación de la teoría cuántica en escenarios donde observadores realizan mediciones y a su vez son medidos por superobservadores. Las derivaciones que hacen algunos físicos tienen implicaciones más contundentes que la del teorema de Bell, pues se excluye la coexistencia de resultados de diferentes observadores. "No hay hechos del mundo por sí mismos, sino solo relativos a los observadores" (On de quantum measurement problem. C. Brukner). Algo similar decía Heisenberg: "Lo que observamos no es la naturaleza en sí, sino la naturaleza expuesta a nuestro método de cuestionamiento". El físico Pascual Jordan lo expresa como que "Nosotros mismos producimos los resultados de las mediciones". En el decir del poeta John Keats "nada se vuelve real hasta que se experimenta".

Continúa