Paradoja de Wigner: ¿qué necesitas saber sobre la dualidad de la realidad?

La mecánica cuántica es extraña, contradicesentido común. Los resultados de un estudio realizado en 2019 mostraron que el resultado de varios procesos en el mundo cuántico depende del observador. Allá por la década de 1960. Eugene Wigner, físico estadounidense de origen húngaro, complicó el famoso experimento mental del gato de Schrödinger, en el que el gato queda atrapado en una caja con veneno que se libera cuando decae un átomo radiactivo. La radiactividad es un proceso cuántico, por lo que la historia cuenta que el átomo en la caja se desintegró y no se desintegró al mismo tiempo, dejando al desafortunado animal suspendido entre la vida y la muerte, la llamada superposición cuántica. Pero, ¿cómo se siente estar vivo y muerto al mismo tiempo?

Quirks of Quantum Mechanics - Observer Observer

La paradoja de Wigner - un complicado experimento del gato de Schrödinger. Wigner introdujo la categoría de "amigos" según la cual el gato de la caja permanece vivo.

Paradoja cuántica

Imagina a un hombre encerrado en un laboratorio ymedir un sistema cuántico. Wigner argumentó que es absurdo decir que existe en superposición (ya que simultáneamente ve y no ve la desintegración de un átomo) mientras la puerta del laboratorio está cerrada. El experimento mental muestra que las cosas pueden volverse muy extrañas si un observador observa a los observadores.

Físico cuántico de la Universidad Griffith enBrisbane (Australia) Nora Tishler y sus colegas realizaron una versión del experimento de Wigner, combinando un experimento mental clásico con otra teoría cuántica, el entrelazamiento cuántico, un fenómeno que une partículas a grandes distancias. Los investigadores también idearon un nuevo teorema que impone las restricciones más fuertes sobre la naturaleza fundamental de la realidad. El trabajo fue publicado en la revista Nature Physics.

Scientific American cita las palabrasEl físico teórico Ephraim Steinberg de la Universidad de Toronto, que no participó en el estudio, dijo que el nuevo trabajo es "un importante paso adelante en la metafísica experimental".

Mientras no se observe el sistema cuántico, no necesariamente tiene ciertas propiedades.

Esto es interesante: los físicos han descubierto cómo salvar al gato de Schrödinger

Probabilidad cuántica

Hasta la década de 1920, los físicos con confianzaresultados experimentales previstos. Pero la teoría cuántica parece ser intrínsecamente probabilística: mientras no se midan las propiedades de un sistema, pueden abarcar una miríada de valores. Esta superposición solo colapsa en un estado cuando se observa el sistema, y ​​los físicos no pueden predecir con precisión cuál será este estado. Wigner sostuvo la opinión popular entonces de que la conciencia de alguna manera causa el colapso de la superposición. Por lo tanto, su amigo hipotético determinará el resultado cuando tome medidas, y Wigner nunca lo verá en superposición.

Desde entonces, esta visión ha pasado de moda.“Las personas que conocen los conceptos básicos de la mecánica cuántica se apresuran a descartar la visión de Wigner como fantasmal y vaga porque hace que los observadores sean especiales”, dice David Chalmers, filósofo y científico cognitivo de la Universidad de Nueva York. La mayoría de los físicos actuales están de acuerdo en que los objetos inanimados pueden hacer que los sistemas cuánticos salgan de la superposición a través de un proceso conocido como decoherencia.

Por supuesto, los investigadores que intentan manipularLas complejas superposiciones cuánticas en el laboratorio pueden encontrar que su arduo trabajo está siendo destruido por las rápidas partículas de aire que chocan con sus sistemas. Por lo tanto, realizan pruebas a temperaturas ultracortas e intentan aislar el aparato de las vibraciones.

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Observo que en las últimas décadas, han aparecidoVarias interpretaciones en competencia, la más exótica de las cuales es la visión de "muchos mundos" de que cada vez que realiza una medición cuántica, la realidad se destruye, creando universos paralelos. Por lo tanto, el amigo de Wigner se dividiría en dos copias y podría medir estar en superposición fuera del laboratorio.

Una teoría alternativa de "Bohm" (llamada así por el físico David Bohm) establece que, en un nivel fundamental, los sistemas cuánticos tienen ciertas propiedades; simplemente no sabemos lo suficiente sobre estos sistemas para predecir con precisión su comportamiento. Otra interpretación intrigante se llama retrocausalidad. Segun ella los eventos en el futuro afectan el pasado.

El problema es que toda interpretaciónes igualmente bueno o malo para predecir los resultados de las pruebas cuánticas, por lo que la elección entre ellas es una cuestión de gustos. Nadie sabe cuál es esta solución. Ni siquiera sabemos si la lista de posibles soluciones que tenemos a nuestra disposición es exhaustiva.

La física cuántica es como magia

Otros modelos, llamados teorías del colapso,dar predicciones comprobables. Estos modelos se basan en un mecanismo que hace que un sistema cuántico colapse cuando se vuelve demasiado grande, mientras que simultáneamente explican por qué los gatos, los humanos y otros objetos macroscópicos no pueden estar en superposición. Se están realizando experimentos para encontrar firmas de talescolapsa, pero hasta ahora los investigadores no han encontrado nada. Los físicos cuánticos también están colocando objetos cada vez más grandes en una superposición: en 2019, un equipo en Viena informó que estaba haciendo esto con una molécula de 2.000 átomos.

La mayoría de las interpretaciones cuánticas dicen queNo hay ninguna razón por la que estos esfuerzos de superposición de gran tamaño no deban continuar para siempre, lo que sugiere que los investigadores pueden diseñar experimentos correctos en entornos de laboratorio prístinos para evitar la decoherencia.

Las teorías del colapso, sin embargo, afirman que el límite se alcanzará algún día, sin importar cuán cuidadosamente se preparen los experimentos.

Observador observador

Tischler y sus colegas se inspiraron en la nueva olatrabajo teórico y experimental que exploró el papel del observador en la teoría cuántica, introduciendo confusión en el experimento clásico de Wigner. Suponga que toma dos partículas de luz o fotones que están polarizados de tal manera que pueden vibrar horizontal o verticalmente. Los fotones también se pueden colocar en una superposición vibrando tanto horizontal como verticalmente al mismo tiempo, al igual que el paradójico gato de Schrödinger puede estar vivo o muerto, pero exactamente antes de ser observado.

En general, los investigadores confirman una vez más que la física cuántica es similar a la magia.