Los sistemas no separables en la teoría cuántica

El sentido común nos muestra que las cosas son separables, del mismo modo que en la física clásica la naturaleza real se basaba en la separabilidad de los sistemas. Realidad y separable casi eran sinónimos del mismo concepto, donde lo que existía se regía por la mecánica newtoniana. Realista era lo que se limitaba exteriormente, lo que nos ofrecía el sentido común de nuestras percepciones, en que una materia macroscópica y muy objetivada se describía por lo conocido y observado con sus propiedades medibles. Por otro lado, esa realidad era separable, ya que permitía que las cosas y los sistemas mantuvieran una relación de independencia, en cuanto los valores y propiedades de medición. Para ello, incluso se planteó un “principio de separabilidad” que consistía en que los valores de medición de un objeto-fuente y del polarizador se encuentren fijos en cada instante. Los valores de medición serían absolutos y constantes en cualquier medición en un instante concreto, lo que significaba de por sí  que el sistema estaba completamente determinado.  El principio de incertidumbre de Heisenberg explicaba que los objetos de medición cambian sus estados cuánticos en cuanto la luz del aparato incide en ellos, variando velocidad y posición de la partícula, con lo cual habría múltiples posibilidades para determinarla, concluyendo en un grado de incertidumbre, aunque desde la perspectiva de Einstein altamente probables. A partir de esta idea Einstein, Rosen y Podolsky elaboraron una hipótesis en referencia a la incompletud de la mecánica cuántica, para describir y valorar los diferentes sistemas, conocida como la paradoja de Einstein Podolsky Rosen.

La hipótesis de EPR explicaba tres premisas en referencia a la mecánica cuántica. En primer lugar, la mecánica cuántica era realista, ya que sus predicciones son acertadas, y porque poseen una regularidad física independiente a los observadores humanos. En segundo lugar, la inducción recoge datos finitos y limitados en cuanto que la teoría de la relatividad, y por tanto, la velocidad de la luz es exacta. Ello conlleva a que las conclusiones y los resultados sean válidos para una serie de observaciones finitas. En tercer lugar, está el tema de lo separable, en que ninguna información en ningún estado cuántico puede propagarse más rápido que la luz. Esto querría decir que en un estado cuántico dado no se puede transmitir ningún tipo de información o de estímulo de un electrón a otro instantáneamente, debido a que estos estados están separados, por ejemplo, a años luz. Los estudios de Bell y Aspect han dado un vuelco a esta hipótesis, ya que por medio de lo que se han llamado las variables ocultas, los electrones pueden recibir información o ser estimulados más rápidamente que la velocidad de la luz. Es el llamado entrelazamiento cuántico.

 En realidad, el entrelazamiento cuántico fue predicho por la hipótesis de EPR en su tercera premisa en cuanto que los estados cuánticos de dos o más objetos se pueden o deben describir con respecto a todos los objetos del sistema, aunque estén separados entre sí. El problema es que EPR pensaban que esta hipótesis demostraba que la mecánica cuántica era incompleta e inconsistente con el realismo local y su separabilidad, pero los estudios de las variables ocultas locales, que pretenden determinar de algún modo la probabilidad estadística de los parámetros cuánticos, abocaron a la desigualdad o teorema de Bell. Las variables ocultas no tendrían un efecto de medición de las partículas alejadas en un estado entrelazado cuánticamente de diferentes sistemas y objetos, lo que indicaría la separabilidad de ellos. Bell propuso que si esta hipotésis localista de las variables ocultas debería de cumplirse la desigualdad o teorema de Bell. Este teorema muestra que las predicciones en mecánica cuántica no son intuitivas y que las variables ocultas que pretendían determinar localmente un estado de entrelazado cuántico no pueden reproducir las predicciones, es decir, no pueden determinar la medición de las partículas, y por tanto, lo que se intuye es la no separabilidad del sistema. El teorema de Bell entonces va contra un realismo local y dando pie a todo la idea del entrelazado cuántico y su transmisión de información al margen de la posición y de la distancia. Los experimentos de Aspect sobre esta teoría parecieron confirmar la no separabilidad de los sistemas al margen de la posición espacial y la distancia en relación a la velocidad de la luz. El problema que se presenta es que el realismo y la separabilidad no solamente pueden ser puestos en duda a nivel epistemológico y filosófico sino todavía de un modo más peculiar con la naturaleza de los hechos físicos. La propuesta experimental supone la posibilidad de hablar de una realidad física no separable donde las influencias entre las partículas son instantáneas, una nueva física holística donde toda la realidad estuviera entrelazada instantáneamente. La pregunta sería si esta realidad sería operativa a todos los niveles de información y transmisión de ella. Por lo pronto, siguiendo la estela del entrelazado cuántico de la física, la criptografía cuántica y la computación cuántica continúan dentro de ese campo experimental. 

De todas formas, los estudios de A. Aspect comprenden que lo que conocemos por realidad separable no tiene cabida en el mundo cuántico y abre un camino para cuestionar el concepto de naturaleza objetiva y determinada, que en muchos casos ya ha sido puesto en duda como hemos visto desde el punto de vista físico, epistemológico y filosófico. Desde el punto de vista filosófico puede que la profundización del pensamiento de Leibniz nos podría aclarar una nueva perspectiva de la realidad entrelazada con su concepto de mónada. 

1 Comentario

  1. La futura admisión de la existencia de lo extenso indivisible debe ser la única adaptación necesaria del sentido común a los hechos físicos. La existencia de los campos y el principio de relatividad (el verdadero, el galileano) conduce directamente a que la realidad consiste, como creía Demócrito, en unidades de existencia indivisibles que se mueven uno respecto de otros en el vacío. Pero esta visto que los “sin partes”, las unidades mínimas de existencia, no son partículas mínimas, sino campos elementales infinitos, eternos e indivisibles cuyos centros o núcleos interpretamos como partículas. Al ser indivisibles se comportan como una unidad a pesar de lo infinitamente extensos, de ahí la “inseparabilidad de los sistemas físicos”. Dado que los “sin partes” son infinitos y eternos, están todos traslapados, interactuando entre ellos según velocidad, distancia y dirección.

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  2. EXTático » La realidad es mágica. Simpatía e inmanencia - [...] Einstein, Podolski y Rosenqueriendo demostrar que la realidad era objetiva, a través de la crítica a la mecánica cuántica, …

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