La cuántica al rescate (VI)

Heisenberg
Heisenberg

Continuaré con la descripción de las principales interpretaciones de la cuántica.

Interpretaciones modales

Surgieron a principios de 1970 y se han prolongado, al menos, hasta 2014 (van Fraassen 1972, Vermaas 1999, Lombardi y Dicks 2014). Focalizan su atención en las propiedades de los sistemas físicos, sin dar especial importancia teórica al proceso de medida. Tales interpretaciones son realistas al asumir que los sistemas cuánticos poseen propiedades definidas en todos los instantes de tiempo, se hagan o no medidas sobre los mismos. La medición cuántica es una interacción ordinaria, independiente del observador.

En ellas, el estado dinámico del sistema limita las posibilidades, no las actualiza. Hay que distinguir entre el estado-valor del sistema en cualquier momento (propiedades físicas del sistema que están definidas simultáneamente en un cierto instante), y el estado dinámico del sistema (las propiedades que puede poseer el sistema y las que puede tener más tarde). La relación entre ese estado dinámico y el estado-valor es probabilística, pues la propensión a estar en el ámbito actual de cada propiedad viene medida por la probabilidad.

Todas estas interpretaciones utilizan el formalismo estándar de la MQ, pero no incorporan la hipótesis del colapso, pues el estado cuántico evolucionaría siempre de acuerdo a la ecuación de Schrödinger, que rige la evolución de las propiedades pero no la evolución de las propiedades actuales.

Para estas interpretaciones, el indeterminismo es una característica de nuestro mundo: el futuro es potencial, pues “no está todavía definido”.

Por el teorema de Kochen y Specker, no todos los observables del sistema pueden tener valores definidos simultáneamente; cada interpretación modal brinda una “regla de actualización” que recoge de todo el conjunto de observables del sistema físico, el subconjunto de los que tienen un valor definido. Tal “regla de actualización” es introducida como un postulado interpretativo. Por ejemplo, en la interpretación atómica modal los sistemas compuestos sólo tienen las propiedades que heredan de los subsistemas atómicos que los constituyen.

El problema de la medición se resolvió adecuadamente con la “interpretación de Kochen-Dicks”, en la que el valor definido de los observables se escoge mediante una descomposición biortogonal del estado puro del sistema.

La interpretación modal-hamiltoniana (Lombardi y Castagnino 2008) basada en la regla de actualización del hamiltoniano del sistema, ha resuelto, también, el problema de la medición, sentando las bases de la comprensión del límite clásico de la MQ.

El “constructivismo metafísico” de Christian de Ronde hace una interpretación modal basada en la noción de potencialidad racional “aristotélica”, más propensa a proposiciones metafísicas (IMPM) que a formalismos ortodoxos (IMFO).

Interpretaciones relacionales

En estas interpretaciones se considera el mundo como una red de componentes que interactúan: la MQ sería la red de relaciones que conecta los diversos sistemas físicos entre sí. La MQ sería una teoría completa que describe la forma en que están interrelacionados los distintos sistemas durante una interacción física. Como en la teoría de la Relatividad, los valores de las magnitudes físicas son siempre relativas al observador, pero aquí el observador no es una mente o conciencia, sino un objeto físico en un estado determinado de movimiento.

La más conocida de estas interpretaciones es la de Carlo Rovelli (1996), que es una descripción completa de sistemas relativos a otros sistemas, auto-consistente del mundo físico, y apropiado al nivel de las observaciones experimentales actuales.

Niega la descripción del estado del mundo que puede ser universal o compartida por todos los observadores: el estado cuántico es una noción relacional, dependiente del observador.

La MQ, pues, describe sólo información relativa. La información es una cantidad discreta, o sea, hay una cantidad mínima de información intercambiable, intercambio que se realiza a través de interacciones físicas.

Decir que tanto las interpretaciones modales como relacionales, son una forma “actual” de presentar la MQ de indudable valor práctico, apropiada al nivel de aplicaciones experimentales que actualmente se desarrollan, pero que, salvo en muy limitados casos, siguen sin darnos el rol necesario al “observador” (nuestras mentes) que proporcione el nexo que buscamos entre Vida y Física.

Interpretaciones que asumen el colapso “subjetivo”

Como derivada de la interpretación de Copenhague de Bohr, y a su pesar, varios pensadores adoptaron la tesis ontológica de que el colapso de la función de onda durante el proceso de medida se debe a una “intervención intrínseca de la mente o del observador”.

Von Neumann en su obra “Mathematical of Quantum Mechanics”, analizó el problema de la medida “cuántica” en profundidad, “proponiendo extender la interacción entre el objeto y el instrumento de medida hasta alcanzar al observador”. Según von Neumann, “la medición de una propiedad observable sólo está completa cuando el resultado de la observación es registrado por quien mide”.

Posteriormente, otros autores como John Wheeler, incluyeron la conciencia del observador en el proceso de medición: “Ningún fenómeno es un fenómeno hasta que es un fenómeno observado”.

Pero hay que asignar a Eugene Wigner la primacía en proponer una interpretación subjetivista radical del problema de la medida. Para Wigner el contenido de la conciencia constituye la realidad primaria y la realidad de los objetos físicos es sólo relativa a ella; el vector de estado no representaría un aspecto cuántico de la realidad, sino el estado de la mente del experimentador. (El salto implicado en el colapso de la función de onda ocurriría en la conciencia del observador, como una manifestación del cambio discontinuo que se produce en el estado de conocimiento del sujeto que mide).

Sólo una consciencia, algo más allá de la ecuación de evolución de Schrödinger, puede colapsar una función de onda.

John Wheeler, últimamente apuntó otra solución al problema del gato de Schrödinger, un tanto poco ortodoxa, a la que denomina “It from bit”, y que comienza con la presunción de que la información está en la raíz de toda la existencia. Supone que la información “empieza a existir” cuando el universo se observa a sí mismo.

En el origen del universo “este empezó a existir porque fue observado”, lo que significa que it (la materia en el universo) empezó a existir cuando se observó la información (bit) del mismo.

A tal universo lo llamó “participativo”, puesto que el universo se adapta a nosotros de igual manera que nosotros nos adaptamos a él -nuestra mera presencia lo haría posible-.

Si suscribiéramos la interpretación anterior de Wigner “la mano de la consciencia se vería en todas partes. La cadena “infinita” de observadores, cada uno viendo al anterior, lleva en última instancia a un observador de todo el cosmos (¿el mismo Dios?), o sea, el universo existiría porque hay una deidad que lo observa. En tal imagen, sería la conciencia la fuerza dominante que determina la naturaleza de la existencia.

Así que el fundamento de la Física sería el mismo que el de la conciencia. También estaría muy de acuerdo con la teoría “It from bit” de Wheeler ya citada: “No solo que estemos adaptados al universo. El universo también está adaptado a nosotros.” (“Génesis por observación”).

Por último, decir que el “Bayesianismo cuántico” o QBism interpreta también el colapso de la función de onda de un modo marcadamente subjetivo. Considera que la MQ es una herramienta que cualquier agente puede usar para evaluar, en base a sus pasadas experiencias, sus expectativas de probabilidad de experiencias futuras, con lo que organiza así su propia experiencia. Entonces, el estado cuántico no sería una descripción de la realidad física externa, sino la expresión del grado personal de expectativas o creencias del propio agente individual.

Así que, el colapso de la función de onda sólo actualiza las asignaciones de estados según la nueva base de experiencias. La realidad, pues, difiere de un agente a otro, es decir, no trata directamente del mundo objetivo, “sino que refiere a las experiencias del agente particular que utiliza la teoría”.

Observamos que el rol del observador en estas últimas interpretaciones se acerca un tanto a lo buscado en nuestras especulaciones (quizás algo exagerado), pero éstas no pueden constituir exactamente el nexo óptimo entre aquellos mundos de las cualidades vitales y de lo estrictamente material.

En el siguiente artículo expondré los matices que sobre la teoría estándar de Copenhague aportan las ideas del nobel Max Born, y que constituyen la clave en la búsqueda del ansiado nexo de convergencia.

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