El amigo de Wigner

Pasa el tiempo y las cuestiones de índole filosófica relativos al mundo cuántico, siguen siendo tema de múltiples artículos. Y una de estas cuestiones se refiere al problema planteado en su día por el Nobel Eugene P. Wigner.

Como prolongación de la paradoja del archiconocido “gato de Schrödinger”, Wigner planteó lo que se ha llamado “el amigo de Wigner” y que sigue de actualidad, sin ir más lejos con la última noticia: “Rechazo experimental de la independencia del observador en el mundo cuántico”.

En el experimento mental descrito por Wigner consiste en que un científico analice un fotón y determine su posición. Otro científico, desconocedor de la medición de su colega, es capaz de confirmar que el fotón aún existe en una superposición cuántica de todos los resultados posibles. Cada científico, entonces, está en su propia realidad. Y, técnicamente, ambos tienen razón, incluso si no están de acuerdo el uno con el otro.

En el experimento actual, realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusets, se tomó un láser con un sistema de separación de haz y una serie de seis fotones que anteriormente fueron medidos por varios dispositivos que sustituían a los científicos humanos del experimento imaginado por Wigner.

Utilizando estos seis fotones se crearon dos realidades alternativas: una que representa a “Wigner” y otra que representa a “los amigos de Wigner”. “Los amigos de Wigner” midieron la polarización de un fotón, almacenando el resultado. Luego “Wigner” realizó una medición de interferencia para determinar si la medición y el fotón estaban en superposición.

Según los investigadores, el experimento indicó que ambas realidades pueden coexistir aunque producen resultados irreconciliables, así que habría que reconsiderar la naturaleza de la realidad.

En el Blog titulado “La ciencia de la Mula Francis”, del físico Francisco R. Villatoro, en la entrega “El error del artículo de Frauchiger y Renner sobre la inconsistencia de la mecánica cuántica”, (razonando sobre si la evolución unitaria de la mecánica cuántica se puede aplicar a un observador que observa -en la versión original de Wigner se trata de una persona o sistema macroscópico consciente, pero en la formulación actual se aplica a cualquier sistema macroscópico que pueda realizar una medida cuántica), éste nos dice:

“… hemos supuesto que Wigner realiza una operación cuántica sobre un sistema que ha evolucionado de forma unitaria, es decir, en un sistema en el que el amigo ha realizado una medida usando una transformación unitaria (sin colapso). Pero según la mecánica cuántica, toda medida requiere un colapso.” Es decir, según las leyes de la mecánica cuántica, el estado sobre el que Wigner aplica la transformada de Hadamard no está en superposición.

En sus palabras: “El problema, repito, es asumir que un observador que ignora que se ha realizado una medida cuántica, puede obtener un resultado correcto tras realizar una medida cuántica posterior asumiendo que nunca antes realizó dicha medida. El gato de Schrödinger en la caja está vivo o muerto, no pudiendo estar en una superposición de vivo y muerto porque es un sistema macroscópico que puede medir su propio estado (colapsándolo). El mismo problema aparece en el nuevo experimento mental de Frauchiger y Renner, que introduce cuatro observadores (dos Wigner y dos amigos), para evitar (sin éxito) este problema. Como pasa muchas veces, complicar el álgebra y el razonamiento para esconder bajo la alfombra el problema no evita que el problema siga estando.”

Hay que hacer notar que, aplicando el mismo razonamiento a Wigner, con relación a un tercer observador y así sucesivamente,  se produce la llamada catástrofe de von Newmann que sólo se puede solventar si se asume que fue el primer observador consciente el que hizo que la función de onda colapsara. De todas formas, la interpretación de los múltiples universos eliminaría la aparente necesidad de un observador consciente, así como las teorías de colapso objetivo que dicen que tan pronto como la superposición de estados alcanza una complejidad crítica, se produce el colapso de manera espontánea.

Mi conclusión final se acerca a lo apuntado por Francis: “La medida requiere el colapso de la función de onda por parte del primer observador, por lo que el segundo observador no puede apreciar la superposición de estados”.

Nuevas historias sugerentes que siguen acompañando al fantástico mundo cuántico.

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