Cuando chocan los mundos paralelos, nace la mecánica cuántica
PHYS.ORG
October 24, 2014 by Howard Wiseman
Griffith University
Los universos paralelos -mundos donde el asteroide que mató a los dinosaurios nunca impactó, o cuando Australia fue colonizada por los portugueses- son un elemento básico de la ciencia ficción. Pero, ¿son reales?
En un documento radical publicado esta semana en Physical Review X, nosotros (el Dr. Michael Hall y yo, de la Universidad de Griffith y el Dr. Dirk-André Deckert de la Universidad de California) proponemos no sólo que los universos paralelos son reales, pero que no son lo bastante paralelos, sino que pueden "colisionar".
En nuestra teoría, la interacción entre los mundos cercanos es la fuente de todas las características extrañas de la mecánica cuántica que se revelan por la experiencia.
Muchos mundos en interpretaciones existentes
La existencia de mundos paralelos en la mecánica cuántica no es una nueva idea en sí misma, sino que son una característica de una de las principales interpretaciones de la mecánica cuántica, del año 1957, la "Interpretación de Muchos Mundos" (MWI).
Ahora la mecánica cuántica es la teoría física más ampliamente aplicable y exitosa de todos los tiempos, por lo que podrían preguntarse por qué es necesario interpretarla. Hay dos razones.
En primer lugar, su formalismo es extremadamente remoto de la experiencia cotidiana. Todo se basa en una "función de onda", que es como una ola, con la excepción de que no existe en el espacio tridimensional ordinario, sino en un espacio de dimensión infinita.
En segundo lugar, los llamados correlaciones campana, que se pueden medir experimentalmente usando sistemas cuánticos distantes procedentes de una fuente común, violan las leyes usuales de causa local y efecto.
Esto implica que el formalismo "función de onda" no puede ser reemplazado por nada en el espacio ordinario.
Hay varias interpretaciones rivales de la mecánica cuántica y cada una da una interpretación muy diferente de la naturaleza última de la realidad. Pero cada representación es profundamente extraña, de alguna manera, debido a la rareza de la propia mecánica cuántica.
La extrañeza del MWI está en postular que en cualquier momento cualquier sistema cuántico se observa en un universo, ese universo se "ramifica" en un montón de nuevos universos, uno para cada posible resultado de la observación.
El MWI ha sido criticado por el hecho de que no define con precisión cuando se produce una observación. Por lo tanto, es vago acerca de cuántos mundos hay en cualquier momento dado, y cada mundo es algo difuso en sus propiedades, que se describe por una función de onda.
Además, debido a que los diferentes resultados ocurren con diferentes probabilidades, el MWI tiene que postular que mundos diferentes tienen diferentes "pesos", algunos mundos son más importantes que otros, aunque todos ellos son supuestamente reales.
Finalmente, una vez que se crean, estos mundos diferentes no interactúan, por lo que algunos críticos dicen que son puramente hipotéticos y no sirven para nada.
Muchos mundos que interactúan
Nuestra nueva teoría también implica muchos mundos pero no termina la similitud con el estándar MWI.
En primer lugar, se postula un fijo, aunque verdaderamente gigantesco, número de mundos. Todos estos existen de forma continua a través del tiempo, no existe una "ramificación".
En segundo lugar, nuestros mundos no son "difusos", tienen propiedades definidas con precisión. En nuestro enfoque, un mundo está especificado por la posición exacta y la velocidad de cada partícula en ese mundo, no existe un principio de incertidumbre de Heisenberg que se aplica a un solo mundo. De hecho, si no hubiera un solo mundo en nuestra teoría, evolucionaría exactamente de acuerdo a la mecánica de Newton, no la mecánica cuántica.
En tercer lugar, nuestros mundos interactúan y que la interacción es la fuente de todos los efectos cuánticos. Específicamente, hay una fuerza de repulsión de un tipo muy particular, entre los mundos con casi la misma configuración (es decir, que tiene casi la misma posición para cada partícula individual). Esta fuerza "intersticial" impide que mundos cercanos no lleguen nunca a tener la misma configuración, y tiende a hacer que los mundos cercanos divergen.
En cuarto lugar, cada uno de nuestros mundos es igualmente real. Probabilidad solamente entra en la teoría porque un observador, compuesto de partículas en un cierto mundo, no sabe a ciencia cierta en qué mundo está dentro, fuera del conjunto de todos los mundos. De ahí que se asigne la misma probabilidad a cada miembro de ese conjunto que es compatible con sus experiencias (que son muy de grano grueso, porque ella es una colección macroscópica de partículas). Después de realizar un experimento que puede obtener más información sobre en qué mundo está, y por lo tanto descartar una gran cantidad de mundos en los que se pensaba que podría estar.
Poner todos los anteriores juntos da nuestra teoría, la Interacción de Muchos Mundos, acercan a la mecánica cuántica. No hay nada más en la teoría. No hay función de onda, ningún papel especial para la observación y sin distinción fundamental entre macroscópica y microscópica.
Sin embargo, sostenemos, nuestro enfoque puede reproducir todas las características estándar de la mecánica cuántica, incluyendo la interferencia de doble rendija, energía de punto cero, la barrera de túnel, la imprevisibilidad y las correlaciones de Bell antes mencionados.
Implicaciones y aplicaciones
Llamamos a nuestra teoría un "enfoque" en lugar de una "interpretación", porque para cualquier número finito de mundos nuestra teoría es sólo una aproximación a la mecánica cuántica. Esto le da la excitante posibilidad de que podría ser posible para la prueba de la existencia de estos otros mundos.
La capacidad a la aproximación de evolución cuántica utilizando un número finito de mundos también podría ser muy útil. En concreto, podría ser para modelar la dinámica molecular, que es importante para la comprensión de las reacciones químicas y la acción de los fármacos.
La mecánica cuántica ha sido siempre un enigma debido a las formas sutiles pero profundos que se desvía de la mecánica newtoniana. Que estas desviaciones pueden deberse a una delicada interacción de mundos esencialmente newtoniana con mundos paralelos "cercanos" es una solución completamente nueva al rompecabezas cuántico.
Para nosotros, al menos, no hay nada intrínsecamente improbable en la idea, y para los amantes de la ciencia ficción que hace que esas historias que incluyen la comunicación entre mundos paralelos no sean tan descabelladas después de todo.
Provided by: The Conversation
