La física cuántica desafía, por una parte, nuestra
intuición física sobre cómo se supone que funciona el mundo puesto que los
objetos resisten fundamentos clásicos relacionados con "posición" y
"velocidad" debido a que las partículas son ondas, es decir, tienen
una naturaleza ondulatoria y estas ondas son partículas que están codificadas
en un objeto puramente matemático llamado función de onda que se puede
convertir en probabilidades de valores de cantidades observables, a pesar de
que el acto de observar parece cambiar el sistema observado (Becker, 2014)[1] y, por la otra, nuestro sentido
común, además de lo indicado, queda afectado por el hecho de que todos los
conceptos de objetos clásicos con identidades bien definidas parecen no existir
(Ballis, 2022)[2].
Estos objetos puramente matemáticos, que son de
naturaleza intuitiva, no nos dicen realmente qué es verdadero o falso, sino más
bien la intuición nos dice, por una parte, qué no es falso y qué no es
verdadero y, por la otra, lo que es incierto. La incertidumbre, en este
contexto, juega in importante papel cuando hablamos de intuición y, por lo
tanto, la sabiduría y la intuición cuántica tienden a respetar los límites
tanto del conocimiento clásico como de la razón. Si bien nuestro universo es entendido
de manera causal, es infinito y no sabemos hasta qué punto es divisible. Por lo
tanto, el futuro puede ser tendencialmente predecible, así como el libre
albedrio. Así pues, en el conocimiento clásico no trata realmente de lo que es
verdadero, más bien trata de lo que no es falso. De la misma manera, no
razonamos concluyendo que algo es falso, razonamos que algo simplemente no es
cierto. Desde este ángulo de análisis se puede afirmar que entre el
conocimiento clásico y la razón se encuentra la intuición cuántica y la
sabiduría, consecuentemente, la sabiduría reúne todo el conocimiento clásico,
la razón y la intuición cuántica como lo que se puede conocer. Aunque esta
última apenas inicia su navegación hacia profundidades aun insondables.
Fuera del ámbito de lo que podemos saber, como
veremos, se encuentra lo incognoscible cuántico que es diferente de las cosas
que son simplemente inciertas y que simplemente no conocemos pero que
posiblemente podamos conocer. Esto ha hecho necesario correlacionar retrocausalmente
la "localidad", es decir, el hecho de que las partículas distantes
necesitan un mediador físico para interactuar y el "realismo", o sea,
la condición de existencia de un estado de cosas objetivo que subyace a nuestra
experiencia
Esta situación nos plantea la necesidad de examinar
los conceptos de intuición y sentido común a la luz de la física moderna, para
finalmente examinar la retrocausalidad como una de sus respuestas.
La intuición en la física cuántica
Para Kant en
su Crítica de la Razón Pura la intuición es una forma mental no-lógica y
no-conceptual de representación con la cual nuestra conciencia captura los
fenómenos mentales que aparecen en el mundo físico. Esta captura sirve
parcialmente para idealizar contenidos conceptuales y parcialmente para hacerlos
rendir estos de forma concreta como conocimiento cierto[3].
Esta representación es a su vez coexistente y sucesiva. En el primer caso, la
intuición es espacial, mientras que en el segundo es temporal. Al ejecutar este
proceso, la intuición cumple la función semántica de dar sentido y significado
a los conceptos formales que son producidos. La importancia de Kant, en este
contexto, obedece al hecho de que la mecánica cuántica se apoyó en sus inicios
en un lenguaje neo-kantiano.
Esta intuición que es física se desarrolla en los
seres vivos desde su nacimiento, así como también la noción de que los objetos que
capta permanecen. Esto es algo que va en contra de la interpretación clásica de
la mecánica cuántica según Copenhague en el sentido que no se puede afirmar que
un objeto tenga propiedades definidas hasta el momento en que se observa[4]. Con respecto
a Kant, Niels Bohr y Werner Heisenberg exigieron que la teoría cuántica
abstracta fuese interpretada intuitivamente mediante descripciones clásicas
complementarias de los fenómenos observados. Esta interpretación descansa en el
principio de correspondencia establecido por Bohr que, en principio, dio
sentido y significado a la teoría cuántica abstracta que se estaba construyendo.
Pero, dado que la física actual no tiene fundamentos axiomáticos consistentes,
los principios de Bohr han sido considerados como un principio puente para dar
una interpretación física de los estados de la mecánica cuántica teniendo como
fundamento las magnitudes clásicas. Con ello Bohr generó una brecha que aún permanece a pesar de
los esfuerzos en contrario entre los mundos de la física cuántica y el mundo clásico,
que ha sido tratada de cerrar, porque según él operaban de acuerdo con
principios bastante diferentes. Igual sucedió en el caso de los diagramas de Richard Feynman
de la teoría cuántica de campos, en el sentido que la intuición simplemente
hace comprensible un cálculo teórico complejo por medio de la representación
icónica. Estos hechos han dificultado
la construcción de una teoría de la intuición cuántica.
Corsiglia, G., Pollock, S, y Passante, G. (2023) han establecido,
al respecto, cuatro categorías que pueden explicar la intuición desde un
enfoque cuántico[5].
Estas no son mutuamente excluyentes. Veamos,
·
Las
intuiciones como barreras para la comprensión o la resolución de problemas parten
de la consideración de que el razonamiento consta de dos modos: un proceso
intuitivo “rápido” y un proceso “lento”, deliberado o racional.
· La
intuición como meta para la instrucción a partir del sentido común o pensamiento
"cotidiano".
·
La intuición
como una categoría ontológica específica de conocimiento o un tipo de proceso
de pensamiento que es observada a partir de la caracterización o definición del
pensamiento intuitivo o el conocimiento intuitivo desde un enfoque
fenomenológico teniendo presente ideas fundamentales e intuitivas o patrones de
pensamiento desde los cuales se puede obtener más información y se puede
construir conocimiento sistemático.
· La intuición
como categoría epistemológica que la considera como parte del conocimiento o un
tipo de proceso de pensamiento. Desde esta perspectiva, las opiniones sobre intuición
científica expresada por científicos generalmente apuntan a cuatro
orientaciones específicas, es decir,: (a) a afirmar que la intuición científica
existe como un proceso distinto del pensamiento analítico; (b) al uso de la
palabra “intuición” para describir la capacidad de una persona para detectar
algo que sucede (p. ej., ser golpeado por la intuición) o para obtener un
resultado (p. ej., tener una intuición); (c) a creer que la intuición se puede
desarrollar a través de la experiencia, pero que a algunos les resulta más
natural; y (d) a considerar que la intuición es algo que uno puede sentir o
experimentar.
Teniendo presente que estos cuatro intentos de
explicar la intuición en la física cuántica, el origen último de la dificultad generada
por la brecha producida entre el mundo de la física cuántica y el mundo clásico
radica en el hecho (o principio filosófico) de que nos vemos obligados a usar
las palabras del lenguaje común, como nos lo indicó Bohr, cuando deseamos
describir un fenómeno cuántico, no por análisis lógico o matemático, sino por
una imagen que apela a la imaginación. Pero como el lenguaje común ha evolucionado
con la experiencia cotidiana y nunca ha podido sobrepasar estos límites, debemos
tener presente que los físicos han estado alterando la intuición desde hace
muchísimo tiempo y los individuos que deseen aprender física moderna deben
recapitular personalmente acerca del proceso de descubrimiento e invención acaecido
al menos desde la época del renacimiento desde una perspectiva europea. Esto nos
lleva al sentido común.
El sentido común en la física cuántica
Philip Ballis (2022) expresó que la teoría cuántica no
solo no niega la existencia de los objetos clásicos, sino que da una
explicación significativa de por qué aun así existen. Por ello, en algunos importantes
aspectos, el estado del arte de esta teoría revela por qué el sentido común
tiene el aspecto que tiene como veremos a continuación. Según Bohr, lo que nos
dice la mecánica cuántica no es cómo es el mundo, sino qué encontraremos cuando
hacemos mediciones. Los recursos matemáticos de la teoría nos dan las
probabilidades de obtener los diversos resultados posibles. Por ello, cuando
hacemos una medición, obtenemos solo una de esas posibilidades, pero no se sabe
cuál debido a que el mecanismo de selección de la naturaleza es aleatorio. La
medición es lo que hace que los objetos se convierten en cosas en lugar de
posibilidades y, además, se convierten en cosas con estados, posiciones,
velocidades y otras propiedades definidas. Creemos que la medición, en este
sentido, es una especie de objetivación. En otras palabras, así es como el
mundo cuántico contraintuitivo, es decir, explicable, inteligible, da paso a la
experiencia del sentido común. Así pues, el mundo cuántico es probabilístico,
mientras que el mundo clásico (que es donde ocurren todas las mediciones) solo
se pueden obtener resultados únicos, por ello se puede afirmar que ambos mundos
son aspectos complementarios de la realidad por ello se puede hablar de que
existe aquí un sentido común y un sentido cuántico, pero no se puede tener
ambos, hasta el presente, al mismo tiempo.
Lo que se ha necesitado y se ha estado intentando,
entonces, es aunar los puntos de vista cuántico y clásico a través de una
teoría adecuada de la medición. Pudiéramos decir que la captura y la representación
podrían ser una forma de medición. Esta teoría se ha estado desarrollando, pero
de forma parcial gracias a un corpus teórico que ha podido explicar la medición.
Decimos parcial debido a que, como se indicó, la posición que puede tomar una
partícula no es más que la totalidad de un set de posibles posiciones hasta el
momento en que es observada. Creemos que esta teoría pudiera completarse a través
de la consideración de la medición como una forma de objetivación.
Como las partículas u objetos
cuánticos, desde una perspectiva teórica, tienen una naturaleza ondulatoria
(como fotones de luz, electrones, átomos o incluso moléculas enteras) estas pueden
presentar interferencia cuando se superponen. En este caso, ambas pueden
cancelarse entre sí. Por ello preguntar si estos objetos cuánticos son
realmente partículas u ondas es un error, porque ambos son conceptos clásicos.
La razón de la pregunta obedece a que estamos tratando instintivamente de construir
una imagen de sentido común en el mundo cuántico. Pero lo que llamamos
"sentido común" es una característica del mundo clásico, y es muy difícil
usarlo para cosas cuánticas.
A propósito de la superposición, los efectos cuánticos,
como la interferencia, se basan en la coordinación de las funciones de onda de
diferentes entidades (el término técnico es coherente) entre sí. Si no lo son,
los efectos se promedian. Ese tipo de coherencia es lo que permite la propiedad
cuántica de la superposición, en la que se dice que las partículas están en dos
o más estados a la vez. Pero si las funciones de onda de esos estados son
coherentes, ambos estados siguen siendo posibles resultados de una medición. Si
sus funciones de onda no son coherentes, dos estados no pueden interferir, ni
mantener una superposición. El proceso llamado decoherencia, por lo tanto,
destruye estas propiedades fundamentalmente cuánticas, y los estados se
comportan más como sistemas clásicos distintos. En este sentido, los objetos
macroscópicos no muestran interferencia cuántica ni existen como
superposiciones porque no pueden describirse mediante funciones de onda
coherentes. Esto, y no el tamaño en sí mismo, es la línea divisoria fundamental
entre lo que consideramos comportamiento cuántico y comportamiento clásico
(familiar). Así pues, la coherencia cuántica es esencialmente lo que define la
"cuanticidad".
La decoherencia acaece debido a un aspecto de las
entidades cuánticas que se ha descuidado durante mucho tiempo, es decir, su
entorno. La forma en que se comporta y evoluciona un sistema cuántico puede
depender esencialmente del hecho de que no existe de forma aislada. El entorno
es lo que evoca la física clásica, y el comportamiento de "sentido
común". El físico polaco Wojciech Zurek a partir de los estudios
realizados por el físico alemán H Dieter Zeh establecieron los cimientos de la
teoría de la decoherencia ayudando con ello a conectar los mundos cuántico y
clásico posibilitando así pensar en el sentido común. Si un objeto cuántico
interactúa con otro se vinculan en una superposición compuesta, es decir, se
convierten en un solo sistema. Esto es lo que sucede cuando un sistema cuántico
interactúa con su entorno. Como resultado, la coherencia se extiende al entorno
hasta un punto en que ya no se puede dividir en entidades separadas.
Esta expansión del entrelazamiento es lo que destruye
la manifestación de coherencia en el sistema cuántico original. Debido a que la
superposición se convierte en una propiedad compartida del sistema y su
entorno, ya no podemos ver la superposición simplemente mirando la pequeña
parte de ese estado compartido correspondiente al sistema original. El cómo
definimos un estado de superposición depende de cómo son empleadas las herramientas
matemáticas. La decoherencia no es en realidad una pérdida de superposición y
coherencia, sino una pérdida de nuestra capacidad para detectar estas cosas en
el sistema original. La esencia de la decoherencia es una pérdida de coherencia
significativa. Es un proceso gradual y real que ocurre a un ritmo particular. Así
pues, para convertir lo cuántico en clásico, no necesitamos una mente consciente
para medir o mirar; solo necesitamos un entorno lleno de cosas.
Sin embargo, la descomposición de la superposición
cuántica y la interferencia por decoherencia es solo el primer elemento en una teoría
cuántica de la medición. Es decir, la interacción que induce la decoherencia
con el entorno no solo aplasta la cuantía de forma indiscriminada. Selecciona
específicamente estados que tienen propiedades matemáticas particulares de
simetría y descarta los demás. De ahí el carácter parcial del corpus teórico
desarrollado y gracias a la simetría, según Zurek, se ha logrado comprender que
“el entorno funciona no solo como un basurero, sino como un canal de
comunicación”. Por ello, cuando un sistema cuántico interactúa con su entorno deja
una huella en un dispositivo de medición clásico. Así como ensamblar un objeto
a su entorno pone en marcha la decoherencia, también imprime información sobre
el objeto en el entorno en función de su intensidad, creando una especie de
réplica. Una medición de ese objeto equivale a adquirir esta información de la
réplica. La impresión múltiple obtenida por diferentes observadores hace que
tales objetos parezcan tener propiedades objetivas, de tipo clásico. Una manera
más gráfica de entender lo antes expresado puede ser dada si se pudiese registrar
intuitivamente las trayectorias de todas las moléculas de aire que saltan de la
mota de polvo, así podríamos averiguar dónde está la mota sin mirarla
directamente y se podría monitorear la huella que deja en su entorno. Si bien
ello no es posible en los actuales momentos, es todo lo que hacemos cada vez
que determinamos la posición, o cualquier otra propiedad, de cualquier cosa, es
decir, no estamos detectando el objeto en sí, sino el efecto que causa. Así pues,
lo que tomamos como sentido común, desde esta perspectiva, resulta del tener un
respaldo seguro, pero poco claro en la teoría cuántica.
La decoherencia no neutraliza por completo el
rompecabezas de la mecánica cuántica y muestra cómo las probabilidades
inherentes a la función de onda cuántica se reducen a detalles de tipo clásico,
pero no explica el problema de la unicidad: por qué, porque de los posibles
resultados de una medición que sobrevive a la decoherencia, vemos solo uno de
ellos que permite observar la realidad cuántica desde la singularidad como una
especie de sentido supercomún porque se acepta el resultado desde ese único dato.
Por ello, Ballis afirmó que el sentido común surge de principios que parecen
muy alejados del sentido común, es decir, parte de la aceptación de que el
mundo está fundamentalmente gobernado por reglas cuánticas, que parecen ir
profundamente en contra de la experiencia. Es allí donde nosotros encontramos
la perspectiva estética en la Crítica de la Facultad de Juzgar, siguiendo a
Hannah Arendt como una pista para pensar en un proceso de aunamiento que nos
permita la reconciliación de nuestro sentido común instintivo con sus orígenes
cuánticos. Esto nos lleva de nuevo al estado del arte.
La retrocausalidad: punto de ruptura sobre cómo
funciona el universo
Según Price y Wharton (2023), la retrocausalidad es
una corriente de pensamiento que busca correlacionar, por una parte, la
"localidad", es decir, la intuición de que los objetos distantes
necesitan un mediador físico para interactuar. Y, de hecho, una conexión
misteriosa entre partículas distantes sería una forma de explicar estos
resultados experimentales. Y, por la otra, el "realismo", es decir, la
intuición de que existe un estado de cosas objetivo que subyace a nuestra
experiencia[6].
Por ello, vamos a examinar sucintamente la causalidad, la crítica a la
retrocausalidad: superdeterminismo y las evidencias de la retrocausalidad.
En relación con la causalidad podemos decir que esta es
entendida como una de las formas de la interdependencia universal de los fenómenos del mundo
objetivo. Dicho de otra manera, es la ciencia de buscar correlaciones
consistentes. Es descubrir qué más cambia cuando movemos las cosas a nuestro
alrededor, por ello, es vista como el principio u origen de algo. En la vida
cotidiana, solemos dar por sentado que los efectos de una oscilación o una
agitación van a aparecer más tarde que el propio movimiento que las originó.
Esta es una suposición tan natural que no nos damos cuenta de que la estamos
haciendo. Pero nada en el método científico requiere que esto suceda, y se
abandona fácilmente en la ficción fantástica. Del mismo modo, en algunas religiones
rezamos para que nuestros seres queridos estén entre los supervivientes del
naufragio de ayer, por ejemplo. Estamos imaginando que algo que hacemos ahora
puede afectar algo en el pasado. Esto es lo que se ha denominado en el mundo
científico retrocausalidad.
Los modelos retrocausales cuánticos proponen que las
elecciones de medición de diferentes observadores afectan las partículas en la
fuente. Esto puede explicar las extrañas correlaciones, sin romper la
relatividad especial. Pero ello se confunde con lo que se ha dado en llamar
"superdeterminismo".
El superdeterminismo está de acuerdo con la
retrocausalidad en que las opciones de medición y las propiedades subyacentes
de las partículas están de alguna manera correlacionadas. Pero el
superdeterminismo considera la existencia de un "superdeterminante",
que controla y correlaciona tanto nuestras elecciones como las partículas por
lo tanto niega que las opciones de medición sean cosas que podemos mover
libremente a voluntad, están predeterminadas. Los retrocausalistas, a pesar de
ello, hacen descubrimientos causales científicos de la forma habitual, libre y
sinuosa. Por ello se cree que son las personas que descartan la retrocausalidad
las que se olvidan del método científico, si se niegan a seguir la evidencia
hacia donde conduce.
Finalmente, la evidencia de la retrocausalidad estriba
en la creencia de que da más sentido al hecho de que al micromundo de las
partículas no le importa la diferencia entre el pasado y el futuro. Por ello, la
mayor preocupación sobre la retrocausalidad es la posibilidad de enviar señales
al pasado, abriendo la puerta a las paradojas del viaje en el tiempo. Pero para
hacer una paradoja, se debe medir el efecto en el pasado.
Escolio
De todo lo antes expresado con la ayuda de los autores
citados se observa un esfuerzo por desarrollar un significado nuevo y más
apropiado para la 'comprensión' de la física moderna que permita desarrollar
nuestra intuición como ha acontecido en toda la evolución de la humanidad como
acaeció, por ejemplo, con el desarrollo de la aviación. Desde esta perspectiva,
se podría pensar que el conflicto entre lo clásico y lo cuántico, según Ballis,
no está en la física, sino solo en nuestras mentes.
[1] Becker, Kate. (2014). “Is
Quantum Intuition Possible?” Documento en línea. Disponible: https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/quantum-intuition/
[2] Ballis, Philip (2022). “Quantum
common sense. Despite its confounding reputation, quantum mechanics both guides
and helps explain human intuition”. Documento en línea.
Disponible: https://aeon.co/essays/the-quantum-view-of-reality-might-not-be-so-weird-after-all
[3] Ver al respecto: Kant, I. (1787 [1993]). Critica
della Ragion Pura. Roma. (T. G. Gentile y G. Lombardo-Radice). Editorial
Laterza. 629 p y Falkenberg, B. (2006). "Functions
of intuition in Quantum Physics”. Springer. En: E. Carson y R. Haber (ed.), Intuition
and the Axiomatic Method. Pp 267-292
[4] Ver al respecto: Valladares, D. y Sanz Ferramola, R. (2011). “Interpretación
de Copenhague: de la explicación al instrumento predictivo”. San Luis. Universidad
Nacional de San Luis. Fundamentos en Humanidades, vol. XII, núm. 23,
2011, pp. 25-35. Documento en línea, disponible: https://www.redalyc.org/pdf/184/18424417002.pdf
[5] Corsiglia, G., Pollock, S, y Passante, G. (2023). “Intuition in quantum mechanics:
Student perspectives and expectations”. American Physical Society 19. Documento
en línea. Disponible: https://journals.aps.org/prper/abstract/10.1103/PhysRevPhysEducRes.19.010109
[6] Price, H. & Wharton, K, (2023). “Quantum mechanics: how the future
might influence the past”. The Conversation. Documento en línea. Disponible: https://theconversation.com/quantum-mechanics-how-the-future-might-influence-the-past-199426
