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Los supuestos básicos de la física pueden requerir que el futuro influya en el pasado

Ryan F. Mandelbaum Sep 15, 2017. 17 comments

Una de las teorías físicas más bien aceptadas no tiene sentido lógico. La mecánica cuántica, la teoría que gobierna los espacios más pequeños posibles, obliga a nuestros cerebros humanos a aceptar algunas realidades realmente extravagantes e incómodas. Tal vez vivimos en un mundo donde ciertas observaciones pueden forzar a nuestro universo a derivarse en múltiples. O tal vez las acciones en el presente influyen en las cosas más temprano en el tiempo.

Un equipo de físicos reflexionó y se dio cuenta de que esta última idea, llamada retrocausalidad, es una consecuencia de ciertas interpretaciones de la mecánica cuántica y, por tanto, de ciertas interpretaciones de la naturaleza de la realidad. Su nuevo artículo es más bien un "qué-si", una mirada inicial a cómo hacer que algunas de esas interpretaciones mecánicas cuánticas funcionen. Algunas personas me preguntaron que el trabajo era importante, algunos pensaron que no importaba. Otros consideraron que su propia interpretación de la mecánica cuántica evita los problemas planteados por el nuevo artículo. Pero no importa qué, la mecánica cuántica nos obligará a hacer algunas conclusiones incómodas sobre el mundo.

"Los fundamentos de la teoría cuántica son muy controvertidos. Todos estamos de acuerdo en cómo usar la teoría, pero no hay consenso sobre la realidad que nos da ", dijo a Gizmodo el autor del estudio, Matthew Leifer, de la Universidad Chapman. Esta es una situación inusual para una teoría en física, ya que otras teorías se basan principalmente en cosas intuitivas que podemos ver y probar. La matemática de la mecánica cuántica, y sus predicciones, describen el mundo perfectamente, pero es algo imposible de entender completamente lo que realmente está sucediendo más allá de las ecuaciones.

La mecánica cuántica comienza con la observación de que a la escala más pequeña, las cosas, ya sea luz o una pieza de un átomo, pueden actuar simultáneamente como una onda y una partícula. Eso significa que los científicos tratan con algún nivel de probabilidad cuando se trata de cosas pequeñas. Enviar un electrón a través de un par de hendiduras paralelas en una barrera, y verá que golpeó la pared detrás de la barrera como un punto. Pero si envías muchos electrones, verás un patrón a rayas como si viajaran como una onda de luz. No se puede predecir exactamente a dónde impactará un electrón, pero puede crear una lista de los puntos más probables.

El problema es que describir partículas con probabilidades conduce a cosas desordenadas. Si usted tiene dos partículas que interactúan y sus propiedades físicas innatas dependen de las del otro, entonces sus probabilidades asociadas, y por lo tanto sus identidades, están entrelazadas. Por ejemplo, digamos que hay dos bolsas, y cada una tiene una de dos bolas, rojo o verde. Le das una bolsa a tu amigo. La mecánica cuántica sólo da las probabilidades de que su bolsa contenga el color de la pelota, y eso es todo lo que sabe antes de hacer la observación. En las escalas humanas, cada bolsa ya contiene una bola roja o verde. Pero en la escala de partículas, la mecánica cuántica dice que ambas bolas son rojas y verdes al mismo tiempo, hasta que usted mira.

Eso es raro por sí solo, pero se pone peor. Si miras tu pelota, la otra bola toma automáticamente el otro color. ¿Cómo sabe la otra bola que usted miró? Tal vez hay física oculta, o viajes más rápidos que la luz que permite que la información se comunique. Una interpretación popular es que vivimos en un multiverso. En ese caso, las probabilidades no dicen nada acerca de la pelota, pero sobre qué universo en que vivimos. Ver un cierto color de pelo sólo significa que estás en el universo donde tu bolsa tenía la bola verde. En el otro universo, viste una bola roja.

Por lo tanto, los investigadores quieren saber cuál de estas interpretaciones es correcta. En su nuevo artículo, abordaron específicamente casos en los que la observación de la primera bola influye directamente en la bola en la otra bolsa, a través de alguna forma de comunicación. A primera vista, esto requiere que la información viaje más rápido que la velocidad de la luz. Y eso es una mierda, porque ya hay una teoría que dice que nothing puede viajar más rápido que la luz. Pero eso está bien, dicen los investigadores, si las cosas pueden influir en otras cosas en el tiempo. Adelante en el tiempo, miraría mi bola roja, entonces su bolsa misteriosamente contendría una bola verde. El caso de la retrocausidad dice que al revés en el tiempo, ya sabemos los dos colores de la pelota, y mi bola debe ser roja porque ya sabía que su pelota era verde. Entonces, las bolas se ocultan en la bolsa donde se convierten en rojo y verde simultáneamente. Básicamente, en este caso, no se puede ejecutar un experimento donde se puede controlar por los efectos que el futuro tiene sobre el pasado.

Esta idea de los acontecimientos en las cosas influyentes presentes en el pasado es una consecuencia matemática de un par de suposiciones del autor. La primera suposición es que la mecánica cuántica debe satisfacer su definición de simetría del tiempo, como muchas otras teorías físicas. Esto significa que las partículas deben comportarse de la misma manera tanto hacia delante como hacia atrás: una bola de billar que golpea una bola estacionaria se ve igual, independientemente de cómo juegue la cinta. La teoría también debería ser "real", como dice Leifer. Esto significa que las partículas son más que una lista de números, pero son en realidad cosas reales que se comportan igual ayer que mañana, y tienen propiedades que son innatas, si el experimentador es capaz de observarlas.

Agregue la matemática, y de acuerdo con el nuevo artículo publicado en Proceedings of the Royal Society A semana pasada, auge. Si desea que su teoría sea "simétrica en el tiempo", y trabaje de la misma manera todos los días, se requiere retrocausalidad.

La mayoría diría que esto es horrible, por supuesto. Si las cosas pueden influir en otras cosas en el pasado, entonces, ¿a quién le importa toda la ciencia? ¿Por qué probar algo en absoluto si el resultado podría estar causando la causa? Leifer ofrece una solución: una especie de universo de bloques, donde los eventos en el espacio y el tiempo no se causan unos a otros, sino que encajan juntos como un rompecabezas. Pero esta idea aún no se ha desarrollado en una teoría matemática.

Básicamente, si la retrocausalidad es verdadera, entonces la causa y el efecto es una ilusión debido al hecho de que los seres humanos sólo ven las cosas en una dirección. El documento sólo trata de lo que aquí ocurre, y no entra en los detalles de cómo este efecto se manifestaría, aparte de los experimentos. Pero el efecto sería incorporado en la misma estructura del universo.

Algunos físicos no encontraron esta idea convincente. Christopher Fuchs, de la Universidad de Massachusetts, Boston, me dijo que estos llamados universos de bloques "no son ni living ni forced ni momentous para mí." Él toma estos términos del filósofo William James, y significa que la hipótesis no suena como una posibilidad genuina. No le obliga a tomar una decisión de una manera u otra, y esencialmente, no es innovador. "En mi mente un camino mucho más viable ya ha sido ardiendo a través de consideraciones muy diferentes", tratando al observador del universo como el agente más importante, y clase de evitar lo imposible de observar.

El físico Sean Carroll de CalTech pensó que el nuevo documento era interesante, pero a él le gusta la ya extraña teoría de muchos mundos, que dice que diferentes resultados se manifiestan en diferentes universos descritos bajo la misma descripción probabilística. Ese es el lugar donde, en el caso de la bola roja / verde, en realidad hay dos universos, uno donde vi la pelota roja y uno donde vi la pelota verde. "Es perfectamente simétrico y reversible bajo las definiciones convencionales", dijo. Y ciertamente no requiere retrocausalidad. Por lo tanto, como de costumbre, si estás dispuesto a tomar en serio los muchos mundos dentro de la función de onda ... mucho menos la rareza está implicada por la mecánica cuántica de otras maneras ". Esencialmente, él está dispuesto a intercambiar la rareza de la retrocausalidad por la rareza de muchos mundos .

Pero otro experto con el que hablé fue mucho más indulgente, y en su lugar pensó en este trabajo como una importante idea de ir / no ir para esta línea de pensamiento. "Este artículo hace una declaración matemática sobre la retrocausalidad", dijo Renato Renner de la ETH Zurich en Suiza. "Dice que tal vez lo necesitamos si queremos la simetría del tiempo", una teoría que todavía funciona si usted juega la física a la inversa.   Pensó que este documento fue una de las primeras investigaciones que hizo una declaración tan bien definida sobre ese concepto.

Así que ahora, los investigadores se han sentado y envuelto sus cerebros sobre una solución a un problema que sólo surge si asumen ciertas cosas sobre el mundo, en otras palabras, es una nueva idea, es sólo un requisito del universo si asume ciertas otras cosas , y es una especie de franja. Pero a partir de ahora, no importa cómo quieras entender el tejido del universo, vas a necesitar aceptar algo que se siente ridículo, ya sea un multiverso, una comunicación más rápida que la luz, o tal vez incluso un mundo donde el el futuro influye en el pasado.

"Hay un grupo sustancial de personas tratando de entender la cuestión de lo que realmente está pasando, y podemos construir una teoría basada en cosas que realmente existen allá afuera", dijo Leifer. "Los enfoques más diferentes que podemos pensar y probar mejor".

[ Actas de la Sociedad Real A ]

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