Mecanica cuantica: que tan posible es que el futuro influya en el pasado

La ciencia busca descubrir que mas cambia cuando movemos las cosas a nuestro alrededor.

18 marzo 2023, 12:10 GMT

En 2022, se otorgo el premio Nobel de Fisica a un trabajo experimental que demuestra que el mundo cuantico debe romper algunas de nuestras ideas fundamentales sobre como funciona el universo.

Muchos miran esos experimentos y concluyen que desafian la <>: el principio de que los objetos distantes necesitan un mediador fisico para interactuar. De hecho, una conexion misteriosa entre particulas distantes seria una forma de explicar estos resultados experimentales.

Otros, en cambio, piensan que los experimentos desafian el <>, la idea de que existe un estado de cosas objetivo que subyace a nuestra experiencia. Despues de todo, los experimentos solo son dificiles de explicar si se piensa que nuestras medidas corresponden a algo real. De cualquier manera, muchos fisicos estan de acuerdo en lo que se ha llamado <> del realismo local.

?Y si ambas hipotesis pueden salvarse a expensas de una tercera? Un grupo creciente de expertos piensa que deberiamos abandonar la suposicion de que las acciones presentes no pueden afectar los eventos pasados. Denominada <>, esta opcion pretende rescatar tanto la localidad como el realismo.

Causalidad

?Que es la causalidad de todos modos? Comencemos con la linea que todos conocen: correlacion no es causalidad. Algunas correlaciones son causalidad, pero no todas. ?Cual es la diferencia?

Considere dos ejemplos: 1. Existe una correlacion entre la aguja del barometro y el clima, por eso aprendemos sobre el clima mirando el barometro. Pero nadie piensa que la aguja del barometro esta causando el clima. 2. Beber cafe fuerte se correlaciona con una frecuencia cardiaca elevada. Parece correcto decir que lo primero esta causando lo segundo.

La diferencia es que si <> la aguja del barometro, no cambiaremos el clima. El clima y la aguja del barometro estan controlados por un tercer factor, la presion atmosferica, por eso estan correlacionados. Cuando controlamos la aguja nosotros mismos, rompemos el vinculo con la presion del aire y la correlacion desaparece.

Pero si intervenimos para cambiar el consumo de cafe de alguien, por lo general tambien cambiaremos su ritmo cardiaco. Las correlaciones causales son aquellas que aun se mantienen cuando movemos una de las variables.

La ciencia de buscar estas correlaciones solidas se llama <>. Es un gran nombre para una idea simple: descubrir que mas cambia cuando movemos las cosas a nuestro alrededor.

En la vida cotidiana, solemos dar por sentado que los efectos de un movimiento van a aparecer mas tarde que el propio movimiento. Esta es una suposicion tan natural que no nos damos cuenta de que la estamos haciendo.

Sin embargo, nada en el metodo cientifico requiere que esto suceda. En algunas religiones, por ejemplo, rezamos para que nuestros seres queridos esten entre los supervivientes del naufragio de ayer. Estamos imaginando que algo que hacemos ahora puede afectar algo en el pasado. Eso es retrocausalidad.

La amenaza cuantica a la localidad (que los objetos distantes necesitan un mediador fisico para interactuar) surge de un argumento del fisico de Irlanda del Norte John Bell en la decada de 1960.

Bell considero experimentos en los que dos fisicos hipoteticos, Alice y Bob, reciben particulas de una fuente comun. Cada uno elige una de varias configuraciones de medicion y luego registra una medicion. Repetido muchas veces, el experimento genera una lista de resultados.

Bell se dio cuenta de que la mecanica cuantica predice que habra extranas correlaciones (ahora confirmadas) en estos datos. Parecian implicar que la eleccion de Alice tiene una sutil influencia <> en el resultado de Bob, y viceversa, aunque Alice y Bob pueden estar a anos luz de distancia. Se dice que el argumento de Bell representa una amenaza para la teoria de la relatividad especial de Albert Einstein, que es una parte esencial de la fisica moderna.

Bell asumio que las particulas cuanticas no saben que medidas encontraran en el futuro. Los modelos retrocausales proponen que las elecciones de medicion de Alice y Bob afectan las particulas en la fuente. Esto puede explicar las extranas correlaciones, sin romper la relatividad especial.

En un trabajo reciente, hemos propuesto un mecanismo simple para la extrana correlacion: involucra un fenomeno estadistico familiar llamado sesgo de Berkson.

Ahora hay un nutrido grupo de academicos que trabajan en la retrocausalidad cuantica. Pero todavia es invisible para algunos expertos en el campo mas general. Se confunde con una vision diferente llamada <>.

?Que es el superdeterminismo?

El superdeterminismo esta de acuerdo con la retrocausalidad en que las opciones de medicion y las propiedades subyacentes de las particulas estan de alguna manera correlacionadas.

Sin embargo, el superdeterminismo lo trata como la correlacion entre el clima y la aguja del barometro. Asume que hay una tercera cosa misteriosa, un <>, que controla y correlaciona tanto nuestras elecciones como las particulas, de la misma manera que la presion atmosferica controla tanto el clima como el barometro.

El superdeterminismo niega que las opciones de medicion sean cosas que podamos mover libremente a voluntad, estan predeterminadas. Los movimientos libres romperian la correlacion, al igual que en el caso del barometro.

Los criticos objetan que el superdeterminismo socava los supuestos basicos necesarios para llevar a cabo experimentos cientificos. Tambien dicen que significa negar el libre albedrio, porque algo esta controlando tanto las opciones de medicion como las particulas.

Estas objeciones no se aplican a la retrocausalidad. Los retrocausalistas hacen descubrimientos cientificos causales de la forma habitual, libre y sinuosa. Decimos que son las personas que descartan la retrocausalidad las que se olvidan del metodo cientifico, si se niegan a seguir la evidencia.

Evidencia

?Cual es la evidencia de la retrocausalidad? Los criticos piden evidencia experimental, pero esa es la parte facil: los experimentos relevantes acaban de ganar un Premio Nobel. La parte complicada es mostrar que la retrocausalidad da la mejor explicacion de estos resultados.

Hemos mencionado el potencial para eliminar la amenaza a la relatividad especial de Einstein. Esa es una pista bastante importante, en nuestra opinion, y es sorprendente que haya tomado tanto tiempo explorarla. La confusion con el superdeterminismo parece ser la principal culpable.

Ademas, nosotros y otros hemos argumentado que la retrocausalidad da mas sentido al hecho de que al micromundo de las particulas no le importa la diferencia entre el pasado y el futuro.

No queremos decir que todo sea sencillo. La mayor preocupacion sobre la retrocausalidad es la posibilidad de enviar senales 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. Si nuestra joven abuela no puede leer nuestros consejos para evitar casarse con el abuelo, lo que significa que no llegariamos a existir, no hay paradoja. Y en el caso cuantico, es bien sabido que nunca podemos medir todo a la vez.

Aun asi, queda trabajo por hacer para disenar modelos retrocausales concretos que hagan cumplir esta restriccion de que no se puede medir todo a la vez. Asi que cerraremos con una conclusion cautelosa.

En esta etapa, es la retrocausalidad la que tiene el viento a su favor, asi que debe navegar hacia el premio mas grande de todos: salvar la localidad y el realismo de la <>.

*Huw Price es miembro emerito del Trinity College en la Universidad de Cambridge, y Ken Wharton es profesor de Fisica y Astronomia de la Universidad Estatal de San Jose. Esta nota aparecio originalmente en The Conversation.

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