¿La probabilidad surge de la mecánica cuántica?

Desde que el científico austriaco Ernest Schrodinger pusiera al desafortunado gato dentro de una caja, sus compañeros científicos han estado usando algo conocido como teoría cuántica para explicar y comprender la naturaleza de las ondas y las partículas.

Pero un nuevo artículo, publicado por el profesor Andreas Albrecht y el estudiante graduado Dan Phillips, ambos en la University de California, en Davis, señala que estas fluctuaciones cuánticas son responsables de la probabilidad de todas las acciones, con implicaciones de gran alcance para las teorías del universo.

 

 

La teoría cuántica es una rama de la física teórica que trata de comprender y predecir las propiedades y comportamiento de átomos y partículas. Sin ella, no seríamos capaces de construir transistores o computadores, por ejemplo. Un aspecto de esta teoría es que las propiedades concretas de una partícula no quedan determinadas hasta que no las observas y “colapsan la función de onda”, en la jerga física. 

El famoso experimento mental de Schrodinger amplía esta idea a nuestra escala. Un gato está atrapado en una caja con un vial de veneno, el cual  se libera cuando un átomo radiactivo se desintegra aleatoriamente. No se puede decir si el gato está vivo o muerte sin abrir la caja. Schrodinger defendía que, hasta que no abrieses la caja y mirases dentro, el gato no estaba vivo ni muerto, sino en un estado indeterminado.

Para mucha gente este es un concepto difícil de aceptar. Pero Albrecht dice que, como físico teórico, concluyó hace unos años que así es como funciona la probabilidad a todas las escalas, aunque hasta hace poco, no lo vio como algo con un impacto clave en la investigación. Esto cambió con un artículo publicado en 2009 por Don Page, en la Universidad de Alberta, Canadá.

“Me di cuenta de que la forma en que pensamos acerca de las fluctuaciones cuánticas y la probabilidad, afecta a cómo pensamos sobre nuestras teorías del universo”, dice Albrecht, cosmólogo teórico.

Una de las consecuencias de las fluctuaciones cuánticas es que cada función de onda que colapsa, genera distintas realidades: una donde el gato vive, y otra donde muere, por ejemplo. La realidad, tal como la experimentamos, se abre camino a través de un número casi infinito de posibles alternativas. Podría haber múltiples universos incrustados en un enorme “multiverso”, como las troneras de una mesa de billar.

Básicamente, hay dos formas en las que los teóricos han intentado enfocar el problema de adaptar la física cuántica al “mundo real”, dice Albrecht: puedes aceptarla , junto a la realidad de los muchos mundos, o múltiples universos; o puedes suponer que hay algo incorrecto, o que se ha pasado por alto, en la teoría.

Albrecht cae de lleno en el primer grupo.

“Nuestras teorías cosmológicas dicen que la física cuántica funciona en todo el universo”, señala. Por ejemplo, las fluctuaciones cuánticas en los orígenes del universo explican por qué las galaxias se formaron de la forma en que lo hicieron — una predicción que puede confirmarse mediante observaciones directas.

El problema con los múltiples universos, apunta Albrecht, es que si hay un enorme número de distintos universos “tronera”, se hace muy difícil obtener respuestas simples, desde la física cuántica, a preguntas como cuál es la masas de un neutrino, una partícula subatómica eléctricamente neutra.

“Don Page demostró que las reglas cuánticas de la probabilidad, simplemente, no pueden dar respuesta a preguntas clave en un gran multiverso, donde no estamos seguros de en qué universo vivimos realmente”, comenta Albrecht.

Ha aparecido una respuesta a este problema para añadir un nuevo ingrediente a la teoría: un conjunto de números que nos dice la probabilidad de que estemos en cada uno de los universos. Esta información puede combinarse con la teoría cuántica, y devuelven tus matemáticas (y tu cálculo de la masa del neutrino) al buen camino.

No tan rápido, dicen Albrecht y Phillips. Aunque las probabilidades asignadas a cada universo pueden parecer más de lo mismo, de hecho, son una ruptura radical respecto a los usos cotidianos de la probabilidad debido a que, al contrario que en el resto de aplicaciones, estas ya han demostrado no tener base en la teoría cuántica.

“Si toda la probabilidad realmente depende de la teoría cuántica, no pueden crearse”, dice Albrecht. “Los universos múltiples son una ruptura mucho más radical, respecto a las teorías actuales, de lo que se ha asumido”.

El artículo se publica en ArXiv.org y se ha enviado para su publicación en revistas, habiendo estimulado un considerable debate, comenta Albrecht.

“Esto nos fuerza a pensar en los distintos tipos de probabilidad, lo que a menudo nos confunde y, tal vez, pueda ayudar a trazar una línea entre ellas”, concluye.

Fuente: Ciencia Kanija - Universidad de California