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lunes, diciembre 5, 2022
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Algo espeluznante a distancia puede conducir a un multiverso de esta forma:

Algunas interpretaciones de la mecánica cuántica proponen que todo nuestro universo está descrito por una sola función de onda universal que se divide y multiplica constantemente, produciendo una nueva realidad para cada interacción cuántica posible. Esa es una declaración bastante audaz. Entonces, ¿cómo llegamos allí?

Una de las primeras realizaciones en la historia de la mecánica cuántica es que la materia tiene una propiedad ondulatoria. El primero en proponer esto fue el físico francés Louis de Broglie, quien argumentó que cada partícula subatómica tiene una onda asociada, al igual que la luz puede comportarse como una partícula y una onda.

Otros físicos pronto confirmaron esta idea radical, especialmente en experimentos en los que los electrones se dispersaron en una lámina delgada antes de aterrizar en un objetivo. La forma en que se dispersaron los electrones era más característica de una onda que de una partícula. Pero entonces, surgió una pregunta: ¿Qué es exactamente una onda de materia? Cómo se ve?

Una ilustración por computadora de la creación de universos paralelos separados como fluctuaciones en una espuma cuántica (Crédito de la imagen: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Los primeros teóricos cuánticos, como Erwin Schrödinger, creían que las propias partículas se extendían por el espacio en forma de onda. Desarrolló su famosa ecuación para describir el comportamiento de esas ondas, que todavía se usa en la actualidad. Pero la idea de Schrödinger pasó desapercibida ante más pruebas experimentales. Por ejemplo, aunque un electrón actuó como una onda en pleno vuelo, cuando alcanzó un objetivo, aterrizó como una sola partícula compacta, por lo que no pudo extenderse físicamente en el espacio.

En cambio, una interpretación alternativa comenzó a ganar terreno. Hoy en día, lo llamamos la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, y es, con mucho, la interpretación más popular entre los físicos. En este modelo, la función de onda, el nombre que los físicos dan a la propiedad ondulatoria de la materia, en realidad no existe. En cambio, es una conveniencia matemática que usamos para describir una nube de probabilidades mecánicas cuánticas de dónde podríamos encontrar una partícula subatómica la próxima vez que la busquemos.

Cadenas de enredo
Sin embargo, la interpretación de Copenhague tiene varios problemas. Como señaló el propio Schrödinger, no está claro cómo la función de onda pasa de una nube de probabilidades antes de la medición a simplemente no existir en el momento en que hacemos una observación.

Así que quizás haya algo más significativo para la función de onda. Tal vez sea tan real como todas las partículas mismas. De Broglie fue el primero en proponer esta idea, pero finalmente se unió al campo de Copenhague. Físicos posteriores, como Hugh Everett, volvieron a examinar el problema y llegaron a las mismas conclusiones.

Hacer que la función de onda sea algo real resuelve este problema de medición en la interpretación de Copenhague, porque evita que la medición sea un proceso súper especial que destruye la función de onda. En cambio, lo que llamamos una medida es en realidad solo una larga serie de partículas cuánticas y funciones de onda que interactúan con otras partículas cuánticas y funciones de onda.

Si construyes un detector y le disparas electrones, por ejemplo, a nivel subatómico, el electrón no sabe que se está midiendo. Simplemente golpea los átomos en la pantalla, que envía una señal eléctrica (hecha de más electrones) por un cable, que interactúa con una pantalla, que emite fotones que golpean las moléculas en tus ojos, y así sucesivamente.

En esta imagen, cada partícula tiene su propia función de onda, y eso es todo. Todas las partículas y todas las funciones de onda simplemente interactúan como lo hacen normalmente, y podemos usar las herramientas de la mecánica cuántica (como la ecuación de Schrödinger) para hacer predicciones sobre cómo se comportarán.

Una fotografía de un gato y la ecuación de onda de Schrödinger. (Crédito de la imagen: VICTOR de SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images)

La función de onda universal

Pero las partículas cuánticas tienen una propiedad realmente interesante debido a su función de onda. Cuando dos partículas interactúan, no solo chocan entre sí; por un breve tiempo, sus funciones de onda se superponen. Cuando eso sucede, ya no puedes tener dos funciones de onda separadas. En cambio, debe tener una sola función de onda que describa ambas partículas simultáneamente.

Cuando las partículas van por caminos separados, aún mantienen esta función de onda unida. Los físicos llaman a este proceso entrelazamiento cuántico, lo que Albert Einstein denominó «acción espeluznante a distancia».

Cuando volvemos sobre todos los pasos de una medición, lo que surge es una serie de enredos de funciones de onda superpuestas. El electrón se enreda con los átomos en la pantalla, los cuales se enredan con los electrones en el alambre, y así sucesivamente. Incluso las partículas en nuestros cerebros se enredan con la Tierra, con toda la luz yendo y viniendo de nuestro planeta, hasta cada partícula en el universo enredándose con cada otra partícula en el universo.

Con cada nuevo entrelazamiento, tiene una sola función de onda que describe todas las partículas combinadas. Entonces, la conclusión obvia de hacer que la función de onda sea real es que hay una sola función de onda que describe todo el universo.

Esto se llama la interpretación de los «muchos mundos» de la mecánica cuántica. Recibe este nombre cuando nos preguntamos qué sucede durante el proceso de observación. En la mecánica cuántica, nunca estamos seguros de lo que hará una partícula: a veces puede subir, a veces puede bajar, y así sucesivamente. En esta interpretación, cada vez que una partícula cuántica interactúa con otra partícula cuántica, la función de onda universal se divide en múltiples secciones, con diferentes universos que contienen cada uno de los diferentes resultados posibles.

Y así es como se obtiene un multiverso. A través del mero hecho de que las partículas cuánticas se enredan entre sí, se crean múltiples copias del universo una y otra vez todo el tiempo. Cada uno es idéntico, excepto por la pequeña diferencia en algún proceso cuántico aleatorio. Eso significa que hay varias copias tuyas leyendo este artículo en este momento, todas exactamente iguales excepto por algunos pequeños detalles cuánticos.

Esta interpretación también tiene dificultades; por ejemplo, ¿cómo se desarrolla realmente esta división? Pero es una forma radical de ver el universo y una demostración de cuán poderosa es la mecánica cuántica como teoría: lo que comenzó como una forma de comprender el comportamiento de las partículas subatómicas puede gobernar las propiedades de todo el cosmos.

Con información de Space.com

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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