La teoría de la mecánica cuántica está bien respaldada por experimentos. Ahora, sin embargo, un experimento mental de los físicos de ETH arroja contradicciones inesperadas. Estos hallazgos plantean algunas preguntas fundamentales y están polarizando a los expertos.

Es probable que no exista ninguna otra teoría científica que esté tan bien respaldada como la mecánica cuántica. Desde hace casi 100 años, se ha confirmado repetidamente con experimentos de alta precisión, sin embargo, los físicos todavía no están del todo felices. Aunque la mecánica cuántica describe eventos a nivel microscópico con mucha precisión, se encuentra con sus límites con objetos más grandes, especialmente objetos en los que la fuerza de la gravedad juega un papel. La mecánica cuántica no puede describir el comportamiento de los planetas, por ejemplo, que sigue siendo el dominio de la Teoría de la Relatividad General. Esta teoría, Sucesivamente, no puede describir correctamente los procesos a pequeña escala. Por tanto, muchos físicos sueñan con combinar la mecánica cuántica con la relatividad para formar una cosmovisión coherente.

Hacia objetos más grandes

Aunque ambas teorías describen los procesos físicos en sus dominios con mucha precisión, difieren mucho. ¿Cómo se pueden combinar? Una posibilidad es realizar experimentos de física cuántica con objetos cada vez más grandes con la esperanza de que eventualmente aparezcan discrepancias que apunten a posibles soluciones. Pero los físicos deben trabajar con estrictas limitaciones. El famoso experimento de la doble rendija, por ejemplo, que se puede utilizar para mostrar que las partículas sólidas se comportan simultáneamente como ondas, no se puede realizar con objetos cotidianos.

Experimentos de pensamiento, por otra parte, se puede utilizar para trascender los límites del mundo macroscópico. Renato Renner, profesor de física teórica, y su ex estudiante de doctorado Daniela Frauchiger han realizado un experimento mental de este tipo en una publicación en Comunicaciones de la naturaleza . Mas o menos, en su experimento mental, los dos consideran a un físico hipotético que examina un objeto de la mecánica cuántica y luego usan la mecánica cuántica para calcular lo que ese físico observará. Según nuestra cosmovisión actual, esta observación indirecta debe producir el mismo resultado que la observación directa, sin embargo, los cálculos de la pareja muestran que este no es el caso. La predicción de lo que observará el físico es exactamente lo contrario de lo que se mediría directamente, creando una situación paradójica.

No hay soluciones simples

Aunque el experimento mental recién ahora se publica oficialmente en una revista científica, ya se ha convertido en un tema de discusión entre expertos. Dado que el proceso de publicación se retrasó repetidamente, otras publicaciones ya están abordando los hallazgos, una situación en sí misma paradójica, Observa Renner.

La reacción inicial más común de sus colegas en el campo es cuestionar los cálculos, Renner dice:pero hasta ahora, nadie ha logrado refutarlos. Un revisor admitió que mientras tanto había hecho cinco intentos para encontrar un error en los cálculos, sin éxito. Otros colegas presentaron explicaciones concretas sobre cómo se puede resolver la paradoja. Tras una inspección más cercana, aunque, siempre resultaron ser soluciones ad hoc que en realidad no solucionan el problema.

Conclusiones desconcertantes

Renner encuentra notable que el tema evidentemente polarice a la gente. Se sorprendió al notar que algunos de sus colegas reaccionaron muy emocionalmente a sus hallazgos, probablemente debido al hecho de que las dos conclusiones obvias de los hallazgos de Renner y Frauchiger son igualmente desconcertantes. La única explicación es que la mecánica cuántica aparentemente no lo es, como se pensaba anteriormente, universalmente aplicable y, por lo tanto, no se puede aplicar a objetos grandes. Pero, ¿cómo es posible que una teoría sea inconsistente cuando los experimentos la han confirmado repetidamente con tanta claridad? La otra explicación es que la física, como la política, sufre de falta de datos claros, y que existen otras posibilidades además de las que consideramos verdaderas.

Renner tiene dificultades con ambas interpretaciones. Más bien cree que la paradoja se resolverá de alguna otra manera:"Cuando miramos hacia atrás en la historia, en momentos como este, la solución a menudo vino de una dirección inesperada, ", explica. La teoría de la relatividad general, por ejemplo, que resolvió contradicciones en la física newtoniana, se basa en la comprensión de que el concepto de tiempo, tal como se entendía comúnmente en ese entonces, era incorrecto.

"Nuestro trabajo ahora es examinar si nuestro experimento mental asume cosas que no deberían asumirse de esa forma, "Dice Renner." Y quién sabe, tal vez incluso tendremos que revisar nuestro concepto de espacio y tiempo una vez más ". Para Renner, Definitivamente sería una opción atractiva:"Sólo cuando repensamos fundamentalmente las teorías existentes obtenemos conocimientos más profundos sobre cómo funciona realmente la naturaleza".