Los hechos alternativos se están extendiendo como un virus por la sociedad. Ahora parece que incluso han infectado la ciencia, al menos el reino cuántico. Esto puede parecer contrario a la intuición. Después de todo, el método científico se basa en nociones fiables de observación, medición y repetibilidad. Un hecho, según lo establecido por una medición, debe ser objetivo, de modo que todos los observadores puedan estar de acuerdo con él.

Pero en un artículo publicado recientemente en Avances de la ciencia , mostramos que en el micromundo de átomos y partículas que se rige por las extrañas reglas de la mecánica cuántica, dos observadores diferentes tienen derecho a sus propios hechos. En otras palabras, de acuerdo con nuestra mejor teoría de los componentes básicos de la naturaleza misma, los hechos pueden ser subjetivos.

Los observadores son jugadores poderosos en el mundo cuántico. Según la teoría, las partículas pueden estar en varios lugares o estados a la vez; esto se denomina superposición. Pero curiosamente este es solo el caso cuando no se observan. En el segundo que observa un sistema cuántico, elige una ubicación o estado específico, rompiendo la superposición. El hecho de que la naturaleza se comporte de esta manera ha sido probado varias veces en el laboratorio, por ejemplo, en el famoso experimento de doble rendija (ver video).

En 1961, El físico Eugene Wigner propuso un experimento mental provocador. Se preguntó qué pasaría al aplicar la mecánica cuántica a un observador que está siendo observado. Imagínese que un amigo de Wigner lanza una moneda cuántica, que está en una superposición de caras y cruces, dentro de un laboratorio cerrado. Cada vez que el amigo lanza la moneda observan un resultado definido. Podemos decir que el amigo de Wigner establece un hecho:el resultado del lanzamiento de la moneda es definitivamente cara o cruz.

Wigner no tiene acceso a este hecho desde el exterior, y según la mecánica cuántica, Debe describir al amigo y la moneda para que estén en una superposición de todos los resultados posibles del experimento. Eso es porque están "enredados", conectados de manera fantasmal, de modo que si manipulas a uno, también manipulas al otro. Wigner ahora puede, en principio, verificar esta superposición usando un llamado "experimento de interferencia", un tipo de medición cuántica que le permite desentrañar la superposición de un sistema completo, confirmando que dos objetos están enredados.

Cuando Wigner y el amigo comparan notas más tarde, el amigo insistirá en que vieron resultados definidos para cada lanzamiento de moneda. Wigner, sin embargo, No estará de acuerdo cada vez que observe a un amigo y una moneda en una superposición.

Esto presenta un enigma. La realidad percibida por el amigo no se puede conciliar con la realidad exterior. Wigner originalmente no consideró esto como una paradoja, argumentó que sería absurdo describir a un observador consciente como un objeto cuántico. Sin embargo, más tarde se apartó de este punto de vista, y de acuerdo con los libros de texto formales sobre mecánica cuántica, la descripción es perfectamente válida.

El experimento

El escenario ha sido durante mucho tiempo un interesante experimento mental. ¿Pero refleja la realidad? Científicamente, Ha habido pocos avances en esto hasta hace muy poco, cuando Časlav Brukner de la Universidad de Viena demostró que, bajo ciertos supuestos, La idea de Wigner se puede utilizar para demostrar formalmente que las medidas en mecánica cuántica son subjetivas para los observadores.

Brukner propuso una forma de probar esta noción traduciendo el escenario del amigo de Wigner en un marco establecido por primera vez por el físico John Bell en 1964. Brukner consideró dos pares de Wigners y amigos, en dos cajas separadas, realizar mediciones en un estado compartido, dentro y fuera de su respectiva caja. Los resultados pueden resumirse para, en última instancia, utilizarse para evaluar la denominada "desigualdad de Bell". Si se viola esta desigualdad, los observadores podrían tener hechos alternativos.

Ahora, por primera vez, hemos realizado esta prueba de forma experimental en la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo en una computadora cuántica a pequeña escala compuesta por tres pares de fotones entrelazados. El primer par de fotones representa las monedas, y los otros dos se utilizan para realizar el lanzamiento de la moneda, midiendo la polarización de los fotones, dentro de su respectiva caja. Fuera de las dos cajas quedan dos fotones en cada lado que también se pueden medir.

A pesar de utilizar tecnología cuántica de última generación, Se necesitaron semanas para recopilar suficientes datos de solo seis fotones para generar suficientes estadísticas. Pero eventualmente, logramos demostrar que la mecánica cuántica podría ser incompatible con la suposición de hechos objetivos:¡violamos la desigualdad!

La teoría, sin embargo, se basa en algunas suposiciones. Estos incluyen que los resultados de la medición no se ven influenciados por señales que viajan por encima de la velocidad de la luz y que los observadores son libres de elegir qué mediciones realizar. Ese puede o no puede ser el caso.

Otra cuestión importante es si los fotones individuales pueden considerarse observadores. En la propuesta de la teoría de Brukner, los observadores no necesitan ser conscientes, simplemente deben poder establecer hechos en forma de resultado de medición. Por tanto, un detector inanimado sería un observador válido. Y la mecánica cuántica de los libros de texto no nos da ninguna razón para creer que un detector, que puede hacerse tan pequeño como unos pocos átomos, no debería describirse como un objeto cuántico como un fotón. También es posible que la mecánica cuántica estándar no se aplique a grandes escalas de longitud, pero probar eso es un problema aparte.

Por tanto, este experimento muestra que, al menos para los modelos locales de mecánica cuántica, necesitamos repensar nuestra noción de objetividad. Los hechos que experimentamos en nuestro mundo macroscópico parecen permanecer seguros, pero surge una pregunta importante sobre cómo las interpretaciones existentes de la mecánica cuántica pueden acomodar hechos subjetivos.

Algunos físicos ven estos nuevos desarrollos como un refuerzo de las interpretaciones que permiten que ocurra más de un resultado para una observación, por ejemplo, la existencia de universos paralelos en los que ocurre cada resultado. Otros lo ven como evidencia convincente de teorías intrínsecamente dependientes del observador como el bayesianismo cuántico, en el que las acciones y experiencias de un agente son preocupaciones centrales de la teoría. Pero otros toman esto como un fuerte indicador de que tal vez la mecánica cuántica se descomponga por encima de ciertas escalas de complejidad.

Claramente, todas estas son preguntas profundamente filosóficas sobre la naturaleza fundamental de la realidad. Cualquiera que sea la respuesta, te espera un futuro interesante.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.