¿Alguna vez te has preguntado cómo sería el mundo sin los seres humanos? Algunos científicos afirman que simplemente continuaría su curso natural con innumerables especies que lo habitan y se extinguen. Otros, desafiando las convenciones existentes, se han atrevido a afirmar que no existiría en absoluto, ya que la realidad puede ser una creación de la conciencia humana. Pero, ¿cuál es la base de estas afirmaciones? Veamos uno de los enigmas que la física aún tiene que desentrañar.
Comportamiento de partículas frente a ondas
Según la mecánica cuántica, todas las partículas existentes se comportan como partículas o como ondas. Mientras que las partículas son distintas y ocupan un espacio específico en el universo, las ondas, como entidades que se propagan, se describen en términos de probabilidades, es decir, la posibilidad de encontrar esa partícula en un punto determinado.
Para ilustrar sus comportamientos, imagine dos paredes paralelas, una frente a la otra, con una de ellas con dos ranuras en el centro. Si nos paramos en el lado de la pared con las rendijas y le salpicamos tinta, los rastros de tinta (aquellos que pasaron a través de las rendijas en la pared) muy probablemente formarán formas en la pared opuesta, similares a las de las rendijas. Así es como se comportan las partículas.
Las ondas se comportan de manera diferente. Cuando se hace pasar una onda, como la luz, a través de la pared de doble rendija, se dividirá en dos nuevas ondas que interferirán entre sí después de cruzar la primera pared. Este patrón de interferencia aparecerá en la otra pared como una serie de rayas luminosas.
Donde las cosas se ponen extrañas
Al observar las franjas brillantes que forma la luz después de atravesar las rendijas, se puede concluir que la luz es una onda. ¿Pero la luz no está compuesta de fotones y los fotones no son partículas? Si la luz es un flujo de partículas, ¿no deberían comportarse como tal?
De hecho, si se hace que la luz fluya a través de una sola rendija, se comporta como una partícula, dibujando una franja en forma de rendija. Solo cuando se abre una segunda rendija se ve el comportamiento de la onda.
Pero, ¿y si disparamos cada fotón uno por uno a través de la doble rendija para que no interfieran entre sí? Curiosamente, los fotones liberados individualmente aún dibujan el patrón de interferencia en la pared trasera, y cada fotón contribuye con un «punto» del patrón general.
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Desconcertados por el comportamiento dual, los científicos han tratado de observar cómo las partículas de fotones crean el patrón de interferencia. ¿Es posible que cada partícula de alguna manera se divida para pasar a través de las aberturas de la pared, interfiera consigo misma y luego vuelva a juntarse para encontrarse con la pared trasera como una sola partícula distinta?
Después de varios años, este fenómeno permanece sin explicación, no debido a la mala comprensión de los datos por parte de los científicos, sino a su incapacidad para recopilarlos.
Resulta que tan pronto como se coloca un detector en el modelo para presenciar de primera mano cuándo y cómo estas entidades comienzan a comportarse como ondas, cambian misteriosamente su comportamiento al de partículas, dibujando la forma de doble rendija en la pared posterior. Pero una vez que se apaga el detector, el patrón de onda vuelve a aparecer.
¿Es que las partículas saben que están siendo observadas y conscientemente deciden comportarse de manera diferente? ¿O es que el detector mismo de alguna manera interfiere con la onda causando que colapse y muestre un patrón diferente en la pared? Curiosamente, después de numerosas pruebas, los físicos han descubierto que el fenómeno persiste incluso si el detector cambia de ubicación.
El problema de la medición
La incapacidad de determinar por qué y cómo se colapsa una onda cuando se mide se ha denominado el «Problema de la Medición» en la mecánica cuántica. Aunque los científicos han intentado estudiar el momento justo antes de que las partículas entren en las rendijas -donde presumiblemente se toma la decisión de colapsar- y el momento justo después de atravesar la primera pared -donde aparentemente se produce la interferencia-, han descubierto que el experimento no puede ser engañado: cada vez que se realiza un intento de medición, el patrón de onda desaparece sólo para reaparecer cuando las partículas no son observadas.
Pero esto plantea muchas preguntas: ¿Qué es la medición, de todos modos? ¿Tiene lugar cuando el detector está encendido? ¿Es cuando el instrumento registra los datos? ¿O es cuando una conciencia interpreta estos datos? ¿Se colapsaría el sistema sin un observador?
Si bien no existe un acuerdo universal entre los investigadores, la mayoría de las explicaciones caen dentro del marco de dos conceptos opuestos.
Dos interpretaciones físicas principales
La interpretación de Copenhague es la que más se enseña en la actualidad. Formulado por el físico danés Niels Bohr y el físico teórico alemán Werner Heisenberg, establece una clara distinción entre el observador y el sistema observado y afirma que las descripciones cuánticas son objetivas e independientes de la arbitrariedad mental del observador.
Por lo tanto, su posición sobre el problema de la medición es que el colapso de la onda en la disposición de doble rendija no está sujeto a la presencia de un observador, es decir, a la interpretación de una mente consciente, sino que es un evento que siempre tendrá lugar de acuerdo con principios físicos y probabilidades calculadas.
Por el contrario, la interpretación de von Neumann-Wigner afirma que el colapso de la onda es causado por la conciencia del observador. Al considerar que la mente humana es el único instrumento de medida genuino, esta interpretación sitúa la “percepción subjetiva” en el centro de su postulado.
Los científicos concluyeron que «los factores asociados con la conciencia, como la experiencia de meditación, los marcadores electrocorticales de atención enfocada y los factores psicológicos que incluyen la apertura y la absorción, se correlacionaron significativamente en formas predichas con perturbaciones en el patrón de interferencia de doble rendija».
Aunque estos resultados son consistentes con la interpretación de la mecánica cuántica basada en la conciencia, se requiere más investigación para confirmar y replicar sistemáticamente esta interpretación, ya que abriría la puerta a implicaciones filosóficas desafiantes.
Una explicación alternativa
Con el objetivo de dar una resolución sólida a la dualidad onda-partícula, el físico estadounidense Hugh Everett propuso la interpretación de muchos mundos en 1957. Según esta teoría, todos los resultados posibles de la medición cuántica se realizan físicamente en un mundo o universo diferente.
Esto quiere decir que en el experimento de la doble rendija, cuando hacemos pasar un haz de luz a través de la primera pared, hay una realidad en la que la onda colapsa y otra realidad en la que no. También hay otro mundo en el que hacemos observaciones y otro universo en el que no se hacen mediciones de ningún tipo. Según Everett, todas estas probabilidades ocurren simultáneamente y no dependen unas de otras, ni interactúan entre sí.
Aunque la interpretación de los muchos mundos fue muy criticada al principio, su popularidad ha crecido en los últimos años, con físicos prominentes como Sean Michael Carroll apoyando esta teoría. La cuestión de por qué estas realidades alternativas son inaccesibles para los seres humanos sigue vigente.
Hallazgos recientes
Según un artículo de investigación publicado en 2010 por Shan Yu y Danko Nikolic, el colapso de las olas ocurre cuando se mide incluso si nadie está mirando. Para obtener esta información evitando la interferencia de cualquier observador, las medidas se registraron en el estado de un átomo y se conservaron para su posterior interpretación.
Este avance hizo que los científicos reevaluaran el concepto de «observador». ¿Sería posible que las partículas estuvieran siendo observadas por entidades que no son perceptibles para los humanos? ¿Y si el Universo fuera el observador? ¿Significaría eso que el Universo es una conciencia como un todo?
Además, un trabajo de investigación de 2019 de Massimiliano Proietti, estudiante de doctorado en la Universidad Heriot-Watt, proporcionó evidencia de la coexistencia de diferentes realidades por primera vez. A través de un experimento cuidadosamente diseñado, Prioetti y su equipo descubrieron que la mecánica cuántica puede permitir que dos observadores experimenten realidades diferentes e irreconciliables. La existencia de una realidad objetiva, en la que la ciencia basa sus medidas y hechos fundamentales, se está reevaluando ahora.
