La función de onda de la mecánica cuántica es un estado real, afirma estudio

 Una nueva investigación afirma demostrar matemáticamente que la función de onda, aquella en la que se fundamenta la mecánica cuántica, es real.

El documento, que es considerado por algunos como uno de los más importantes que se hayan escrito desde la fundación de la mecánica cuántica hace décadas, fue finalmente publicado la semana pasada en la revista Nature Physics. Y en éste artículo los autores afirman que las matemáticas no dejan ninguna duda de que la función de onda no solamente es una herramienta estadística sino también un estado real y objetivo de un sistema cuántico. “Las personas se han sentido conectadas emocionalmente con aquellas posiciones que defienden con argumentos vagos”, dice Jonathan Barret, uno de los autores, y quien además trabaja como físico en la Universidad de Londres. “ Por eso es mejor tener un teorema”,

Afortunadamente los autores de este trabajo tienen a algunos “pesos pesados” de su lado ya que su punto de vista, en alguna ocasión, fue compartido por el físico austriaco y uno de los pioneros de la mecánica-cuántica: Erwin Schrödinger, quien propuso en su famoso experimento mental que un gato mecánico-cuántico podía estar vivo y muerto al mismo tiempo. Pero otros físicos, como Albert Einstein, favorecieron el punto de vista opuesto: que la función de onda refleja el conocimiento parcial que un experimentador tiene sobre un sistema. En ésta interpretación, el gato también está muerto y vivo, pero el investigador no sabe en cual de los dos estados se encuentra. Ésta interpretación epistémica,  arguyen muchos físicos y filósofos, explica mejor el fenómeno del colapso de la función de onda en donde el estado cuántico cambia a partir de las mediciones que hacemos de él.

Por otro lado, Barett y sus colegas han seguido la línea de investigación que sobre el tema hizo el físico John Bell quien, en 1964, probó que la mecánica cuántica tiene otra implicación que va en contra de la intuición:  y es que, según él, las medidas de una partícula pueden influir en el estado de otra (aún si ésta partícula se encuentra lejos) y que dicha influencia se ejerce a velocidades mayores que la velocidad de la luz. Y lo que pretendía Bell con su teorema era demostrar que, aquellas teorías que no permiten que las influencias entre una partícula y otra se transmitan más rápido que la velocidad de la luz, son incapaces de reproducir las predicciones de la mecánica cuántica. De forma similar, el teorema propuesto por Barett y sus colegas muestran que las teorías que tratan a la función de onda en términos de ausencia de conocimiento del estado físico de un sistema, también fallan a la hora de reproducir esas predicciones. Y teniendo en cuenta lo bien que está confirmada la mecánica cuántica, el teorema de Barett sugiere que dichas teorías epistémicas (las que han sido postuladas antes de su teorema) son incorrectas. “Espero que el teorema que hemos formulado mi equipo y yo tome su lugar junto al teorema de Bell”, afirma.

Basado en la realidad.

Si partimos del hecho de que si la función de onda simplemente refleja la incertidumbre del experimentador, entonces diferentes funciones de onda podrían representar la misma realidad subyacente, afirma Terry Rudolph, uno de los autores de la investigación y físico en el Imperial College de Londres. Rudolph pone como ejemplo un dado que está preparado para dar números pares con una probabilidad de 1/3 de obtener 2, 4 o 6; o números primos, con una probabilidad de 1/3 de obtener 2, 3 y 5. El estado real 2 puede ser producido también mediante cualquier método preparado de tal manera que en la misma realidad subyazcan dos modelos probabilísticos diferentes. Los autores muestran, sin embargo, que la misma realidad no puede sostener diferentes estados cuánticos.

Su teorema, sin embargo, depende de una hipótesis polémica que afirma que los sistemas cuánticos poseen un objetivo subyacente al estado físico. Christopher Fuchs, un físico del Instituto Permiter en Waterloo, Canada, quien ha trabajado en el desarrollo de una interpretación epistémica de la mecánica cuántica, afirma que él ha estado evitando las interpretaciones que los autores excluyen y dice que la “función de onda podría representar la ignorancia de los experimentadores sobre los resultados de las mediciones en lugar de que ésta función de onda sea parte de la realidad física subyacente. El nuevo teorema no lo descarta”.

Sin embargo, Matt Leifer, físico del College de Londres, quien trabaja en información cuántica, afirma que el nuevo teorema de Barett aborda una importante cuestión de una forma clara y simple. También dice que podría ser tan útil como el teorema de Bell, el cual tiene aplicaciones en campos como la teoría de la información cuántica y en la criptografía. “Nadie ha pensado en si tiene un uso práctico, pero no me sorprendería que lo hiciera”, dice.

Debido a que es incompatible con la mecánica cuántica, el teorema de Barett saca a la luz una pregunta muy profunda: ¿Podría la mecánica cuántica ser incorrecta? Todo el mundo asume que reina a sus anchas y que es imposible bajarla de su trono, pero siempre existe alguna posibilidad de que pueda ser revocada. Para aborard esto, Barett se encuentra trabajando con otros investigadores para comprobar las predicciones que difieren entre la teoría y las cuentas epistémicas y si entran en conflicto. “No esperamos que la mecánica cuántica no supere esta prueba, pero debemos seguir haciéndolo”, dice.

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN de Julio García.

FUENTE: Nature.com

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