PREGUNTA PARA FÍSICOS: ENTRELAZAMIENTO TEMPORAL, ¿UNA ANOMALÍA DE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD?

He leído esta tarde un artículo en el último numero de Investigación y Ciencia sobre "El principio de localidad", que me ha dejado pensando como hacía tiempo que no me pasaba con niguno (tenéis una versión abreviada en inglés aquí). Trata sobre una posible inconsistencia entre la física cuántica y la teoría de la relatividad, en particular relacionada con el fenómeno cuántico del entrelazamiento y la no-separabilidad (teorema de Bell y todo eso).

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Intentaré explicaros la idea, tal como a mí me ha parecido entenderla (es una explicación para niños de cinco años). Si hay algún físico en la sala, le ruego que me apunte los posibles errores, que no dudo que habrá.

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Supongo que casi todos conoceréis la representación de la relatividad mediante diagramas de Minkowski: dos cuerpos, A y B, que viajan por el espacio con movimiento rectilíneo e inercial uno respecto a otro, se cruzan en el punto W. La serie de puntos espacio-temporales (o instantes) en los que está cada uno de ellos "a lo largo del tiempo" constituyen el "eje temporal" respectivo de cada uno, mientras que sus "espacios", o sus "presentes" (los puntos espaciotemporales que cada uno considera "simultáneos" al momento en el que se cruzan en W) vienen dados, según las transformaciones de Lorentz, por conjuntos de puntos diferentes (el "presente nº 1", en el diagrama), tal como exige la hipótesis de que desde ambos cuerpos se debe observar cualquier fotón que salga del punto W a la misma velocidad. En fin, lo que no quede claro de esto lo podéis consultar en cualquier exposición de los diagramas de Minkowski.

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Ahora imaginad que, en el mismo lugar y momento en el que se cruzan A y B, salen desde el punto W dos partículas que están "entrelazadas" de tal manera que ambas tendrán siempre la misma propiedad (en este caso, el color verde o rojo). Recordad que el entrelazamiento cuántico consiste en que, aunque la posesión de cierta propiedad por A (o por B) esté indeterminada, hay una relación directa entre la posesión de esa propiedad por A y su posesión por B (o sea, A tiene la propiedad en cuestión si y sólo si B la tiene, o viceversa). En nuestro ejemplo, las dos partículas van pasando del color verde al rojo y así sucesivamente, a intervalos regulares (o sea, no está determinado de antemano de qué color las vamos a observar, pero si las observamos en un periodo impar las observaremos de un color, y si lo hacemos en un periodo impar, las observaremos del otro color). Esto del cambio de color a intervalos regulares es el quid de la cuestión.

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Supongamos ahora que A y B observan las dos partículas en el momento 2 (lo que, para cada uno de ellos, es el "presente nº 2"). El famoso resultado einsteiniano de la relatividad de la simultaneidad implica que los acontecimientos que son simultáneos para A, no serán simultáneos para B. En este caso, A considera que x e y son simultáneos, mientras que B considera que x es simultáneo a z, mientras que y ocurre posteriormente.

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¡Y aquí es donde está la paradoja! Para el observador A, el entrelazamiento de las partículas I y II se cumple: ambas tienen el mismo color en el momento nº 2, pero eso no es verdad para el observador B: para él, en el momento nº 2, la partícula I tiene el estado "rojo", mientras que la partícula 2 tiene el estado "verde". Pero B no podrá observar eso si la mecánica cuántica es cierta, pues el entrelazamiento de las dos partículas implica que deben observarse con el mismo color.

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Así que una de las dos teorías, al menos, está equivocada. El problema es que la diferente "dilatación" del tiempo (según el distinto movimiento de los objetos) está corroborada experimentalmente fuera de toda duda, y los fenómenos de entrelazamiento también (aunque tengo dudas sobre si el "entrelazamiento temporal" necesario para este argumento lo está). 

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En fin, otra vía de agua en el casco del Otto Neurath.

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Empirismo, racionalismo y ciencia.

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