3 de septiembre de 2010

FÍSICA CUÁNTICA Y CONCIENCIA: DESMINTIENDO EL ROMANCE (6)



SUPERPOSICIONES IBÉRICAS Y SUPERPOSICIONES DE YORK
(o, "el cerdo de Schrödinger") (*)
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Según la TEORÍA cuántica, en el experimento de la doble rendija, cuando las dos están abiertas, cada partícula interfiere consigo misma pasando por las dos rendijas a la vez, pues está en una superposición de estados (el estado "pasar por A" y el estado "pasar por B"), y es el estar en esa superposición la hipótesis que utilizamos para explicar por qué las partículas lanzadas una a una pueden generar un patrón observable de interferencias en la pantalla. Llamémosle a ésta "una superposición pata negra", es decir, una hipótesis que utilizamos porque de dicha hipótesis podemos extraer una consecuencia observable, que no somos capaces de explicar a partir de ninguna otra hipótesis, a pesar de lo absurda que parece intuitivamente (es lo que decía Sherlock Holmes: cuando sólo queda una posibilidad, hay que aceptarla, aunque parezca imposible).
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En cambio, la interpretación idealista asume que el estado de superposición SE MANTIENE hasta que el resultado de los experimentos se observa. Supongamos, p.ej., que el experimento se realiza automáticamente, comenzando con detectores en las rendijas; cuando se emite el primer electrón, si el detector activado es el de la rendija A, los detectores siguen ahí hasta el final del experimento; si el activado es el de la rendija B, los detectores se quitan; sólo después de emitidos varios miles de electrones miramos a la pantalla y vemos el patrón de puntos generado; como pasar por la rendija A o B es un proceso cuántico indeterminado, según la interpretación idealista la pantalla no estará en un estado de los dos posibles (con patrón de interferencias -estado X- o sólo con dos bandas -estado Y-) hasta que se la observa, y mientras tanto, el sistema en su conjunto se hallará en una superposición del estado X y el estado Y.
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Comparada con la superposición hipotética primera (la del electrón pasando por A y por B a la vez), esta nueva superposición hipotética es epistemológicamente innecesaria, pues no hay ninguna consecuencia empírica que se pueda deducir de ella, no hay nada, por tanto, que podamos explicar gracias a ella. (Y además, nos añade el problema de que no tenemos ni la más remota idea de cómo se las apaña "la consciencia" para deshacer las superposiciones, ni cuál es su relación con las realidades físicas).
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Otra forma de verlo es la siguiente: la SUPUESTA superposición de los estados X e Y (que, bajo esa suposición, sólo colapsa en un resultado determinado cuando alguien mira) produce siempre UN ESTADO DETERMINADO (X o Y), lo produce de acuerdo con cierta probabilidad definida, y la distribución estadística de estados X e Y que encontraremos repitiendo el experimento es IDÉNTICA a la distribución que resultaría de un modelo INDETERMINISTA PERO CLÁSICO -como, p.ej., si el sistema fuera totalmente clásico y el resultado X o Y se decidiera por la tirada de una moneda (imaginemos que tenemos dos cajas, llenas con dibujos imaginarios del resultado X -quiero decir, no resultados REALES de haber llevado a la práctica el experimento, sino dibujitos que hemos hecho en papel COMO SI FUERAN ese resultado- y dibujos imaginarios del resultado Y respectivamente, y decidimos echando una moneda al aire de qué caja sacar un dibujo cada vez; el resultado estadístico de ESTE proceso será exactamente el mismo que el del experimento real: un 50 % de las veces tenemos X, y un 50 % de las veces, tenemos Y; pero no habrá exigido en modo alguno representar el proceso mediante las ecuaciones de la MC).
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En cambio, la CERTIFICADA superposición de los estados "electrón pasando por A" y "electrón pasando por B" que se da cuando no hay detectores en las rendijas produce una distribución estadística de las llegadas de electrones a la pantalla, que no puede explicarse por un modelo clásico (es decir, de electrones descritos totalmente como partículas o totalmente como ondas).
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(*) Que no "el muy cerdo de Schrödinger".
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24 comentarios:

  1. He visto que esta secuencia de entradas aparece después de haber leído el libro n. 64 de tu lista, que yo acabo de terminar también.

    Lo que propones, en esencia, es una computación cuántica, es decir, una secuencia, donde una medida no termina el proceso, sino que continua, bien en un sentido o en otro, dependiendo del resultado de la misma.

    Precisamente, yo pensaba también que las computaciones cuánticas, a las que los autores dedican un muy breve párrafo, refutan que el colapso de una función de onda deba hacerse SIEMPRE mediante el recurso a una actividad consciente, pues durante el transcurso de la computación cuántica no interviene, en absoluto, ninguna conciencia, sólo, en última instancia, al final del proceso, pero no durante el transcurso del mismo.

    Así pues, un posible razonamiento sería que, si la conciencia interviene en el proceso del colapso de una función de onda, entonces no podría existir la computación cuántica, como la que presentas en el ejemplo del cerdo. Del hecho de que existe (p. e. la criptografía cuántica hace eso y existe), podemos obtener que la conciencia NO interviene en el colapso.

    La contradicción estaría en que la hipótesis de la conciencia precisaría que ésta interviniera en CADA paso del cómputo donde se realizara una medida.

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  2. Como Masgüel, pienso que la función de onda no es más que un instrumento matemático útil para predecir resultados de experimentos. Como tal es convencional y se puede definir de muchos modos.

    La función de onda NO es una probabilidad clásica, pero la segunda puede servir de ayuda para entender algunos aspectos de la primera.

    Para calcular resultados de tiradas de dados, la probabilidad es un instrumento matemático útil. Antes de tirar un dado, asignas una probabilidad 1/6 para cada resultado y una vez que ya has tirado el dado y has mirado el resultado de la tirada, la probabilidad ha colapsado a 100% para uno de los resultados y 0% para los demás.

    ¿Cuando ha colapsado la probabilidad? Depende de como la definas. Si la defines como una potencialidad del dado, se colapsa cuando el dado se para en una de sus caras. Si la defines como una información subjetiva, se colapsa cuando tú miras el resultado del dado.

    Insisto en que la función de ondas cuántica no es lo mismo que una probabilidad, y sin embargo puede compartir algunas de sus características: Es un instrumento mental, es convencional y se puede definir de varios modos diferentes. Cual de ellos utilices, es una cuestión práctica.

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  3. Copio y pego el último mensaje que he escrito en el hilo anterior porque viene al pelo de lo que comenta Gulliver y así seguimos aquí:

    "En la práctica, que la onda asociada a una partícula tenga una realidad física como quería De Broglie o que solo sea una forma de representar las trayectorias posibles del electrón, son simplemente dos maneras de imaginar su comportamiento ondulatorio. Jesús, siguiendo el principio de economía teórica que tanto te gusta, la segunda interpretación ahorra el plus substancialista que la primera añade."

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  4. De acuerdo con lo anterior, la discusión sobre si la función de onda se colapsa cuando se hace el experimento o cuando alguna consciencia conoce el resultado, no tendría mucha más enjundia que la de cuando se colapsa (cambia) la probabilidad de un determinado resultado del dado.

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  5. Efectivamente, Guliver, eso es lo que pienso. Como decía en la primera entrada, la MC no añade más razones para el idealismo (la tesis de que las cosas sólo existen cuando las percibimos) que las que ya estaban a mano cuando teníamos la física clásica o la de Aristóteles.

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  6. El blog no deja colgar mensajes... en algunas entradas, por lo que veo.

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  7. "El blog no deja colgar mensajes... en algunas entradas, por lo que veo."
    Ocurre solo en aquellas, en las que la función de onda del comentario no se ha colapsado.

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  8. De todos modos, Jesús, el gran problema de la MC es si realmente deja espacio para un "dios de las grietas". Digo problema porque el asunto es lo suficientemente complicado como para que las respuestas no sean evidentes.

    Ese "dios de las grietas cuánticas" sería un ente, o proceso, o lo que se quiera, que actuaría sobre la elección concreta de trayectorias sin violar las leyes físicas.

    ¿Mi opinión? No lo creo posible... e incluso si existiese, mi opinión sobre Yahveh y variantes seguiría siendo la misma, y las consecuencias sobre mi vida serían nulas.

    Pero creo que tampoco tal cosa sería "técnicamente" posible. El "dios que acecha" se parece extraordinariamente al demonio de Maxwell, y creo que sería posible refutarlo usando técnicas parecidas. El bicho tendría que tener abierto un canal de información sobre este mundo que SÍ violaría las leyes actualmente comprobadas que cumple la realidad física. O eso, o sus elecciones las haría a ciegas.

    Hace poco leí Quantum gods, un libro que presuntamente refuta este tipo de planteamientos, pero me decepcionó: razonamientos circulares y bastante descuidados.

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  9. Yo creo que Dios es más de póker, o el católico, de mus.

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  10. Jesús:

    Parece que tu vuelta a la actividad está siendo intensa. Yo me quedo con la impresión de que en el experimento de la doble rendija y resto de la MC lo importante se nos debe de estar escapando. Lo que decía Einstein.

    Algo como cuando los epiciclos funcionaban a pesar de que se basaban en la hipótesis de movimientos de esferas de éter que transportaban los cuerpos celestes.

    A ver si me pongo al día con lo que dejé con Juan Antonio y con lo presente.

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  11. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  12. Yo creo que Dios es más de póker, o el católico, de mus.

    ... y cuando se aburre,el cabroncete se pone a jugar a la petanca.

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  13. He leído el libro de la discordia hace poco. Y tengo una duda que los autores no resuelven:

    - En el experimento de las dos cajas, supuestamente se utiliza un "divisor" de haces, es decir, un espejo que deja pasar la mitad de los fotones, y la otra mitad los desvía en otra dirección.

    Si partimos de hecho de que cualquier cosa puede ser un observador, y cualquier cosa puede colapsar la función de onda. Entonces este divisor debe de colapsar la onda del fotón y, por lo tanto, debe "forzar" al electrón a escoger un camino, u otro. Pero en ningún caso los dos a la vez. Pero el hecho es que el fotón cuando NO se observa (por un observador consciente) toma los dos caminos.

    Creo que la interpretación de Von Newman es la buena. (se expone en el libro). La función de onda del electrón se suporpone con las del divisor de haces, y éste a la vez con todo lo que le rodea, hasta que un observador consciente fuerza a determinar su posición.

    Las hipótesis especulativas que se citan en el libro para conectar la consciencia con la mecánica cuántica son bastante débiles. Pero creo que hay una buena razón para que la consciencia sí influya y que esta influencia no tenga nada de místico.

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  14. Renaissance:
    Creo que la interpretación de Von Newman es la buena.
    ¿Pero lo crees así por las buenas? ¿Sin ninguna razón que lo justifique?
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    creo que hay una buena razón para que la consciencia sí influya y que esta influencia no tenga nada de místico.
    ¿Cuál?

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  15. Renaissance:
    Creo que la interpretación de Von Newman es la buena.
    ¿Pero lo crees así por las buenas? ¿Sin ninguna razón que lo justifique?
    .
    creo que hay una buena razón para que la consciencia sí influya y que esta influencia no tenga nada de místico.
    ¿Cuál?

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  16. Me parece que no has prestado la más mínima atención a lo que he escrito. Lo repito, en el experimento de las dos cajas:

    - El "divisor" de haces (el cristal opaco que lanza la mitad de los fotones en una dirección, y la mitad en otra)... ¿no debería provocar el colapso de la función de onda del fotón cuando lo atraviesa, cuando o lo refleja? Por que si es así, el electrón debería ir, o por la derecha o por la izquierda (es decir, debería de estar en una caja o en la otra, ya que su función de onda colapsó cuanto el divisor lo "obligó" a decidirse por un camino). Y en tal caso no se produciría interferencias de ningún tipo.

    Pero el caso es que sí hay interferencia. Luego el divisor de haces no provocó el colapso de la función de onda. ¿Por qué no? Yo creo que es porque la función de ondas del fotón se superpone con la función de onda del divisor de haces (sin colapsarla). Y esa es la interpretación de Von Neumann, según el libro.

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  17. Renaissance:
    Me parece que no has prestado la más mínima atención a lo que he escrito
    Pues te parece mal.
    .
    Lo repito
    Exacto, lo repites, simplemente diciendo que a tú CREES que la conciencia es la causa del colapso. Pero sigo sin ver por ningún lado la razón que tienes para CREER eso.

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  18. Pues la razón es esta:

    Un objeto físico sin consciencia como el divisor de haces NO colapsó la función de onda del fotón, aunque fue "observado" por él.

    Qué podemos deducir? Que los objetos físicos no dotados de consciencia no pueden colapsar la función de onda.

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  19. Renaissance:
    Un objeto físico sin consciencia como el divisor de haces NO colapsó la función de onda del fotón, aunque fue "observado" por él.
    No sé a qué te refieres con "observado".
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    los objetos físicos no dotados de consciencia no pueden colapsar la función de onda.
    En absoluto. Lo que muestran los datos es que HAY CIERTOS DISPOSITIVOS EXPERIMENTALES tras los cuales observamos el colapso de una función de onda, y ciertos dispositivos experimentales tras los que no lo observamos.
    Te simplifico el argumento:
    Imagina un proceso en el que hay TRES operaciones físicas, realizadas en ese orden:
    A -- B-- C
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    A es la operación que consiste en la puesta en marcha del experimento y su funcionamiento antes de llegar a B. Ahí puedes incluir el "divisor", o cualquier otro aparato descriptible mediante la mecánica cuántica.
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    B es la operación que llamamos "medida"; es decir, cualquiera de las operaciones que empíricamente sabemos que dan como resultado el "colapso" de la función. P.ej., grabar en una cámara fotográfica ciertos resultados de A.
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    Y C es la operación que llamamos "observación consciente"; p.ej., sacar la cámara fotográfica del laboratorio, revelar las fotos y mirarlas. C puede hacerse varios días después de B, por supuesto.
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    La pregunta es, ¿cuándo colapsa la función de onda? ¿En B, o en C? Si piensas que ha sido en C, estás suponiendo que, en el período comprendido entre B y C, el dispositivo experimental ha permanecido en una "superposición" de estados, TAL COMO LO ESTABA ENTRE A y B. Pero lo que señalo en esta entrada es que ESTA suposición es totalmente gratuita, es decir, NO AÑADE NADA A LO QUE PODEMOS PREDECIR SOBRE QUÉ OBSERVAREMOS Y QUÉ NO OBSERVAREMOS, justo al contrario de la suposición que hacemos sobre lo que pasa en el sistema entre A y B. Por lo tanto, no hay ninguna NECESIDAD de suponer que la onda se colapsa SÓLO en el acto C, en vez de suponer (como parece más sencillo) que se colapsa en el momento B. Es decir, que lo que hace colapsar la función de onda es EL PROCESO FÍSICO DE MEDICIÓN, y no el hecho de que el resultado de ese proceso sea observado DESPUÉS por una "mente". (Y además, tenemos explicaciones razonables -la de la decoherencia- de cómo ciertos procesos físicos HACEN colapsar la función de onda, pero no tenemos ABSOLUTAMENTE NINGUNA EXPLICACIÓN de cómo se las apaña la "mente" para colapsar la función de onda).

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  20. Eso está muy bien, y entiendo lo que quieres decir. Para qué vamos a construir una nave espacial si con una bicicleta nos apañamos? Es decir, para qué vamos a suponer la influencia del observador consciente si nos apañamos igual de bien sin ella?

    Pero eso no tiene nada que ver con mi pregunta original, que aún está en el tintero:

    - Estamos de acuerdo en que, si el divisor de haces hubiera colapsado el estado del fotón, jamás se habría observado ningún patrón de interferencias?

    Por que si es así, no será suficiente con la bicicleta, necesitaremos la nave espacial.

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  21. Reinessance:
    me temo que confundes varias cosas. Hay EXPERIMENTOS que nos muestran que en ciertos casos se han dado fenómenos de superposición de estados cuánticos (el del "divisor" no es realmente uno de ellos: lo que hace el divisor se puede explicar perfectamente con la óptica clásica; lo que es específicamente cuántico es LO QUE PASA DESPUÉS DE QUE LOS DOS CAMINOS DEL FOTÓN SE HAN DIVIDIDO: según la física clásica, un fotón solitario no puede interferir consigo mismo; según la física cuántica, sí que puede. PERO ESO ES ALGO QUE OCURRE DESPUÉS DE PASAR POR EL DIVISOR). Y hay experimentos que no requieren asumir que se da esa superposición (p.ej., el experimento de comprobar que el peso de dos litros de agua es igual a la suma de cada litro por separado). Por la navaja de occam, cuantas menos cosas raras necesitemos presuponer, mejor. Y lo que ocurre es que no planteas ningún experimento en el que sea INEVITABLE suponer que la conciencia despemeña el más mínimo papel (vuelve a pensar en el caso A-B-C que te he dicho, porfa).

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  22. Renaissance:
    Estamos de acuerdo en que, si el divisor de haces hubiera colapsado el estado del fotón, jamás se habría observado ningún patrón de interferencias?
    No, no estoy de acuerdo. Lo que hace el divisor no es ni colapsar, ni dejar de colapsar. Hay un fotón, que al llegar a cierto aparato (el divisor), puede tomar dos caminos. Según la física clásica, sólo toma uno de los dos; según la física cúantica, toma los dos HASTA QUE NO INTERVIENE NINGÚN PROCESO DE MEDICIÓN (el "B" de mi ejemplo A-B-C).
    Tú estás asumiendo que CUALQUIER dispositivo físico TENDRÍA que "colapsar" la función de onda; pero obviamente es una suposición empíricamente falsa: hay APARATOS que hacen colapsar a las ondas, y aparatos que no las hacen colapsar.La teoría de la decoherencia explica por qué en función de la complejidad del aparato. La teoría de la consciencia NO EXPLICA POR QUÉ DE NINGUNA MANERA.

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