Durante casi 100 años la mecánica cuántica se ha confirmado repetidamente con experimentos muy precisos, por lo que es probable que no haya otra teoría científica que esté tan bien respaldada; sin embargo, los físicos aún manifiestan reservas.
Si bien la mecánica cuántica describe los eventos a nivel microscópico con mucha precisión, encuentra limitantes en el macrocosmos, especialmente en los objetos para los cuales la fuerza de la gravedad juega un papel.
Línea divisoria
Por ejemplo, la mecánica cuántica no puede describir el comportamiento de los planetas, un campo muy bien explicado por la teoría general de la relatividad. Sin embargo, la teoría de Einstein no puede describir correctamente los procesos a pequeña escala.
La existencia de estas “fronteras” ha generado una gran cantidad de disputas sobre dónde comienza y dónde termina la mecánica cuántica, si afecta el comportamiento de los objetos macroscópicos y si se puede encontrar una línea que separe el mundo del gato de Schrodinger y la manzana de Newton.
Por lo tanto, muchos físicos sueñan con combinar la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad para formar una cosmovisión coherente.
En el año 1967, el físico húngaro Eugene Wigner señaló por primera vez las limitaciones fundamentales de la mecánica cuántica, a través de un experimento mental llamado “otra paradoja”,
La física cuántica y el macro universo
Ahora, una dupla de físicos suizos han expandido las ideas de Wigner y utilizaron experimentos mentales para comprobar si es posible utilizar la física cuántica para describir el macro universo.
En su experimento, no participa uno, sino varios pares de observadores, uno de los cuales realiza un experimento cuántico, y sus “amigos” intentan adivinar los resultados de estas mediciones, conociendo una de las condiciones iniciales de los experimentos.
Para esto los investigadores crearon “copias” de los primeros experimentadores y sus instalaciones en sus laboratorios y hacen sus propias mediciones sobre ellos.
Habiendo descrito todas sus interacciones usando fórmulas construidas de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, los científicos analizaron qué resultados obtendrían esos pares de “experimentadores”.
Resultados contradictorios
En términos generales, en su experimento de pensamiento, los investigadores consideran un hipotético físico que examina un objeto mecánico cuántico y luego usan la mecánica cuántica para calcular lo que ese físico observará.
De acuerdo con nuestra visión del mundo actual, esta observación indirecta debería arrojar el mismo resultado que la observación directa, sin embargo, los resultados muestran que precisamente este no es el caso.
Los investigadores encontraron que la predicción de lo que el físico observará es exactamente lo contrario de lo que se mediría directamente, creando una situación paradójica.
En búsqueda de una explicación a esta conclusión desconcertante, los investigadores infieren que la mecánica cuántica aparentemente no es universalmente aplicable, como se pensaba anteriormente y, por lo tanto, no se puede aplicar a objetos grandes.
La otra explicación es que evidentemente la física adolece de una falta de hechos claros y que hay otras posibilidades además de lo que consideramos que es verdad.
Una solución inesperada
Para los autores del experimento, ambas interpretaciones resultan poco convincentes. Más bien creen que la paradoja se resolverá de otra manera.
En palabras de Renato Renner, investigador del instituto de Física Teórica del ETH de Suiza y coautor del experimento:
“Cuando miramos hacia atrás en la historia, en momentos como este, la solución suele provenir de una dirección inesperada. La teoría general de la relatividad, por ejemplo, que resolvió las contradicciones en la física newtoniana, se basa en la constatación de que el concepto de tiempo, tal como se entendía en aquel momento, era incorrecto.”
El trabajo ahora se centra en examinar si el experimento mental asume cosas que no deberían asumirse de esa forma y tal vez incluso habría que revisar nuestro concepto de espacio y tiempo una vez más.
Referencia: Quantum theory cannot consistently describe the use of itself. Nature Communications, 2018. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8