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Parte 1. La teoría cuántica y la consciencia

Capítulo 6. ¿Qué significa la teoría cuántica?

6.1. El problema de la interpretación

[Nota técnica: La ecuación fundamental que debe ser resuelta en la física cuántica es la ecuación de Schrödinger:

iħ ∂ψ/∂t=Ĥψ

Esta ecuación es explícitamente una ecuación diferencial de primer orden en el tiempo, pero es implícita de segundo orden en el espacio ya que Ĥ es de segundo orden en las derivadas espaciales. La ecuación describe cómo la función de onda de Schrödinger ψ se propaga en el tiempo y el espacio. Debe ser resuelta de manera explícita por ψ.]

En contraste con la física clásica, donde los resultados de una observación están implícitos en la propia teoría, la teoría cuántica requiere una interpretación para relacionar la teoría con una observación. Hay tres grandes categorías de interpretaciones.

  • 6.1.1. Interpretaciones puramente objetivas

    En la interpretación de las "variables ocultas", la ecuación de Schrödinger es correcta pero incompleta tal como está. En esta interpretación, la teoría cuántica debe ser complementada por la adición de las partículas clásicas, que siempre están presentes. Estas partículas se supone que tienen posiciones y velocidades definidas, pero se desconocen y por eso se llama variables ocultas. La función de onda no se interpreta como una función de probabilidad, sino como la fuente de una fuerza cuántica (también una variable oculta) que actúa sobre las partículas, además de las fuerzas clásicas del electromagnetismo y la gravedad. En su pura objetividad, esta interpretación es la más probable de la física clásica.

  • 6.1.2. Interpretaciones en parte objetivas y en parte subjetivas

    1. En la interpretación de Copenhague, la función de onda existe objetivamente antes de una observación. En el momento de la observación, la función de onda se colapsa para describir los resultados de la observación. En esta interpretación, la teoría cuántica es incorrecta o incompleta en su forma actual, ya que debe ser modificada para describir el fenómeno del colapso de la función de onda. Debido a que no se entiende el colapso, esto se llama a veces la escuela "calla y calcula", un término atribuido al físico estadounidense David Mermin, Physics Today, mayo de 2004, p. 10. Si la observación consciente se supone que es lo que colapsa la función de onda, esta interpretación es en parte subjetiva. Si algunas son todavía ambiguas, no estándar, el mecanismo objetivo colapsa la función de onda, esta interpretación es puramente objetiva.
    2. En la interpretación de los "mundos múltiples", la función de onda se supone que es primaria e inalterada por la observación. Sin embargo, en el momento de la observación, cada posibilidad en la función de onda se manifiesta en un mundo observado, por lo que hay tantos mundos observados como de posibilidades. Debido a que la ramificación requiere observación, esta interpretación es en parte subjetiva.
    3. En la interpretación de Christopher Fuchs, existe un sistema objetivo, pero no hay ninguna función de onda. Sin embargo, todo lo que sabemos sobre el sistema está en forma de creencias subjetivas.
  • 6.1.3. Interpretaciones puramente subjetivas

    Algunos físicos piensan que, si hay una realidad objetiva, no es descrita por la teoría cuántica. Ellos piensan que la teoría sólo se puede utilizar para calcular las probabilidades de los diferentes resultados posibles de una observación determinada. Para ellos, esta es la única interpretación que la teoría cuántica tiene. Esto puede llamarse una interpretación subjetiva, porque la función de onda sólo refleja nuestro conocimiento de una situación en lugar de describir una realidad objetiva.

6.2. La interpretación de las variables ocultas: una interpretación puramente objetiva

Una razón por la que abandonamos las partículas clásicas fue porque demostramos que no podían entrar a través de dos rendijas a la vez y producir interferencias, mientras que las ondas podían hacerlo (ver sección 4.1). Pero la interferencia es posible con las partículas clásicas si también está presente una onda. Una teoría que incluye a ambas es la teoría de las variables ocultas desarrollada por David Bohm (1917 - 1992) [brillante físico brasileño-americano no convencional que dejó los EE.UU. para no volver nunca después de figurar en 1949 en la lista negra del senador Joe McCarthy durante la histeria anticomunista, fue detenido y acusado de desacato al Congreso después de acogerse a la Quinta Enmienda y negarse a renunciar su marxismo, fue despedido de la Universidad de Princeton, y absuelto por el tribunal, pero perdió su ciudadanía estadounidense]. Este es el mejor desarrollado y más conocido de los modelos de variables ocultas. Este modelo es totalmente determinista y supone que las partículas son clásicas y están sujetas a las fuerzas clásicas (que son todas locales). Sin embargo, también están sujetas a una fuerza cuántica, que se deriva de una función de onda. [Para ser más exactos, hay un quantum potencial que se deriva de la función de onda, y la fuerza cuántica se deriva del potencial cuántico.] La función de onda ya no es una onda de probabilidad. Dado que se supone que las partículas son clásicas, sus posiciones y velocidades están siempre definidas, incluso antes de una observación. Contrariamente a la interpretación de Copenhague, la función de onda en la interpretación de las variables ocultas no es una descripción completa del sistema, porque las posiciones de las partículas son también necesarias. En su estado inicial, la función de onda especifica la distribución real de las partículas en el espacio, no sólo una probabilidad. El tiempo de desarrollo de la función de onda se describe por la ecuación de Schrödinger, como en la teoría cuántica ordinaria.

Aunque la función de onda tiene ahora una interpretación diferente, es matemáticamente idéntica a la de la interpretación de Copenhague y contiene todas las partes de las ondas, por ejemplo, las partes reflejadas y transmitidas, o las partes que van a través de las diferentes rendijas, incluso si ninguna de las partículas siguen esos caminos. (Una peculiaridad de la fuerza cuántica es que puede ser muy grande, aun cuando la función de onda es muy pequeña.) Ya que la función de onda, y por tanto la fuerza cuántica, depende de todas las partes del aparato experimental (por ejemplo, en un experimento de doble-rendija) así lo hace las trayectorias de las partículas, a pesar de que las trayectorias y los aparatos pueden estar muy distantes unos de otros. El resultado es que la fuerza cuántica de todas las partes del aparato actúa simultáneamente sobre todas las partículas - por lo tanto, es no-local.

Ya que las partículas en una interpretación de variables ocultas se supone que son clásicas, no hay colapso de la función de onda, y por lo tanto no es necesario introducir la consciencia en la interpretación. Por lo tanto, las teorías de las variables ocultas son compatibles con el materialismo científico (véase la sección 1.2). Son ejemplos de teorías "realistas", porque suponen que las partículas son partículas reales, no sólo ondas cuánticas.

Pregunta: Si la interpretación de las variables ocultas fuera correcta, ¿cómo se vería afectada su vida?

La teoría de Bohm no es la única teoría posible de las variables ocultas. Sin embargo, ya hemos visto que los experimentos de Aspect excluían a todas las teorías de las variables ocultas locales, mientras que los experimentos de Gröblacher excluían la mayoría de las teorías de las variables ocultas fueran locales o no (sección 4.3). Debido a estos experimentos, vamos a concluir que no es probable que las teorías de las variables ocultas describan la realidad.

6.3. La interpretación de Copenhague: una interpretación en parte objetiva y en parte subjetiva

En esta interpretación, antes de una observación no hay partículas, sólo una función de onda que es una descripción completa del sistema. Ninguna otra información sobre el sistema es posible. En el momento de la observación, la función de onda debe cambiar de una onda de probabilidad que incluye todas las posibilidades que existieron antes de la observación a una que describa sólo la posibilidad que es observada. Esto se llama reducción, o colapso, que no es explicado por la teoría. En esta interpretación, la función de onda es la única realidad externa y objetiva que existe antes de a una observación.

La interpretación de Copenhague se denomina así porque fue formulada en el instituto Niels Boro de Copenhague en los años 1920. Que la función de onda es la única realidad objetiva se resume en la declaración de Bohr, "No hay ningún mundo cuántico. Sólo hay una descripción cuántica abstracta" (citado en el libro de Nick Herbert, La Realidad Cuántica (1985) pág. 17), y en la declaración de John Archibald Wheeler (1911 - 2008, brillante físico teórico y cosmólogo americano que acuñó el término "agujeros negros"): "Ningún fenómeno elemental es un fenómeno real hasta que es un fenómeno observado" (citado en el libro de Herbert, pág. 18).

6.4. ¿Qué puede producir una observación en la interpretación de Copenhague?

(En esta y en las siguiente dos secciones, recurriremos bastante al Capítulo 11 del libro de Euan Squires, Conscious Mind in the Physical World, de 1990.) Mostraremos primero que cualquier sistema que es completamente descrito por la teoría cuántica no puede exhibir la reducción de la función de onda.

Para hacer esto de manera más eficaz, usaremos una notación simbólica que hará la descripción más concisa y precisa. No permita que esto le asuste - simplemente es una notación, no matemáticas superiores. La notación se referirá a un tipo particular de experimento con partículas que tienen espín (número cuántico que indica el sentido en el que gira una partícula sobre su eje). El espín de una partícula se relaciona con su rotación. Un análogo macroscópico es una peonza. Podemos decir que si la peonza gira normalmente en una superficie plana y lisa, el sentido del espín es hacia arriba (up). Si por alguna razón, la peonza se diera la vuelta y su espín fuera al revés (algunas peonzas lo hacen), podemos decir que el espín es hacia abajo (down). Las partículas con espín (como el electrón) pueden tener espín hacia arriba como hacia abajo.

Comenzamos con un experimento en que un electrón entrante está en una superposición de espín-up (estado +) y espín-down (estado -). Por superposición, queremos decir que la función de onda es una suma de dos términos, uno que describe el estado +, y otro que describe el estado - . La superposición suma todos los posibles estados del sistema. Éste es un ejemplo de lo que se llama un estado "puro". La notación que introducimos ahora se llama notación de Dirac o "bra-ket" (cor-chete). En lugar de escribir la función de onda simplemente como ψ como hicimos antes, la incluimos entre corchetes y escribimos |ψ>. Usamos el mismo tipo de notación para el estado + y el estado -, y se obtiene

| ψ> = α | +> + β | ->

Toda esta ecuación dice que el electrón es una función de onda que consiste en una superposición de un componente espín-up y un componente espín-down. Aquí | α |² es la probabilidad que una observación vería una partícula espín-up, y | β |² es la probabilidad que vería una partícula espín-down. (Éstos son escritos con signos de valor absolutos porque α y β son en general cantidades complejas. Sin embargo, no es necesario que nos preocupemos ahora por este detalle.)

Ahora enviamos este electrón a un aparato "Stern-Gerlach". Este contiene un campo magnético no uniforme que causa que el componente | +> de la función de onda sea ascendiente y el componente | -> descendiente. Por consiguiente, después de que el electrón pase a través del aparato, la ecuación de Schrödinger nos dice que se describe por la función de onda en estado puro

| ψ> = α | +, up> + β | -,down>

donde es obvio que | +, up> va hacia arriba y | -,down> hacia abajo. Esta función de onda no es arbitraria --dado el estado inicial de la función de onda y las características del aparato Stern-Gerlach, la ecuación de Schrödinger establece esta forma. Ahora enviamos el electrón a un detector, que indica "on" si el componente |+, up> es detectado y "off" si el componente |-,down> es detectado. (Las etiquetas "on" y "off" son completamente arbitrarias. También podrían llamarse por ejemplo "1" y "0".) Para tener esto claro, se muestra abajo un diagrama.

stern-gerlach1

Nosotros suponemos que el detector, como el resto del sistema, se describe por la ecuación de Schrödinger. Debemos incluir entonces los estados del detector en la función de onda, y el estado puro se vuelve

| ψ> = α | +,up,on> + β | -,down,off>

Esto lleva a una conclusión muy importante. Cualquier objeto en el sistema que puede describirse por la ecuación de Schrödinger debe ser incluido en la superposición de términos que describen el sistema. La ecuación de Schrödinger siempre convierte un estado puro en estado puro. Un estado puro de función de onda siempre será una superposición, que significa que hay una probabilidad de encontrar el sistema en cualquier estado.

La reducción, o colapso, de la función de onda requiere pasar de un estado puro que consiste en una superposición a un estado final que consiste en un único término porque la función de onda reducida debe describir el detector que estará en un estado o en otro, pero no en ambos. Por consiguiente, ningún objeto que pueda describirse por la ecuación de Schrödinger puede reducir la función de onda, es decir, hacer una observación.

6.5. La reducción de la función de onda en la interpretación de Copenhague; la dirección progresiva del tiempo

Ahora suponga que yo miro el detector y que yo también puedo describirme por la ecuación de Schrödinger. Se necesitan dos componentes para describirme, que llamaremos yo+ y yo-, con las obvias connotaciones. La función de onda final será el estado puro,

| ψ> = α | +,up,on,me+> + β | -,down,off,me->         (final de la función de onda)

Sin embargo, si yo soy consciente del estado final del detector, esta función de onda no puede describir el sistema combinado ya que yo sé que el detector está o en el estado "on" o en el estado "off". Algo ha colapsado efectivamente la función de onda de manera que sólo queda un término.

En la paradoja del gato de Schrödinger de la Sección 4.2, observo el gato en el estado vivo o en el estado muerto, no ambos. Si la consciencia colapsa la función de onda, es mi consciencia o la del gato quien lo hace. Es una pregunta metafísica cuál de las dos consciencias es porque lo que veo cuando abro la caja será exactamente lo mismo en ambos casos.

Como la mayoría de los físicos son materialistas y creen que la consciencia es a lo sumo un epifenómeno, no les gusta admitir que la consciencia puede colapsar la función de onda ya que un epifenómeno puede no tener el poder de mediación. En cambio, prefieren pensar que algún mecanismo físico tal como la decoherencia descrita en la Sección 6.7 causa el colapso. Sin embargo, la decoherencia no describe el colapso. Sólo explica la desaparición de la interferencia entre los dos términos de la función de onda.

En la interpretación de Copenhague, la reducción de la función de onda define la dirección hacia delante del tiempo porque el estado reducido es irreversible. Esto es verdad para ambos sistemas microscópico y macroscópico. Recuerde de la Sección 2.3 que, en la física clásica, la segunda ley de la termodinámica determinaba la dirección hacia delante del tiempo porque los procesos naturales macroscópicos son estadísticamente irreversibles. En la física clásica, la irreversibilidad es una propiedad de un sistema sea o no observado, mientras que en la interpretación ortodoxa, la irreversibilidad es un resultado de la observación misma.

6.6. No-localidad en la interpretación de Copenhague

En esta sección, adoptaremos la interpretación de Copenhague. Supongamos que tenemos un experimento Stern-Gerlach con dos detectores en lugar de uno, como se muestra en la figura de abajo. Un detector está configurado para registrar la parte |+,up> de la de la función de onda, y el otro está configurado para registrar la parte |-,down>. Los detectores pueden estar arbitrariamente alejados. En el momento en que la función de onda colapsa, ¿Qué impide a ambos detectores registrar el electrón simultáneamente? Este ejemplo muestra que ningún proceso local puede colapsar la función de onda porque tales procesos no pueden impedir las simultáneas coincidencias entre los detectores. Por consiguiente, debemos concluir que el colapso de la función de onda no puede producirse por cualquier proceso físico conocido (que son todos locales). (Este resultado también puede inferirse de los experimentos de Bell-Aspect, ver la Sección 4.3.). Como la función de onda colapsa sobre todas las partes del espacio simultáneamente, es intrínsecamente un fenómeno no-local. Así, cualquier interpretación de la teoría cuántica que requiere el colapso de la función de onda no es consistente con una teoría local de la realidad, como las filosofías del materialismo o cientifismo (ver Sección 1.2).

stern-gerlach2

Ahora suponga que hay dos observadores, usted y yo (vea la figura de abajo), de manera que usted observa el estado |-,down> mientras al mismo tiempo yo observo el estado |+,up>. Entonces cuando yo observo mi detector para registrar "on", usted debe observar su detector para registrar "off" porque sólo hay un electrón. Así, si la consciencia colapsa la función de onda, debe ser la misma consciencia la que colapsa en ambos detectores. Por consiguiente, sólo puede haber una consciencia y debe ser no-local.

stern-gerlach3

Esta conclusión puede ilustrarse por un ejemplo mucho más simple que el experimento descrito anteriormente. Nosotros todavía supondremos que un objeto es representado por una función de onda anterior a una observación. Ahora suponga que dos observadores hacen observaciones simultáneas del mismo objeto cuyo color es desconocido antes de la observación. En este caso todos los posibles colores deben representarse en la función de onda del objeto antes de que sea observado. Entonces ¿por qué ambos observadores observan el mismo color en lugar de que cada observador observe, por ejemplo, un objeto rojo y el otro observe un objeto azul? Si la consciencia colapsa la función de onda, la respuesta debe ser que la consciencia de ambos observadores es la misma consciencia. Así, la consciencia de todos los observadores sensibles es la misma consciencia universal no-local.

Si la función de onda se considera objetivamente real y la observación se considera subjetiva, la interpretación de Copenhague es un ejemplo moderno del dualismo cartesiano (ver Sección 1.3).

Problema: Supongamos que usted vive en la Nave Estelar Enterprise y yo vivo en la tierra a 4 años luz de distancia. Al comunicarnos entre nosotros mediante señales de láser de gran alcance, hemos decidido hacer observaciones simultáneas en la fecha estelar 2200.0 para buscar una única molécula de hidrógeno que conocemos a partir de mediciones anteriores (no preguntes) que procede de la supernova tipo 1C 2199K. No sabemos si seremos capaces de observarla, pero si lo hacemos, sólo uno de nosotros será capaz de hacerlo ya que la función de onda representa sólo a esa molécula de hidrógeno.

La función de onda de la molécula de hidrógeno se extiende por todo el espacio y representa a una molécula que podría estar en cualquier lugar en el espacio. Si la molécula es observada, la interpretación de Copenhague dice que la función de onda se colapsa inmediatamente en una que puede ser observada. Esto significa que la función de onda se encuentra circunscrita a una pequeña región del espacio cercana a usted o yo, pero no a ambos.

Durante nuestra observación, no hay tiempo para cualquier tipo de señal que pase de usted a mí ni de mí a usted. La propia función de onda no predice quién de nosotros observará la molécula. Sólo predice que hay una cierta probabilidad de que usted la vea y una cierta probabilidad de que yo la vea. ¿Por qué no podemos observar la molécula a la vez? (No diga que es porque sólo hay una molécula - no hay ninguna molécula en absoluto hasta que es observada. Hasta entonces, sólo hay una función de onda.)

Consideremos ahora el experimento de Stern-Gerlach, pero sin hacer referencia a la teoría cuántica. En este caso, no existe una función de onda antes de la observación. Es evidente ahora que la consciencia de los observadores debe ser la consciencia universal, si los dos observadores ven el mismo objeto. Así, siempre que supongamos que los objetos sólo aparecen como imágenes mentales, no como objetos que existen independientemente, la consciencia de los observadores individuales debe ser la consciencia universal. Por supuesto, en este ejemplo, incluso los propios observadores deben ser imágenes mentales.

En la vida cotidiana, pensamos que los diferentes observadores ven el mismo objeto porque los objetos están objetivamente presentes. Así, nosotros somos inconscientes de que la consciencia universal es la única consciencia que está operando.

Pregunta: Suponga que no hay realidad objetiva. Usted ve un objeto rojo y yo veo un objeto verde. ¿Cuál es una posible soluciíon a este conflicto?

Pregunta: ¿Hay alguna manera de que pueda ser cierta la interpretación de Copenhague?

6.7. La interpretación de los mundos múltiples (universos paralelos): Una interpretación parcialmente objetiva y parcialmente subjetiva.

Esta interpretación fue inventada por Hugh Everett (1930-1982) en 1957 como una teoría que no necesitaría el colapso de la función de onda.

Nota biográfica: Hugh Everett publicó su teoría de los mundos múltiples como tesis de su doctorado en la Universidad de Princeton en John Wheeler. En 1959, su teoría fue despreciada por Neils Bohr (que estaba aferrado a la interpretación de Copenhague), pero por ese entonces Everett ya había dejado la física para unirse al Pentágono para trabajar en la investigación matemática de la política de armas. Más tarde cofundó varias empresas, que continuaron realizando estudios de armas para los militares. Promovió el uso de la teoría del juego en la política de armas, y ayudó a crear la política de la Destrucción Mutua Asegurada (MAD) para evitar que los EE.UU. lancen una guerra nuclear preventiva contra la URSS y China, que él había calculado daría lugar a una pérdida inaceptable de vidas.

La teoría de los mundos múltiples fue posteriormente adoptada por los cosmólogos para describir el origen del universo. Según la cosmología, el universo explotó desde un punto en el momento del big-bang, hace aproximadamente 14 mil millones años. Al principio, el universo era tan pequeño y su densidad tan elevada que sus fuerzas gravitatorias eran enormemente altas. En tales condiciones, la gravedad no podía tratarse clásicamente así que debía describirse por la mecánica cuántica. Aunque todavía no tenemos ninguna teoría cuántica de la gravedad, los físicos creen que el origen del universo debe describirse por una función de onda. Por definición, en este caso, no puede haber ningún observador externo. Sin embargo, no puede haber colapso de la función de onda, y se supone que la teoría cuántica es correcta sin ningunas correcciones o añadidos.

Miremos ahora el experimento de Stern-Gerlach a la luz de la interpretación de los mundos múltiples. Volvamos a la función de onda que describe mi observación del detector:

| ψ> = α | +,up,on,yo> + β | -,down,off,yo>

No puede haber ahora ninguna reducción de la función de onda. Ambas condiciones deben describir la realidad. La interpretación de los mundos múltiples dice que en el momento de una observación, el mundo se escinde, o se bifurca, y que ambas bifurcaciones continúan después de la observación. Hay un yo en ambas bifurcaciones. Esta interpretación mantiene que en cada bifurcación, el yo en esa bifurcación es consciente sólo de la observación que hizo. Ya que en mi mundo yo soy consciente sólo de un resultado, yo existo sólo en mi bifurcación. En la otra bifurcación, el otro yo es consciente del otro resultado. Las dos bifurcaciones no se comunican entre sí, así que los dos yoes son inconscientes uno del otro.

Nota técnica: Supongamos que todo esto es verdad, ¿cuál es entonces la interpretación de αy de β? La interpretación probabilística de la teoría cuántica dice que |α|² y |β|² son las probabilidades estadísticas de cada resultado. Estas probabilidades sólo pueden medirse haciendo muchas observaciones en sistemas idénticos. ¿Qué puede significar aquí cuándo sólo tenemos un sistema (el universo)?   Bryce S. de Witt en 1970 propuso la siguiente interpretación. En la primera prueba de tal experimento, ambas bifurcaciones resultan de la observación. Si ahora yo hago muchas observaciones con mi aparato en mi bifurcación, calcularé probabilidades que estén de acuerdo con |α|² y |β|². A cada observación, habrá otra bifurcación que tendrá como resultado este yo que está en mi bifurcación y otro yo que está en otra bifurcación. Si cada uno de estos otros yoes continúa las observaciones, también calculará probabilidades que estén de acuerdo con |α|² y |β|².

Teóricos cuánticos (véase, por ejemplo, Maximiliano Schlosshauer, Kristian Camilleri, http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0804/0804.1609v1.pdf) se han dado cuenta de que la ecuación. 1 no es una descripción realista de la situación porque omite los enredamientos entre los dos términos de la derecha y los términos que describen el entorno, incluyendo las moléculas del aire, aparatos de física, fotones, y el resto del universo. Cuando estas interacciones están incluidas, el sistema produce decoherencia y la interferencia entre los dos términos desaparece. Sin interferencias, los términos que describen los objetos macroscópicos (el detector y yo) llegan a ser similares a una representación clásica de los objetos macroscópicos, excepto que los términos todavía se refieren a funciones de onda en lugar de las posiciones, velocidades y orientaciones. También, porque no ha habido ningún colapso, todos los términos permanecen presentes y todos ellos contienen interacciones con el resto del universo. Por lo tanto, cada término representa todo un universo que es muy sutilmente diferente del universo representado por el otro término. En este sentido, la teoría es en realidad una teoría de los mundos múltiples.

Es fácil ver que el número de bifurcaciones prolifera rápidamente mientras continúan las observaciones. Además, más observaciones en más tipos de sistemas producirán no sólo dos bifurcaciones, sino muchas más, tantas como permita la ecuación de Schrödinger. De hecho, el número de bifurcaciones en cada observación es normalmente infinito. También, como la teoría de Copenhague, la teoría de los mundos múltiples es no-local porque todas las partes de una bifurcación entera (mundo) se materializa simultáneamente.

Mientras la interpretación de los mundos múltiples es muy económica por lo que se refiere al número de conceptos requeridos en la teoría, es extremadamente extravagante por lo que se refiere a la complejidad del mundo que describe. Además, la existencia de las otras bifurcaciones es intrínsecamente inverificable – ellas se plantean como hipótesis meramente para conservar las matemáticas de la teoría cuántica. Son estas características lo que mayoría de los físicos encuentran difícil de aceptar.

Pregunta: ¿Hay alguna manera de que la interpretación de los mundos múltiples pueda ser cierta?

Universo paralelo

6.8. La semejanza entre la interpretación de Copenhague y la interpretación de los mundos múltiples

En la interpretación de los mundos múltiples, después de una bifurcación, yo estoy sólo en mi bifurcación, y observo sólo mi bifurcación. En lo que a mi concierne, las otras bifurcaciones no están materializadas. La ventaja de los mundos múltiples es que las bifurcaciones no-observadas pueden describirse aún por funciones de onda aunque no sean observadas. Así, la teoría cuántica no necesita ningún mecanismo de reducción misterioso para deshacerse de las funciones de onda no-observadas, aunque se necesita algún mecanismo misterioso para materializar mi bifurcación. Los cosmólogos creen que este mecanismo misterioso podría ser la consciencia epifenoménica que surgió después de que la función de onda evolucionara a mayor complejidad (esto supone que el espacio-tiempo es objetivamente real). Si estipulamos que las bifurcaciones no-observadas no se materializan, las interpretaciones de Copenhague y de los mundos múltiples son muy similares, y para nuestros propósitos pueden considerarse equivalentes.

6.9. Las asombrosas implicaciones de la no-localidad de la consciencia

En la Sección 6.5, vimos que todos los sistemas cuánticos son no-locales, no sólo los de los experimentos de Aspect y Gröblacher descritos en la Sección 4.3. La interpretación de Copenhague incluye las observaciones, pero no contiene ningún mecanismo físico para la función de onda no-local. La teoría de las variable ocultas es intrínsecamente no-local debido a la fuerza cuántica no-local, pero no incluye las observaciones. La teoría de los mundos múltiples incluye las observaciones, pero su explicación para la no-localidad es que la función de onda, que es puramente matemática, no un objeto físico, es no-local. Por lo tanto, la física no tiene explicación alguna para la no-localidad de la observación. (Esto nos recuerda al teorema de Gödel, que tratamos en la Sección 5.6) Debemos empezar ahora a cuestionarnos nuestras suposiciones sobre la realidad del espacio y del tiempo. Hablaremos más sobre este tema en la Sección 7.1 y el Capítulo 12.

Cuando vimos en las Secciones 6.4 y 6.5, si es la consciencia lo que colapsa la función de onda (o que materializa una bifurcación como vimos en la Sección 6.7), entonces la consciencia debe ser no-física. Si es la consciencia universal no-local, nos enfrentamos con algunas otras conclusiones de gran alcance. Lo que dos observadores individuales ven está determinado por la consciencia universal, no por algún tipo de consciencia individual que pudiera existir. Esto se aplica a todas nuestras percepciones sensoriales sin excepción. Ya que todo lo que nosotros percibimos está determinado por la consciencia universal, no tiene ningún sentido decir que hay un mundo material independiente de la consciencia. Así el dualismo mente-materia está descartado.

Es sólo un pequeño paso suponer eso ahora, si todas nuestras percepciones sensoriales están determinadas por la consciencia universal, entonces también lo están todos nuestros pensamientos y sentimientos porque no hay ninguna diferencia intrínseca entre ellos (como veremos en los Capítulos 9 y 23 ). Si todas las experiencias están determinadas por la consciencia universal, entonces debemos concluir que nada de lo que consideramos como "nuestro" en nuestra vida como individuos es de verdad nuestro. Si todo fluye de la consciencia universal, "nuestras" vidas no son en absoluto nuestras vidas sino que son vidas de la consciencia universal. "Mi" consciencia realmente no puede ser mía, ni tampoco puede haber libre albedrío si ninguno de "mis" pensamientos es mío. Incluso el pensamiento de que yo existo no es mío. Con estas asombrosas conclusiones, nos vemos obligados a hacer las preguntas, "¿Existo realmente?", y, "¿Qué soy, realmente?" Consideraremos más tarde estas preguntas en el curso.

Pregunta: ¿Si usted realmente supiera que es la consciencia no-local universal, aún sufriría?

6.10. La interpretación de Christopher Fuchs; una interpretación mínimamente objetiva, mayormente subjetiva.

Christopher Fuchs (http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1003/1003.5209v1.pdf) está iniciando la exploración de una interpretación que no contiene ninguna función de onda en absoluto. Las probabilidades cuánticas se interpretan como probabilidades bayesianas, que son mediciones de estados de creencias, en contraste con el caso más común de probabilidades cuánticas como mediciones de las propiedades físicas de un sistema. Las probabilidades bayesianas se calculan como actualizaciones de probabilidades previas utilizando un conjunto estándar de procedimientos y fórmulas (http://en.wikipedia.org/wiki/Bayesian_probability). Fuchs ha dado a estas fórmulas una interpretación cuántica.

Sin las funciones de onda, la mecánica cuántica no tiene problemas o paradojas de no-localidad, colapso, o ramificación. Esto, quizás, es el argumento más fuerte para una interpretación subjetiva.

Nota histórica: el matemático británico y ministro presbiteriano Thomas Bayes (1702-1761) demostró el caso especial, conocido como el teorema de Bayes, del más general "principio de la razón insuficiente" del matemático y astrónomo francés Pierre-Simon Laplace (1749 - 1827).

6.11. La interpretación puramente subjetiva

En física, la realidad objetiva se define como aquella que existe tanto si está siendo observada como si no. Un problema fundamental con esta definición es que nunca puede ser verificada mediante la observación porque todas nuestras observaciones, sin excepción, son puramente subjetivas y nunca pueden ir más allá de la mente (ver Sección 1.1).

La física clásica se supone que describe la realidad objetiva tal como es (ver Sección 2.2). Existe un amplio acuerdo entre los físicos de lo que es la realidad clásica objetiva. Sin embargo, la teoría cuántica es puramente matemática y requiere una interpretación que se relaciona con alguna forma de realidad (véase la Sección 6.1.). La mayoría de las interpretaciones se refieren a la teoría de algún tipo de realidad objetiva, incluso si la realidad consiste sólo de estados cerebrales objetivamente reales. Puesto que hay muchas interpretaciones y por lo tanto muchas realidades objetivas, ¿cómo vamos a saber cuál es la correcta?

Como vimos en la Sección 4.1, la interferencia sugiere que las ondas físicas están interfiriendo, estén o no identificadas con la función de onda. Identificarlas con la función de onda es tentador porque producen el mismo modelo de interferencia que la función de onda produciría si fuera un objeto físico. Sin embargo, esto nos lleva a la no-localidad no-física, colapso, o bifurcación. Quizás este dilema es la manera de la Naturaleza de insinuarnos que no hay tal cosa como una realidad física externa.

En la Sección 6.1.3, hemos mencionado la posibilidad de que la función de onda no es una onda física, sino sólo una herramienta para el cálculo de las probabilidades para ciertos eventos específicos que deben observarse. Si esto es así, no hay onda cuántica externa, ya sea antes o después de una observación. Dado que la función de onda sólo refleja el conocimiento de una situación y nada más, podemos llamar a esto una interpretación epistemológica.

Unos cuantos físicos sostienen este punto de vista porque evita todos los problemas de la no-localidad, el colapso y la bifurcación ("Quantum Theory Needs No 'Interpretation'" por Christopher Fuchs y Asher Peres, Physics Today, Marzo de 2000, Pág.70, y "Letters", en Physics Today, Septiembre de 2000, Pág. 11). Otro punto de vista, expuesto por David Mermin, "What’s Bad About This Habit", Physics Today, Mayo 2009, p.8, declara que todas nuestras terorías representan sólo nuestro estado de conocimiento, pero no necesitan describir la realidad como es. Estos físicos no niegan la posibilidad de la existencia de una realidad externa independiente de la que percibe un observador, pero no declaran cual sería su relevancia.

Es fundamental para la asunción de una realidad objetiva, es la suposición de lo que existe el espacio-tiempo. En la teoría cuántica, el espacio-tiempo es el contexto de absoluta e inmutable en el que todo sucede. En la relatividad general (teoría de la gravedad, ver Sección 2.6), espacio, tiempo, materia y energía, dependen el uno del otro y son el contenido de la teoría. Las dos teorías son incompatibles porque el contexto no es absoluta contenido relativo. Por lo tanto, una teoría unificada de la gravedad cuántica no ha sido encontrada y que probablemente no se encontrará a menos que el contexto y el contenido de alguna manera se pueden conciliar. Una manera de resolver esta incompatibilidad es ver que el espacio-tiempo es puramente subjetivo y no objetivo (véase la Sección 12.1). Si el espacio-tiempo es un concepto en la mente más que el contexto de la mente, entonces la realidad objetiva es también un concepto, porque la separación entre los objetos que se producen en el espacio-tiempo. Este punto de vista es consistente con la enseñanza de la no-dualidad, en el que la separación es conceptual, no es real (véase el Capítulo 9).

Una interpretación subjetiva de la teoría cuántica relacionaría la teoría con los estados de la mente (no con los estados del cerebro) y por consiguiente evitaría los problemas de la realidad objetiva. Estaría relacionada con la filosofía del idealismo, la filosofía de que todo es consciencia y no hay nada más que consciencia (ver Sección 1.4), pero no es equivalente a ella, porque la interpretación subjetiva no tiene nada que decir sobre la consciencia pura. Una interpretación subjetiva sería una interpretación epistemológica, es decir, una interpretación en términos de conocimiento subjetivo, mientras que todas las demás interpretaciones son ontológicas, es decir, son teorías de la existencia objetiva. La interpretación de Christopher Fuchs y otros (ver Sección 6.10) es sólo en parte subjetiva, ya que se supone que hay un sistema cuántico objetivo a pesar de que todo lo que podemos saber sobre él es subjetivo. El único físico en funciones que conozco que dice que el universo es puramente mental es Richard Conn Henry (http://www.newdualism.org/papers/R.Henry/436029a.html).

Incluso si no hay una realidad objetiva puede haber otras mentes. Al igual que con la realidad objetiva, no podemos demostrar objetivamente que existen otras mentes porque el contenido de ellas (pensamientos, sentimientos, emociones, sensaciones corporales, percepciones) no son directamente percibidas por nosotros. Nosotros sólo podemos inferir o intuir que existen.

Normalmente suponemos que hay al menos dos mentes, la mía y la tuya. Entonces, ¿cómo se comunican nuestras mentes? En ausencia de la realidad objetiva, no puede haber ningún mecanismo físico para la comunicación, así que podemos decir que si las mentes pueden comunicarse entre sí, no pueden estar verdaderamente separadas una de otra. Además, la comunicación requiere de un lenguaje - pero el lenguaje que utilizamos es el de la realidad objetiva. Así que, incluso en la interpretación subjetiva, ¡usamos el lenguaje objetivo! Esto requiere un acuerdo sobre las definiciones de los "objetos" observados, la comparación de las observaciones, y el acuerdo sobre los resultados de las observaciones (véase la Sección 1.1).

No podemos probar la existencia de una realidad objetiva externa, porque todas nuestras experiencias son puramente subjetivas y pueden ser explicadas en términos puramente subjetivos sin invocar el concepto de una realidad objetiva. Suponiendo que no hay una realidad externa, nuestros conceptos de la naturaleza están limitados por el tipo de experimentos que hacemos y por el tipo de teoría que usamos para interpretarlos. Nuestra imagen actual del mundo microscópico como un conjunto de átomos, moléculas y partículas elementales está determinada de una manera esencial por estos límites. Radicalmente diferentes tipos de experimentos y teorías podrían producir una clase radicalmente diferente de imagen.

Las tres clases generales de interpretación de la teoría cuántica son los siguientes:

  1. Puramente objetiva. En la física clásica, esto sería una interpretación puramente materialista. En la física cuántica, podría ser una interpretación de las variables ocultas, o una interpretación de los mundos múltiples cuando no hay observadores, como en el origen del universo. Si la consciencia existe, es un epifenómeno del mundo material y no tiene ninguna mediación. El mundo material determina todas nuestras experiencias.
  2. Parte objetiva y parte subjetiva. Clásicamente, esta sería una interpretación dualista cartesiana, o cuerpo/mente. En la física cuántica, podría ser una interpretación de Copenhague, si la consciencia colapsa la función de onda, o una interpretación de los mundos múltiples, si la consciencia provoca una bifurcación. En ambos casos, es la consciencia la que manifiesta el mundo material.
  3. Puramente subjetiva. Clásicamente, esta sería una interpretación idealista, como la de Platón o de Berkeley. En la física cuántica, una interpretación puramente subjetiva no necesita tener una función de onda, pero si la tuviera, la función de onda sería puramente una herramienta para calcular la probabilidad de que una experiencia subjetiva podría ocurrir.

Pregunta: ¿Cómo sería su vida diferente si cada una de las tres diferentes interpretaciones fuera cierta?

6.12. ¡La física es el estudio de la mente!

Como ya comentamos en la Sección 1.1, ya que toda nuestra experiencia es subjetiva, es evidente que la existencia de una realidad externa nunca puede ser probada ni refutada por lo que sólo puede ser una hipótesis metafísica. Por otra parte, si la realidad objetiva no puede ser observada, no puede afectar a ninguna observación. Por lo tanto, el concepto de una realidad externa es a la vez insostenible e injustificado. Sin embargo, a pesar de que una realidad externa puede en sí misma no tener ningún efecto, el concepto de ella ciertamente sí puede. De hecho, en el Capítulo 9 veremos que es este concepto el que causa todo el sufrimiento que hay.

Es irónico pensar que el estudio cuidadoso, minucioso, empírico y teórico de la realidad física externa, que es lo que llamamos física, ¡podría llevar a la conclusión de que no hay tal realidad! ¡Parece que la hipótesis de la realidad externa contiene las semillas de su propia destrucción! Lo que los físicos realmente hacen es estudiar sus propias mentes, ya que es el único lugar donde los objetos están presentes. Quizás el dominio de la física algún día cambie de la objetividad a la subjetividad, y los físicos comenzarán a aceptar a los sabios como amigos en lugar de verlos con desconfianza.

Preguntas: Suponiendo que no hay más consciencia que la consciencia universal no-local, ¿cuál podría ser la definición de la mente? Si deducimos que hay tales cosas como mentes diferentes, ¿cuál es la base de esta deducción? ¿Por qué parece tan convincente? ¿Sería la hipótesis de una realidad objetiva tan convincente? Si es así, ¿por qué? Si no, ¿por qué no?

Ejercicio: Sea consciente de su sentido de conciencia. ¿Es un pensamiento o sentimiento, o ninguno de ellos? ¿Puede estar presente sin pensamientos o sentimientos? ¿Pueden los pensamientos o sentimientos estar presentes sin ella? ¡Mire hacia adentro y use su intuición!

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