jueves, 29 de marzo de 2012

La Realidad Cuántica


Podríamos decir que para empezar a entender la física cuántica, es posible que uno tenga que vestirse de torero -con el típico traje de luces- o las alas de la capa de Superman porque echar una mirada, incluso de forma superficial, al vasto reino de la física cuántica requiere muchas luces encendidas y unas alas que te permitan despegarte de la realidad a la que tan acostumbrados estamos.

 Hace unos años salió a la gran pantalla la película ¿Y, tu qué Sabes? y me causó una conmoción de júbilo, excitación, sorpresa y agradecimiento. En España no llegó a calar y o bien pasó inadvertida para la mayoría o bien los que si la vieron pensaron que era algo así como un mal chiste; aburrida y despampanante, sin mucho donde coger y aplicar a la vida diaria. Por aquel entonces investigué un poco en la web y encontré multitud de foros y blogs sobre la película que se habían creado en USA como consecuencia del impacto que creó en el país. He encontrado una buen artículo sobre la cuántica basado en la película. Es suficientemente explicativo que no necesita mas preludio.

¿Qué nos dice la física cuántica acerca de la naturaleza de la realidad?
¿Qué nos dice acerca de la naturaleza de la conciencia?
¿Es esto significativo para nuestra vida y cómo?
La película ¿Y tú, qué sabes? nos invita a esforzar a nuestras mentes entorno a los sorprendentes descubrimientos de la física cuántica y a considerar la posibilidad de que las cosas no son como aparentan ser. De hecho, según la física cuántica, las cosas ni siquiera son “cosas”, sino mas bien posibilidades. Según el físico Amit Goswami, “aún el mundo material alrededor nuestro -las sillas, las mesas, los cuartos, la alfombra, etc.- todos estos no son sino posibles movimientos de la conciencia. ¿Qué entendemos con esto?"

“El que no se sienta golpeado al cruzarse por primera vez con la teoría cuántica, no puede haberla comprendido”, dice el pionera de la física cuántica Niels Bohr.

Antes de poder considerar las implicaciones de la mecánica cuántica, asegurémonos de que entendemos la teoría.


¿QUÉ ES LA MECÁNICA CUÁNTICA?

La mecánica cuántica, el último desarrollo en la búsqueda científica para entender la naturaleza de la realidad física, es una descripción matemática precisa del comportamiento de partículas fundamentales. Por 70 años ha prevalecido como descripción científica de la realidad física. Hasta ahora todas sus predicciones experimentales han sido confirmadas con asombrosos grados de exactitud. Para apreciar por qué la mecánica cuántica continúa asombrando a los científicos, hay que entender un poco acerca del desarrollo histórico de las teorías físicas.

Teniendo en cuenta que esta breve reseña simplifica muchísimo su muy rica y vieja historia, podemos considerar que la física, como una ciencia, nació cuando Isaac Newton y otros descubrieron que las matemáticas podían describir el mundo observado de manera exacta. La visión Newtoniana de la física se conoce hoy como física clásica; en esencia, la física clásica es un formalismo matemático del sentido común. Hace cuatro suposiciones básicas acerca de la trama de la realidad que corresponde en cierta medida a la forma en que el mundo aparece antes nuestros sentidos. Estas suposiciones son la realidad, la localidad, la causalidad y la continuidad.

La realidad se refiere a la suposición de que el mundo físico es objetivamente real. Es decir, el mundo existe independientemente de que alguien lo esté observando y se vuelve evidente que el espacio y el tiempo existen en una forma fija, absoluta. La localidad se refiere a la idea de que la única forma que los objetos pueden ser influenciados es a través del contacto directo. En otros palabras, la acción no inmediata en una distancia es prohibida. La causalidad da por supuesto que la línea del tiempo apunta sólo en una dirección, estableciendo así que la secuencia de causa y efecto sólo puede darse en ese orden. La continuidad da por supuesto que no hay discontinuos en la naturaleza y que el espacio y el tiempo no presentan alteraciones.

La física clásica se desarrolló rápidamente con estas suposiciones, y las formas clásicas referentes al mundo son todavía suficientes para explicar segmentos grandes del mundo observable, incluyendo la química, la biología y las neurociencias. La física clásica funciona para la mayor parte de las cosas a escala humana. Es el sentido común.



LA CIENCIA EXTRAÑA

Pero no describe el comportamiento de todos los resultados observables, en particular la forma en que funciona la luz -y en general, el electromagnetismo-. Dependiendo de cómo se mida, la luz puede exhibir propiedades de partículas o de ondas. 

 Las partículas son como bolas de billar. Son objetos separados con posiciones específicas en el espacio y son duros en el sentido que si son arrojados contra otro con gran fuerza, tienden a aniquilarse uno al otro acompañados por un deslumbre despliegue de energía.

En contraste, las ondas son como ondulaciones en agua. No están localizadas pero se expanden, y son suaves y pueden interactuar sin destruirse la una a la otra. Las características del tipo onda dieron lugar a la idea de superposición cuántica, que significa que el objeto es una combinación de todos los estados posibles. Esta condición combinada e indeterminada difiere de la de los objetos con los que estamos familiarizados. Los objetos cotidianos existen sólo en estados definidos. Los estados combinados pueden incluir a muchos objetos, que coexisten, todos juntos entremezclados.

¿Cómo es posible que la trama de la realidad sean ambas, ondas y partículas al mismo tiempo? En las primeras décadas del siglo veinte, una teoría nueva, Mecánica Cuántica, fue desarrollada para explicar la naturaleza onda-partícula de la luz y la materia. Esta teoría no era solo aplicable a la descripción de la naturaleza de la realidad física en sí. La Teoría de la Relatividad de Einstein también alteró la visión Newtoniana de la trama de la realidad, mostrando que los conceptos de masa, energía espacio y tiempo son relativos. La relatividad no es solo aplicable al campo cosmológico o a los objetos que se desplazan a velocidades de la luz, sino también a la estructura básica de la trama de la realidad. Resumiendo, la física moderna nos dice que el mundo del sentido común sólo revela una porción especial y limitada de una trama de la realidad mucho mas grande y extraña. Veamos algunos supuestos cuánticos:

Coexistencia Onda-Partícula

Los electrones pueden comportarse como partículas y como ondas a la vez. Como ondas, los electrones no tiene posición precisa sino que existen como “campos de probabilidad”. Como partículas el campo de probabilidad se colapsa formando un objeto sólida en un tiempo y espacio en particular. Los electrones en tanto no sean medidos ni observados se comportan de una manera diferente que si son observados. Cuando no son observados, los electrones son ondas. Cuando son observados, se convierten en partículas. El mundo está, en último término, construido por partículas elementales que presentan este curioso comportamiento.

¿Quién o qué es el observados que determina la posición de la partícula?

¿Existe un observador esencial?

¿Podemos ser conscientes de ese observador?

¿Qué vería usted si mirara a través de los ojos del observador esencial?





PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG

En la física clásica, todos los atributos de un objeto son en principio accesibles a la medición. Esto no es así en la física cuántica. Pueden medirse con precisión las propiedades de un solo electrón, pero no sin producir imprecisión en algún otro atributo cuántico. Las propiedades cuánticas siempre aparecen en “pares conjugados”. Cuando dos propiedades tienen esta relación especial, es imposible conocer con plena precisión, sobre ambas a la vez. El Principio de Incertidumbre de Heisenberg , también conocido como indeterminabilidad, dice que si se mide con exactitud la posición de una partícula, se debe sacrificar el conocimiento preciso de su momentum y viceversa.

¿Cómo estamos afectados por las observaciones de otros?

¿Afecta cada observador el mundo de la misma forma?

¿Qué causa las diferencias?


EL TEOREMA DE BELL Y LA NO-LOCABILIDAD

“La realidad local” es la realidad que se rige por las leyes de la física clásica. En una realidad local, las influencias no pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz. En 1964, el físico John Stewart Bell demostró que cualquier modelo de la realidad compatible con la teoría cuántica debe de ser no local. Para que la física cuántica funcione, debe de viajar no sólo más rápido que la luz, sino en forma instantánea. La no-locabilidad sugiere que todo en el universo está conectado por información que puede aparecer en cualquier otra parte instantáneamente.

¿Si todo en el universo puede comunicarse instantáneamente con todo lo demás, qué establece la información que recibimos?

¿Cúales son las implicaciones de la no-locabilidad en cuanto a la forma en que conocemos el mundo?

¿Cómo cambiaría esto nuestras vidas?

Las teorías sistemáticamente desafiaron todas las suposiciones de la física clásica: La Realidad se desvaneció como la sonrisa del gato de Cheshire pues ahora sabemos que las propiedades fundamentales del mundo físico no son fijas; el mundo cambia de manera sutil según como queramos observarlo. Los objetos que encontramos en la vida cotidiana no siempre exhiben los efectos cuánticos obvios ya que la extrañeza del mundo microscópico es efectivamente alterada mediante innumerables interacciones con el entorno. Ciertamente, las descripciones clásicas de la naturaleza son a menudo suficientes para los propósitos mundanos. Pero esas descripciones son una aproximación a un mundo cuántico mas fundamental, dejando abierta la posibilidad de que algunos aspectos de la observación pueden persistir sutilmente aún dentro de los campos clásicos. La localidad fue reemplazada por la no localidad, la idea que los objetos están aparentemente separados pero en realidad presentan una conexión instantánea a través del espacio-tiempo. Con la no-localidad, dejó de ser cierto que una acción a distancia, sin que medie algo o alguien, es imposible. De hecho, tales acciones no mediadas son ahora un requerimiento. La Causalidad se disolvió, porque ahora sabemos que la dirección fija del tiempo es una ilusión, una equivocación apoyada por las suposiciones clásicas de un tiempo y espacio absolutos. Ahora sabemos que las secuencias de acontecimientos dependen de las perspectivas (técnicamente llamadas marco de referencia) de los observadores.

¿Cúando y cómo se alteró radicalmente su experiencia de la realidad?

¿Cómo le afectó la experiencia?

¿Cómo sería sentir la física cuántica por medio de los sentidos?

¿Cúales son las implicaciones?




¿ESTO QUÉ SIGNIFICA?

El retrato de la realidad que pintaran la relatividad y la mecánica cuántica ahora tan lejos del sentido común, plantean problemas de interpretación. La matemática de las teorías es precisa y las predicciones funcionan fantásticamente bien pero traducir las matemáticas a términos humanos, en particular la mecánica cuántica sigue siendo extremadamente  difícil.

Las asombrosas implicaciones de la mecánica cuántica, hace que algunos físicos se niegan a aceptar la idea de que la realidad pueda ser tan desconcertante, estar llena de circunvalaciones o ser tan improbable -en comparación con el sentido común-. Y es así que siguen creyendo, como hizo Einstein, que la mecánica cuántica debe de estar incompleta y que una vez “arreglada” se verá que las suposiciones clásicas son correctas después de todo y entonces toda la rareza cuántica se esfumará. Fuera de los físicos cuánticos, hay algunos científicos y ocasionalmente filósofos que se enfocan en cosas así pero la mayor parte de nosotros no dedica mucho tiempo a pensar en la mecánica para nada. Si lo hacemos, asumimos que no tiene relevancia para nuestros intereses particulares. Esto tiene sentido y en la mayoría de los casos es perfectamente aceptable para propósitos prácticos. Pero cuando se trata de entender la naturaleza de la realidad, es útil recordar que la mecánica cuántica describe los bloques constructivos fundamentales de la naturaleza y que el mundo también esta compuesto por ellos, los observemos o no.



LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES DEL ENCUENTRO MENTE-MATERIA

Una aproximación que aporta un cierto grado de ventaja, al decidir que realidad cuántica está mas cerca de la verdad, consiste en considerar los informes de las frecuentes anomalías que no pueden ser explicados mediante la física clásica, pero que podrían serlo por medio de la física cuántica. En particular, a lo largo de la historia y en todas las culturas se han registrado informes de experiencias místicas y psíquicas. Desde el siglo diecinueve se han llevado a cabo en laboratorios experimentos que intentan demostrar los efectos psíquicos. Estos esfuerzos continúan, incluso en el laboratorio de Investigación de la conciencia IONS.

La evidencia cada vez mayor aportada por la parapsicología sugiere que algunos fenómenos psíquicos si existen. Muchos científicos suponen que tal investigación consiste en la caza de fantasmas realizadas por “investigadores de lo paranomal” de dudosa creencia, tal como los medios acostumbran a presentar la parapsicología. En realidad existe un largo y distinguido historial científico y académico que seriamente ha investigado estos fenómenos y publicado sus resultados. Cuando este conjunto de datos es evaluado sin prejuicios, hay una fuerte prueba de que podemos obtener información sin el uso del sentido común, información no limitada por las restricciones usuales del espacio y el tiempo. La evidencia sigue causando controversia porque estos efectos son imposibles bajo las reglas de la física clásica. Pero la flexibilidad del espacio-tiempo, la no-localidad y las conexiones no-causales descritas por la física cuántica dan cabida a tales fenómenos. Por tanto, la parapsicología aporta una nueva perspectiva para la interpretación de las diversas realidades cuánticas. La interpretación de “La Totalidad” de Bohm, en la que todo está finalmente interconectado con todo lo demás, parece especialmente compatible con los fenómenos psíquicos. Imagínese que tal como propone Bohm, a cierto nivel profundo de la realidad, nuestros cerebros están en íntima comunión con el universo entero.

Si esto fuera cierto, ¿cúal sería la sensación a nivel de la experiencia? Puede que en ocasiones obtengas un atisbo de la información de las mentes de otras personas u objetos distantes acerca del futuro o del pasado. Esta información estaría a tu disposición, no a través de los sentidos comunes porque las señales de otras mentes u objetos viajaron de algún modo a tu cerebro, sino a que tu cerebro ya coexiste con ellos, y así con todo lo demás. Para navegar en este espacio psíquico, tendrías que enfocar tu atención hacia dentro en vez de hacia afuera. Esta propuesta está apoyada por la práctica del enfoque intencional, tal como se desarrolla en la práctica de la meditación, que por mucho tiempo se asoció con el desarrollo de experiencias psíquicas y místicas espontáneas. Desde esta perspectiva las experiencias psíquicas pueden ser reinterpretadas no como poderes misteriosos de la mente sino como astisbos momentáneos de la totalidad cuántica, la trama de la realidad misma.

El Instituto de Ciencias Noéticas estudia la relación entre la mente y el mundo cuántico. En uno de sus experimentos utiliza un sensible instrumento óptico para establecer si la intención mental interactúa directamente con las características de la onda / partícula de los fotones. En otro utiliza un generador electrónico de números aleatorios basados en la dirección que toman los fotones al dar con un espejo semi-plateado; y así detecta si la mente puede influenciar “la decisión” del fotón respecto a la ruta a seguir. Estos experimentos se han realizado durante medio siglo de investigación de muchos científicos del mundo que exploran el rol de la mente en el mundo físico. En conjunto, este cuerpo de investigación sugiere que la mente si interactúa con la materia en menor grado, y hasta ahora no se ha desarrollado ningún modelo simple que explique con claridad como sucede esto. Bien puede que la respuesta se encuentre en una mejor comprensión de las realidades cuánticas.




CIENCIA Y MISTICISMO

¿Nos ayuda la mecánica cuántica a entender la conciencia? 
¿Qué nos dice para comprender las dimensiones espirituales de nuestra experiencia? 
Al tratar estas cuestiones, debemos recordar que es posible crear confusión si mezclamos metáforas con matemáticas. Existen áreas claramente compartidas entre las experiencias místicas de unidad y lo que los físicos describen como el campo cuántico. Aún así los líderes de la mecánica cuántica -incluso Niels Bohr, Werner Heisenberg y Edwin Schrodinger -rechazan la idea de que la física y el misticismo describían los mismos fenómenos. Según Max Planck, los esfuerzos para juntarlos han sido “fundados en un malentendido o, mas prácticamente, en haber confundido la imagen de la religión con los enunciados de la ciencia. No hay que decirlo, el resultado no tiene sentido en absoluto”. Sin embargo tiene sentido buscar una conciliación entre la ciencia y la espiritualidad como señalara Tom Huston en su comentario de ¿Y Tú qué sabes? para la revista “What is Enlightenment”: (www.wie.org/j27/what-the-bleep.asp):

“En nuestra edad postmoderna y científica, ¿cual es la dirección mas obvia para un alma que busca la Verdad (con V mayúscula) después de recorrer y dejar atrás la religión mística tradicional? Hacia la ciencia, con seguridad, por su pretendida verdad universal y su certeza matemática de hasta diez decimales a la lógica interna del espacio y del tiempo. Al respaldar la ciencia respalda nuestras creencias espirituales y les aporta un cierto grado de legitimidad, por mas tenue que sea la conexión. Además, parece que esas creencias se tornan más fáciles de defender frente a la autoridad científica -es decir los escépticos y los científicos materialistas de nuestra era-. El hecho de que uno sienta la necesidad de superar la duda de la cosmovisión científica del mundo materialista indica hasta que punto ésta impregna todo y cuán inmersos estamos muchos de nosotros.”

No es necesario forzar una explicación científica de las percepciones intuitivas de las conexiones entre ciencia y espíritu. Podemos dejar que nuestras intuiciones y percepciones espirituales se instalen y sean evaluadas en sus propios términos, por su belleza y su poder de inspirar y evocar un sentimiento de profundo acuerdo entre nosotros y el mundo. Como el físico británico Sir Arthur Eddington lo expresara hace un siglo:

“En el sentido místico de la creación que nos rodea, en la expresión del arte, en el anhelo hacia Dios, el alma crece arriba y encuentra la satisfacción de algo implantado en su naturaleza… La búsqueda de la ciencia también nace de un esfuerzo que la mente está impelida a seguir, un cuestionamiento que no puede ser suprimido. Ya por la búsqueda intelectual de la ciencia o por la búsqueda mística del espíritu, la luz hace señas y el propósito que brota adentro de nuestra naturaleza responde.”

La física cuántica, con sus sorprendentes revelaciones y sus extraños hallazgos ha logrado despertar al mundo de lo que William Blake llamó “el dormitar de Newton”. Ya no podemos ver al mundo que da la apariencia de ser real, local, coherente y causal y tener la plena convicción de que percibimos toda la realidad. Ni podemos decir qué realidad percibimos. Hasta que nuevos secretos sean revelados, quizá todo lo que podemos decir es , ¿Y tú, Qué Sabes?

La física cuántica es una física de posibilidades…


REFERENCIAS:

LIBROS

– Davies, P. C. W. The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics.Cambridge University Press, 1986.

– Feynman, Richard. QED: The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press, 1985.

– Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory. Vintage, 2000.

– Hawking, Stephen. A Brief History of Time: The Updated and Expanded Tenth Anniversary Edition. Bantam, 1998.

– Heisenberg, Werner. Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science. Harper and Row, 1958.

– Heisenberg, Werner. Physics and Beyond: Encounters and Conversations. Harper and Row, 1971.

– Herbert, Nick. Quantum Reality: Beyond the New Physics. Anchor Books, 1987.

– McFarlane, Thomas. The Illusion of Materialism: How Quantum Physics Contradicts the Belief in an Objective World Existing Independent of Observation. Center Voice: The Newsletter of the Center for Sacred Sciences, Summer-Fall 1999.

– Zukav, Gary. The Dancing Wu Li Masters. Bantam Books, 1990.

( Danza de los Maestros del Wu Li )…. esta en los archivos del grupo,

puedes bajarlo de
INTERNET

Heisenberg and Uncertainty: A Web Exhibit American Institute of Physics
www.aip.org/history/heisenberg/

Measurement in Quantum Mechanics: Frequently Asked Questions edited by Paul Budnik
www.mtnmath.com/faq/meas-qm.html

The Particle Adventure: An interactive tour of fundamental particles and forces

Lawrence Berkeley National Laboratory www.particleadventure.org

Discussions with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics, Niels Bohr (1949) www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/dk/bohr.htm

The History of Quantum Theory, Werner Heisenberg (1958)
www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/ge/heisenb2.htm

The Copenhagen Interpretation of Quantum Theory, Werner Heisenberg (1958)
www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/ge/heisenb3.htm

The Illusion of Materialism by Thomas J. McFarlane
www.integralscience.org/materialism/materialism.html


ENLACES PARA LA INFORMACIÓN GENERAL SOBRE LA MECÁNICA CUÁNTICA:

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanics

http://plato.stanford.edu/entries/qt-quantlog/

http://scienceworld.wolfram.com/physics/topics/EarlyQuantumMechanics.html

www.benbest.com/science/quantum.html

www.mtnmath.com/faq/meas-qm-0.html


Se puede ver la película ¿Y tú que sabes? en el siguiente link:

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