Algunas interpretaciones de la mecánica cuántica proponen que todo nuestro universo está descrito por una sola función de onda universal que se divide y multiplica constantemente, produciendo una nueva realidad para cada interacción cuántica posible. Esa es una declaración bastante audaz. Entonces, ¿cómo llegas allí?
Una de las primeras realizaciones en la historia de la mecánica cuántica es que la materia tiene una propiedad ondulatoria. El primero en proponer esto fue el físico francés Louis de Broglie, quien afirmó que cada partícula subatómica está asociada a una onda, al igual que la luz puede comportarse como partícula y como onda.
Otros físicos pronto confirmaron esta idea radical, especialmente en experimentos donde electrones dispersos en una hoja delgada antes de aterrizar en un objetivo. La forma en que se dispersaron los electrones era más característica de una onda que de una partícula. Pero entonces, surgió una pregunta: ¿Qué es exactamente una onda de materia? Cómo se ve?
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Los primeros teóricos cuánticos como Erwin Schrödinger creían que las partículas en sí mismas se extendían por el espacio en forma de onda. Desarrolló su famosa ecuación para describir el comportamiento de estas ondas, que todavía se usa en la actualidad. Pero la idea de Schrödinger se encontró con más pruebas experimentales. Por ejemplo, a pesar de que un electrón actúa como una onda en el aire, cuando golpea un objetivo, aterriza como una sola partícula compacta, por lo que no puede extenderse físicamente en el espacio.
En cambio, una interpretación alternativa comenzó a ganar fuerza. Hoy lo llamamos la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, y es, con mucho, la interpretación más popular entre los físicos. En este modelo, la función de onda, el nombre que los físicos dan a la propiedad de onda de la materia, en realidad no existe. En cambio, es una conveniencia matemática que usamos para describir una nube de probabilidades mecánicas cuánticas de dónde podríamos encontrar una partícula subatómica la próxima vez que la busquemos.
cadenas de enredo
La interpretación de Copenhague, sin embargo, presenta varios problemas. Como señaló el propio Schrödinger, no está claro cómo la función de onda pasa de ser una nube de probabilidades antes de la medición a simplemente no existir en el momento en que hacemos una observación.
Así que tal vez haya algo más significativo en la función de onda. Es quizás tan real como todas las partículas mismas. De Broglie fue el primero en proponer esta idea, pero finalmente se unió al campo de Copenhague. Más tarde, físicos como Hugh Everett volvieron a examinar el problema y llegaron a las mismas conclusiones.
Hacer que la función de onda sea algo real resuelve este problema de medición en la interpretación de Copenhague, porque evita que la medición sea un proceso súper especial que destruye la función de onda. En cambio, lo que llamamos una medida es en realidad solo una larga serie de partículas cuánticas y funciones de onda que interactúan con otras partículas cuánticas y funciones de onda.
Si construyes un detector y le envías electrones, digamos, a nivel subatómico, el electrón no sabe que se está midiendo. Simplemente golpea los átomos en la pantalla, que envía una señal eléctrica (compuesta por más electrones) por un cable, que interactúa con una pantalla, que emite fotones que golpean las moléculas en tus ojos, etc.
En esta imagen, cada partícula tiene su propia función de onda, y eso es todo. Todas las partículas y funciones de onda interactúan como lo hacen normalmente, y podemos usar las herramientas de la mecánica cuántica (como la ecuación de Schrödinger) para predecir su comportamiento.
La función de onda universal
Pero las partículas cuánticas tienen una propiedad realmente interesante debido a su función de onda. Cuando dos partículas interactúan, no solo chocan; por un breve momento, sus funciones de onda se superponen. Cuando esto sucede, ya no puede tener dos funciones de onda separadas. En su lugar, debe tener una sola función de onda que describa ambas partículas simultáneamente.
Cuando las partículas se separan, aún conservan esta función de onda unida. Los físicos llaman a este proceso entrelazamiento cuántico – Qué Albert Einstein llamado «acción espeluznante remota».
Al rastrear todos los pasos de una medición, lo que emerge es una serie de marañas superpuestas de funciones de onda. El electrón se enreda con los átomos en la pantalla, que se enreda con los electrones en el cable, y así sucesivamente. Incluso las partículas de nuestro cerebro se entrelazan con Tierracon toda la luz que va y viene de nuestro planeta, hasta cada partícula del universo que se enreda con todas las demás partículas del universo.
Con cada nuevo enredo tienes una única función de onda que describe todas las partículas combinadas. Entonces, la conclusión obvia de hacer que la función de onda sea real es que solo hay una función de onda que describe todo el universo.
Esto se llama la interpretación de «muchos mundos» de la mecánica cuántica. Recibe este nombre cuando preguntamos qué sucede durante el proceso de observación. En mecánica cuántica, nunca estamos seguros de lo que va a hacer una partícula: a veces puede subir, a veces puede bajar, y así sucesivamente. En esta interpretación, cada vez que una partícula cuántica interactúa con otra partícula cuántica, la función de onda universal se divide en múltiples secciones, con diferentes universos, cada uno con diferentes resultados posibles.
Y es como conseguir un multiverso. Por el simple hecho de que las partículas cuánticas se enredan entre sí, se crean múltiples copias del universo una y otra vez todo el tiempo. Cada uno es idéntico excepto por la pequeña diferencia en un proceso cuántico aleatorio. Esto significa que hay varias copias tuyas leyendo este artículo en este momento, todas ellas exactamente iguales excepto por algunos pequeños detalles cuánticos.
Esta interpretación también presenta dificultades; por ejemplo, ¿cómo se desarrolla realmente esta división? Pero es una forma radical de ver el universo y una demostración del poder de la mecánica cuántica como teoría: lo que comenzó como una forma de comprender cómo se comportan las partículas subatómicas pueden gobernar las propiedades de todo el cosmos.
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