¿Vivimos en un multiverso? | Ciencia de Sofá

Pero, ojo, que aquí viene un dato importante.

Resulta que, sobre el papel, todos los estados descritos por la función de onda son igual de reales. Y eso es un problema conceptual porque, si una partícula se encuentra siempre en una superposición de muchos estados igual de reales, ¿por qué no los manifiesta todos a la vez cuando la observamos? ¿Por qué la función de onda se colapsa y sólo podemos observar uno de ellos?

¿Y qué pasa con el resto de estados que la partícula decide no adoptar? ¿Simplemente se desintegran y dejan de existir?

Buen apunte, voz cursiva. Nos estamos acercando a lo interesante.

Para explicar este extraño comportamiento, se suele asumir que el mundo cuántico y los instrumentos que utilizamos para medirlo se rigen por principios fundamentalmente distintos. Este argumento propone que, al contrario que las partículas subatómicas, los objetos macroscópicos sólo pueden existir en un único estado en todo momento (una suposición bastante natural, teniendo en cuenta que los objetos que nos rodean nunca parecen encontrarse en varios estados a la vez). Por tanto, cuando usamos nuestros instrumentos para observar una partícula, ésta “entiende” que ha llegado el momento de comportarse según las reglas macroscópicas, así que decide abandonar su superposición de estados adoptando uno de ellos al azar.

Pero esta explicación, la llamada interpretación de Copenhague, no es del todo satisfactoria.

La función de onda gobierna el comportamiento de las partículas incluso cuando se juntan en grupos. De hecho, desde el punto de vista matemático, no debería existir ninguna razón por la que los objetos macroscópicos (que no son más que agrupaciones de partículas) no se puedan encontrar también en múltiples estados al mismo tiempo. De nuevo, eso no es lo que observamos en nuestro día a día, pero parece que la formulación de la mecánica cuántica lo permite.

Pero, si esto fuera cierto, ¿por qué las partículas abandonan su estado de superposición cuando son observadas por otro montón de partículas que también siguen los mismos principios?

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Dicho de otra manera: ¿cómo sabe una partícula que debe comportarse de manera distinta ante un sistema de medición que, a su vez, está compuesto por partículas que tienen posiciones inciertas a menos que algo las perturbe? ¿De dónde sale nuestro mundo macroscópico, en el que todos los objetos tienen un estado definido en todo momento, a partir de partículas que no lo tienen? ¿Y qué pasa con los estados que no se llegan a manifestar tras una observación?

Uf, nos estamos poniendo filosóficos.

No te preocupes, voz cursiva, que vamos a arrojar algo de luz sobre el asunto con la hipótesis de los multiversos… O la interpretación de los muchos mundos, que es como terminaron llamando a la idea original de Hugh Everett.

Hemos visto que, desde el punto de vista matemático, todos los posibles estados descritos por la función de onda de una partícula son igual de “reales” y que, a priori, no debería existir ningún motivo por el que un sistema macroscópico tenga que existir en un único estado. Pero, aunque las ecuaciones lo permitan, está claro que en nuestro día a día sólo experimentamos una realidad en la que las cosas se encuentran en un único estado en todo momento.

¿Cómo se puede arreglar esta contradicción? Pues, basado en estas ideas, Everett sugirió que no uno, sino todos estados en los que puede existir una partícula o un sistema se manifiestan en cuanto los observamos, pero no vemos señales de ellos en nuestra vida cotidiana porque no somos capaces de detectarlos. Y ahí es donde entran las realidades paralelas.

En vez de asumir que nuestro universo es la única realidad posible y que, por tanto, las partículas sólo pueden manifestar en ella una de las opciones que tienen a su disposición, Everett propuso que una partícula podría adoptar todos los estados contenidos en su función de onda si el universo se ramificara en muchas versiones de sí mismo en el momento de la observación.

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Por tanto, como cada uno de los resultados posibles tendría lugar en un universo diferente, ese elemento aleatorio de la mecánica cuántica, el instante en el que, de manera arbitraria, la partícula decide adoptar un estado u otro durante su observación, desaparecería por completo.

Eso sí, aunque la interpretación elimina el azar de la ecuación, a cada nueva versión del observador le seguiría pareciendo que el proceso de observación produce resultados aleatorios, porque no tendría ninguna manera de acceder a los universos en los que se manifiestan el resto de estados de la partícula, ni tampoco podría predecir con antelación en qué versión del universo se encuentra él.

Hasta aquí la interpretación de los muchos mundos, una idea especialmente atractiva porque responde a una pregunta muy importante en el campo de la física: ¿las partículas se comportan de manera verdaderamente aleatoria al ser observadas o, por el contrario, su comportamiento sólo parece aleatorio porque obedecen una serie de leyes que aún no hemos descubierto?

Si esta interpretación fuera correcta, entonces el enigma estaría resuelto, porque esa aleatoriedad aparente del mundo subatómico no sería más que una ilusión provocada por la existencia de infinitas realidades paralelas, pero inaccesibles para los observadores que viven en ellas.

Vale, vale, pero vamos a ponernos escépticos un momento antes de que me haga ilusiones. ¿Hay alguna evidencia de que realmente vivamos en un multiverso? ¿O sólo es una idea bonita, pero sin fundamento?

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Pues siento decírtelo, voz cursiva, pero no hay ninguna evidencia de que la interpretación de los muchos mundos sea correcta…

… Peeeeero, si te consuela, tampoco hay evidencias de que alguna de las interpretaciones actuales del mundillo cuántico sea más válida que las otras porque, aunque todas ellas intentan explicar qué pasa tras la aparente aleatoriedad del reino subatómico, ninguna predice la existencia de algún fenómeno en particular que la distinga de las demás y se pueda comprobar empíricamente.

Aun así, es posible que haya una manera de obtener alguna pista.

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Como hemos visto, la interpretación de Copenhague sugiere que el universo se rige por leyes distintas a gran y pequeña escala. La de los muchos mundos, en cambio, propone que la mecánica cuántica también rige el universo a gran escala, pero que no podemos percibir sus efectos porque ocurren en otras realidades paralelas.

Por tanto, si se observaran fenómenos cuánticos en un objeto macroscópico, entonces existiría una evidencia sólida a favor de la interpretación de los muchos mundos. El problema es que la magnitud de estos efectos disminuye a medida que la escala aumenta y, aunque se han conseguido detectar comportamientos cuánticos en un objeto de 30 micrómetros de longitud, probablemente nunca existirá un experimento que nos permita detectarlos a escalas humanas, que es lo que haría falta para arrojar algo de luz sobre la naturaleza del un posible multiverso.

O sea, que de momento nos tendremos que conformar con lo que ven nuestros ojos: un sólo universo observable de 93.000 millones de años luz de diámetro y potencialmente infinito… Que tampoco está tan mal.

 

Y ahora, lo de siempre.

Ciencia de Sofá tiene un libro nuevo, “Las 4 fuerzas que rigen el universo“. En él hablo sobre cómo las cuatro fuerzas fundamentales dan forma a nuestro universo, su descubrimiento y su efecto sobre nuestras vidas. Por otro lado, el libro “viejo” (“El universo en una taza de café“) va por la tercera edición y ahora vuelvo a ofrecer suscripciones a la revista de National Geographic así que, si os interesa alguna de estas propuestas, podéis acceder a una entrada donde las explico con más detalle haciendo click sobre la siguiente imagen ?

 

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