La mecánica cuántica enamora e incomoda a los físicos a partes iguales.
Hay mucho por entender del régimen cuántico de la naturaleza y, en absoluto, es un tema cerrado el querer ahondar y profundizar en los fundamentos de esta teoría.
En esta entrada primera entrada sobre este tema, vamos a comentar qué es y qué dice la llamada Interpretación de Montevideo. Esta ‘interpretación’ es algo más que eso, es una nueva forma de entender el funcionamiento de la cuántica y se presentan modificaciones a la presentación estándar de la misma.
Entre sus proponentes, como Rafael Porto o García-Pintos, tenemos a Rodolfo Gambini y Jorge Pullin por los que siento un gran cariño y un enorme respeto como científicos.
Espero que os interese el tema y que esta sirva de preparación para las siguientes entradas acerca de esta interesante propuesta.
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Las bases
En la formulación de la cuántica de Montevideo, (prefiero formulación a interpretación, pero es cuestión de gustos), nos encontramos varios elementos importantes:
- Se tiene en cuenta la decoherencia inducida por el medio sobre un sistema cuántico. La decoherencia no es más que un «desacoplo entre los elementos de una superposición de estados» lo que daría lugar, al menos en principio, a un comportamiento clásico. Para repasar el tema de la superposición y el problema de la medida: El problema de la mecánica cuántica.
- Un elemento esencial es que se prescinde de relojes que miden un tiempo externo al sistema de forma ideal. Se parte de la base de que el tiempo ha de ser medido con relojes definidos de forma real y cuántica. Esto introduce otro elemento de decoherencia y prescinde de elementos externos.
Los efectos combinados de estas dos posturas son:
- El tiempo clásico no es importante en la evolución cuántica.
- Con el uso de relojes definidos dentro de la propia teoría se da la noción de cuando ocurre un suceso.
Por lo tanto, la mecánica cuántica de Montevideo no es exáctamente igual a la mecánica cuántica usual.
Cuestión de relojes
La mecánica cuántica usual usa el tiempo clásico como parámetro de evolución. Asumimos de entrada que uno puede medir el tiempo de forma externa a la propia teoría cuántica. Además, se sabe que no se puede definir un reloj perfecto enteramente cuántico, eso induciría graves problemas a la teoría (Son las -17:00 muy probablemente).
Así que uno tiene que usar relojes «realistas», en el sentido de realizables, empleando el parámetro de evolución con alguna característica del sistema bajo estudio. (Esta es una visión relacional de la física, en la que magnitudes como el tiempo se tienen que extraer de las propiedades del propio sistema que estamos estudiando. Esto tiene especial relevancia en la definición del tiempo en cosmología cuántica.)
Ocurre que al hacer uso de este tipo de relojes aparece una perdida de unitariedad. La unitariedad en cuántica es una propiedad considerada sacrosanta por muchos físicos. Es la propiedad que nos dice que las probabilidades de encontrar el sistema cuántico en un determinado estado evolucionan de forma consistente. Yo siempre he tenido la sensación de que exigir unitariedad a una teoría, sin una razón fundamental de peso, es simplemente una opción más entre muchas otras. En esta formulación de la cuántica que estamos conociendo, la falta de unitariedad inducida por el empleo de relojes realistas es un elemento esencial en la misma.
Un artículo fácil y ameno que trata este tema es:
El paso de lo cuántico a lo clásico
El problema del colapso del estado cuántico de un sistema está relacionado con el hecho de que en las medidas realizadas sobre un sistema uno no sabe donde poner la frontera entre lo cuántico y lo clásico.
El punto clave es que si la cuántica es la teoría fundamental que gobierna la física tanto el sistema bajo estudio como el aparato de medida deberían de estar en una superposición cuántica. Sin embargo, la postura es que el aparato de medida es clásico y el sistema cuántico. ¿Dónde se pone la frontera?
En la cuántica de Montevideo la respuesta viene dada precisamente por la falta de coherencia que adquiere el sistema (y de unitariedad) con la evolución descrita mediante un reloj «realista». Pasado un tiempo, la coherencia de la superposición de estados se pierde y uno no puede decidir si la evolución es unitaria o el estado ha colapsado. Cuando alcanzamos este límite de «indecisión» se dice que tenemos un suceso de medida.
Aunque las predicciones físicas de la versión de la cuántica de Montevideo son iguales que las de la teoría estándar si que se espera que se pueda comprobar experimentalmente la pérdida de coherencia inducida por el uso de relojes realistas. Así que esta alternativa podrá ser llevada a la palestra del experimento.
Referencias
En este artículo encontraremos una discusión a un nivel pedagógico de la propuesta de la mecánica cuántica de Montevideo.
Relational physics with real rods and clocks and the measurement problem of quantum mechanics
En estos otros nos presentan la visión que tiene la versión cuántica de Montevideo sobre el problema de la medida y en que punto mejora la explicación dada por los que proponen únicamente la decoherencia ambiental como solución del problema.
Un artículo fácil de leer donde podrás encontrar respuesta a muchas preguntas y muchas referencias sobre el tema.
Nos seguimos leyendo…