La física cuántica puede explicar todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza excepto la gravedad porque, cuando se aplica a ésta, es imposible solucionar las ecuaciones que se plantean, ya que se producen sumas infinitas de números que cada vez son más grandes. De momento, lo que se ha conseguido es utilizarla para explicar fenómenos con un límite mayor que la longitud de Planck y una energía menor que la energía de Planck, pero con estos límites hay fenómenos en el universo que no se pueden explicar porque se salen de ellos y las ecuaciones se vuelven irresolubles, como sucede en los agujeros negros o el Big Bang.
En los años sesenta los físicos John Wheeler y Bryce DeWitt crearon la “ecuación de Wheeler-DeWitt” con la que podían eludir los problemas de combinar la mecánica cuántica y la relatividad general, pero… ¿Qué sucedió?
Ecuación Wheeler-DeWitt
Pues que dicha ecuación expresaba un universo estático, sin tiempo, es decir, sustituyeron un problema grave por otro peor, porque...
¿cómo pueden decir que no existe el tiempo?
El físico británico Julian Barbour consideró muy seriamente el universo estático que emergía de esta ecuación y propuso un modelo de universo SIN TIEMPO.
Para Barbour, cada una de las distintas maneras en que se pueden combinar todas las partículas del universo forma una especie de “fotografía” denominada “Ahora”. Cada uno de esos “Ahoras” existe simultánea e independientemente entre sí, no siendo ninguno de ellos el pasado ni el futuro del otro, como dice Barbour: “el gato que salta no es el mismo gato que cae”. Todos ellos se distribuyen por un paisaje denominado “Platonia” un país atemporal formado por matemáticas perfectas.
Pero, si no existe el tiempo… ¿cómo explica entonces un mundo en movimiento?
Imaginemos que todas las fotografías del álbum familiar se nos cayeran al suelo de forma caótica, si quisiéramos ordenarlas buscaríamos un criterio que las relacionara entre sí, seguramente trataríamos de seguir la secuencia en que fueron tomadas, colocando primero aquellas en la que éramos niños y luego las que somos más jóvenes y así sucesivamente. De esta forma, reconstruimos la historia familiar, a partir de objetos estáticos como son las fotos, pero el tiempo no subyace de ellas, la memoria es lo único que nos permite la idea de movimiento.
Fotos caóticas de "Dioses de la Realidad"
De igual forma cada “Ahora” contiene también una especie de memoria que nos proporciona la sensación de tiempo y movimiento, son registros denominados “cápsulas del tiempo” que existen en el cerebro, los fósiles, en los registros geológicos, en los genes…
Es decir, aunque los "Ahoras" son independientes entre sí y ninguno de ellos forma el pasado de otro, si pueden estar vinculados por un orden. Barbour nos propone el ejemplo de los números enteros. Cada uno de ellos existe simultáneamente, pero algunos pueden formar parte del conjunto de los números primos, lo que no significa que el número 3 se produzca en el pasado el número 5. En la cosmología de Platonia, no puede surgir la cuestión de qué sucedió antes del Big Bang, éste es sólo un tipo de "Ahora" muy singular denominado punto Alfa y no se trata de ninguna explosión violenta ocurrida en un pasado remoto.
Observador desde fuera del universo
No podemos saber si la idea de Barbour sobre los "Ahoras" es correcta o no, pues en la actualidad, no existe ninguna forma de ponerla a prueba, sin embargo, no todas las afirmaciones sobre la posibilidad de que el tiempo no exista se quedan en el mundo de las matemáticas. Esto fue lo que sucedió para la solución propuesta en 1983, por los físicos Don Page y William Wootters. Demostraron matemáticamente que el entrelazamiento cuántico (ver entrada “El Fantasma de Einstein”) podía usarse para medir el tiempo, llegando a la conclusión de que éste surgía de dicho entrelazamiento y que sólo se producía para los observadores desde dentro del universo, si el observador estuviera fuera, el universo sería estático como expresa la ecuación Wheeler-DeWitt. Y así quedó la cosa, porque...
¿Cómo demonios se va a demostrar de forma experimental esta idea teniendo en cuenta que se necesita a un observador fuera del universo?
¡Pues, se consiguió!
Bueno realmente lo que se hizo fue “fabricar” un universo con sólo dos fotones (por algo le llamaron universo de juguete). La hazaña tuvo lugar en octubre de 2013, por el Instituto Nacional de Investigación Metrológica de Turín. Se enviaron los fotones por dos caminos separados, éstos empezaron orientados (ya sea en horizontal o vertical) y la polarización iba girando conforme pasaban a través de una placa de cuarzo y una serie de detectores. Entonces, uno de los fotones fue tratado como un reloj y su lectura afectó al valor de la polarización del segundo fotón. Esto significaba que un observador que lo midiese influía en el universo de los fotones (universo de juguete) formando parte del mismo. Repitiendo el experimento con placas cada vez más gruesas (cuanto más gruesa era la placa mayor tiempo tardaban en pasar a través y más evolucionaba su polarización hasta tener un valor particular) la polarización del segundo fotón variaba con el tiempo.
Repitiendo el experimento en modo “superobservador” (desde fuera del universo), midieron el estado cuántico del sistema en su conjunto y resultó que era siempre el mismo, dando como consecuencia un universo estático.Aunque el experimento no demostró exactamente que el tiempo “no exista”, sí de alguna manera nos dio un indicio de que podría ser tan sólo una propiedad emergente del entrelazamiento cuántico y no una propiedad intrínseca del universo. Además es una esperanza para que de algún modo terminen por encajar las ecuaciones cuánticas con la relatividad general. Solo bastaría que consiguieran repetirlo más allá de un universo de juguete.
Albert Einstein creía que la física estaba sometida a unas reglas predeterminadas y que el azar sólo existía en apariencia. Por eso, no se llevaba precisamente bien con las conclusiones adoptadas por la física cuántica, donde todo es probabilidad y donde las cosas no están determinadas mientras no sean observadas o medidas.
Retaba a Bohr y a sus colegas con acertijos extraños con la única intención de atacar las ideas básicas de la mecánica cuántica, como "El principio de incertidumbre de Heisenberg".
Dios jugando a los dados
Sin embargo, al final era el propio Einstein el que salía derrotado. Incansable y fiel a la idea de que “Dios no juega a los dados” decidió seguir atacando, pero esta vez intentando demostrar que la física cuántica tenía que ser “no local”, como veremos más adelante. Para demostrarlo, elaboró en 1935 un experimento mental, junto con los físicos Podolsky y Rosen, llegando a ser conocido por sus iniciales: La Paradoja EPR.
Einstein- Podolsky- Rosen
Este experimento se basaba en el comportamiento de dos partículas que procedían de una fuente común, por ejemplo, imaginemos que un electrón (carga negativa) y un positrón (electrón con carga positiva) se encuentran y se aniquilan mutuamente lo que da como resultado un par de fotones. Esos fotones se dicen que están entrelazados, es decir, poseen un mismo estado cuántico difuso sin propiedades definidas, como si fueran una misma partícula.
Dos partículas entrelazadas dirigiéndose en direcciones opuestas hacia lugares muy lejanos
Pues bien, estas partículas entrelazadas salen disparadas en direcciones opuestas, a un distancia que podría ser muy, muy lejana, y entonces, si se intentara medir (observar) la característica de alguna de ellas, como por ejemplo, su orientación INSTANTÁNEAMENTE, la otra partícula adoptaría una orientación opuesta, porque las partículas entrelazadas se complementan, es decir, debía existir una comunicación instantánea desde la primera partícula a la segunda, informándole sobre el valor complementario que debía adoptar tras ser medida.
Lo verdaderamente curioso al hablar de que algo sucede al instante, sobre todo entre dos partículas que podrían estar separadas por años luz de distancia, es que esa comunicación debía suceder a una velocidad superior a la de la misma luz, algo que violaba la teoría de la Relatividad de Einstein por lo que tendría que existir, lo que él consideraba burlonamente como una “acción fantasmal” a distancia, que haría que las cosas pudieran influirse las unas a las otras, aunque estuvieran muy separadas entre sí, mediante unas “conexiones ocultas” o lo que es lo mismo: que la realidad no era local.
Velocidad luz
Evidentemente, Einstein no estaba de acuerdo con esta idea porque su espíritu determinista le obligaba a creer que las características de las partículas eran fijas y, por lo tanto, no había ninguna información que transmitir de forma instantánea, lo que sucedía era que no podíamos conocerlas porque la teoría cuántica era incompleta, es decir, que existía “algo” que se le escapaba, que no contemplaba.
Y así se quedaron las cosas entre ambos científicos, porque no existían los medios técnicos para realizar dicho experimento, hasta que en 1982, el físico francés Alain Aspect consigue realizarlo mediante fotones, demostrando que la Paradoja EPR se cumplía. Años después se consigue realizar con electrones llegando a las mismas conclusiones.
Einstein había sido derrotado, la acción fantasmal existía, la física cuántica vencía y el resultado fue que la realidad no sólo dependía de la observación (medición) para que pudiese adquirir características definidas, sino que además, las partículas entrelazadas compartían una misma existencia, formando un sistema inseparable y con capacidad para transmitirse, como una verdad instantánea, toda circunstancia que pudiera afectar a cualquiera de ellas, sin importar la distancia. Desde entonces se investiga la aplicación práctica del entrelazamiento cuántico. Se han hecho avances en el campo de la criptografía cuántica (algo que no gustará mucho a los espías), computación cuántica y como medio para desarrollar la teletransportación, es decir, mover objetos de un lado para otro de forma instantánea.
Esta última es la aplicación más popular, sobre todo en el campo de la ciencia ficción. Tenemos como ejemplo la película “La mosca” basada en la novela de George Langelaan de 1957, donde un científico se transforma en mitad humano, mitad mosca al sufrir un accidente con su máquina teletransportadora.
Pero, donde es especialmente conocida, es en la serie de televisión “Star Trek” donde se narraban las aventuras de la nave espacial “Enterprise” que disponía de una sofisticada máquina capaz de teletransportar a los miembros de la tripulación a la superficie de los planetas cercanos.
Sin embargo, la idea del teletransporte, tal y como se sueña en la ciencia ficción, no parece que pueda ser posible… ¡ni así que pasen mil años de tecnología! por varias razones.
En primer lugar, en el teletransporte no se envía materia de un lado a otro, sino que se copia el original y luego se transmite al lugar donde se quiere que llegue. Y aquí surgiría un grave problema porque, tal y como nos dejó claro Heisenberg con su “principio de incertidumbre”, no podríamos copiar las partículas de un cuerpo porque al observarlas las alteraríamos ¡así es la extraña realidad donde nos ha tocado existir!
El entrelazamiento cuántico podría ayudar a solventar este problema, ya que se transmitiría, de forma indirecta, parte de la información sin cambiarla. Esta idea, es quizás un poco compleja de entender, por ello os dejo aquí un enlace muy ameno y explicativo, por si queréis profundizar más en el tema:
Aún así, tendríamos otro problema más y esta vez de profundidad filosófica, pues una vez copiado el original, éste se destruye… es lo que yo llamaría un “pequeño inconveniente” a la hora de transportar personas, ¿no?
Si consiguiéramos realizar una copia “exacta en todo” de nosotros mismos, al margen de tener que enviar una cantidad de información inimaginable, al destruirse el original… ¿seguiríamos existiendo en una copia de nuestro cuerpo? ¿moriríamos? ¿se podría teletransportar la conciencia? ¿tendría nuestro otro yo alma?
Lo que sí parece factible es utilizar el teletransporte cuántico para transmitir información de forma instantánea sin importar la distancia. En este sentido, ya se han hecho los primeros avances, como podemos ver en el siguiente enlace:
