El Premio Nobel de Física del año 2022 se concedió a los innovadores experimentos de Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger, una posible respuesta sobre cómo funciona el universo a partir del denominado “entrelazamiento de los estados cuánticos”.

¿Qué hace impresionante a la conclusión de estos tres especialistas?, es decir, ¿qué implica que dos partículas se comporten como una sola unidad incluso estando separadas? Para entender a donde van estas preguntas resulta necesario esclarecer algunos conceptos:

El denominado “principio de localidad” indica que los objetos distanciados, por ejemplo, dos partículas, requieren de un mediador para que se dé una interacción. Hasta ahora, los físicos se han inclinado por dos posibilidades para resolver el problema de la localidad y la interacción, ya sea suponer que hay una conexión misteriosa entre los objetos distantes, o poner en duda el “realismo” de un estado de cosas objetivo subyacente a cualquier medición. Ambas partes pueden coincidir en que los experimentos cuánticos exponen la fragilidad de lo que creemos saber sobre las condiciones de las cosas en sí mismas o de su comportamiento.

Sin embargo, cada vez hay más expertos que exploran una tercera opción basada en abandonar cierta linealidad causal: lo que les ocurre a las partículas en el presente pueden afectar su pasado. De hecho, y dicho en términos más filosóficos, todo evento es presente en la medida en que su futuro pueda ser pasado. Esto es lo que se conoce en física cuántica “retrocausalidad”, un concepto utilizado hoy en día para reconciliar la localidad con el realismo.

La coherencia en la ciencia depende de discriminar “correlaciones” y “causalidades”. Las primeras incluyen cualquier coincidencia entre incontables variables, por ejemplo, que Aspect, Clauser y Zeilinger hayan ganado un Nobel juntos y que los tres hayan nacido en los años cuarenta. Sin embargo, un “descubrimiento causal” muestra una “correlación sólida” entre una acción o una situación A que provoca un resultado u otra situación B, sin otro tipo de variables destacables. Por ejemplo, que Aspect, Clauser y Zeilinger tomaran un mismo avión a Estocolmo, el mismo día de su premiación, y que llegaran tarde a recoger su Nobel.

La retrocausalidad desafía las nociones causa efecto del sentido común. La vida cotidiana nos ha enseñado a identificar movimientos que aparecen antes que los efectos que provocan. Por ejemplo, para morir, Aspect, Clauser y Zeilinger tendrían que chocar en un accidente primero. Suponer de esta manera es tan omnipresente en nuestro día a día que no vemos esto como una suposición, aunque el método científico no requiere intrínsecamente de este orden causal, o al menos filósofos como Hume ya habían puesto en duda esto en el pasado, adelantándose a la física teórica. De hecho, el pensamiento religioso siempre ha tendido a distinguirse del sentido común. Para muchos creyentes parece efectivo pedir en oración salir bien en un examen de matemáticas o literatura que ya contestaron días antes.

El físico irlandés John Stewart Bell formuló en los años sesenta un famoso teorema que puso seriamente en duda la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, fundamental para la física contemporánea por explicar cómo la velocidad afecta no solo a la masa y al espacio, sino también al tiempo. El “teorema de Bell” recurre al siguiente experimento mental:

Alice y Bob son dos físicos hipotéticos que reciben cada uno una partícula de una fuente común. Respectivamente deben elegir una de un gran número de configuraciones de medición y registrarla. Al repetirse el experimento, genera una lista de resultados.

En opinión de Bell, aunque puedan estar a años luz de distancia, lo que haya elegido Alice influye sutilmente en el resultado de Bob, y viceversa, de manera no local. Este experimento mental ha sido de enorme importancia debido a confirmarse con ejemplos procedimentales. Dado que su teorema parte de la no localidad, es considerado el descubrimiento más profundo de la historia de la ciencia, impulsando a la física cuántica sobre otras teorías sobre las variables ocultas de esta clase de relación causal, no siendo desafiado seriamente por décadas.

Sin embargo, la crítica más actual hacia Bell es que solo haya asumido que las partículas cuánticas son indiferentes a las elecciones de medida futuras de Alice y Bob. Esto es muy complejo, pero en términos simples, ambos físicos hipotéticos podrían afectar desde el futuro a las partículas en su fuente. Esta sería una explicación cuántica retrocausal de las correlaciones sólidas entre ambos casos, la cual es reconciliable con la relatividad especial.

Otra opción para seguir explicando esta causalidad cuántica entre la medición de las partículas y sus propiedades subyacentes es el denominado “superdeterminismo”. Esta hipótesis infiere que debe haber un tercer implicado, un “superdeterminante” tanto de las elecciones como de las partículas antes mencionadas, negando toda variable “voluntaria” o “libre”.

Como indica el nombre de la hipótesis, se trata de una interpretación determinista del universo, algo que sus críticos objetan por negar los supuestos más básicos para llevar a cabo experimentos científicos. Esta posibilidad es clarificada por Bell como sigue:

Supongamos que el mundo es superdeterminista, en el que no sólo la naturaleza inanimada funciona con un mecanismo de relojería tras bastidores, sino que nuestro comportamiento, incluida nuestra creencia de que somos libres de elegir hacer un experimento en lugar de otro, está absolutamente predeterminado, incluida la «decisión» del experimentador de llevar a cabo un conjunto de mediciones en lugar de otro, la dificultad desaparece. No hay necesidad de una señal más rápida que la luz para indicar a la partícula A qué medición se ha realizado en la partícula B, porque el universo, incluida la partícula A, ya «sabe» cuál será esa medición y su resultado.

Sin duda, aún hay un largo camino teórico y experimental para que los especialistas se pongan más de acuerdo sobre la desconcertante unidad de una y otra parte del universo, a pesar de cualquier distancia concebible o ilusoria, conectadas entre sí o como parte de un gran esquema que parece un plan maestro. El poder de lo sutil como hecho o como concepto ha renovado sin pausa a la física y a nuestras definiciones más mínimas.

Imagen: Albert Einstein IA, BBC.

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