En 1961, el físico y premio Nobel Eugene Wigner describió un experimento mental que demostró una de las paradojas menos conocidas de la mecánica cuántica. El experimento muestra cómo la extraña naturaleza del universo permite que dos observadores, digamos Wigner y el amigo de Wigner, experimenten realidades diferentes. Desde entonces, los físicos han utilizado el experimento mental del "amigo de Wigner" para investigar la naturaleza de las mediciones y debatir si existen hechos objetivos.
Primero, hablemos del experimento mental de Wigner:
Supongamos que dos personas abren la caja con el gato de Schrödinger al mismo tiempo. Si el resultado (del colapso de la función de onda) es elegido por el observador, como implica la solución idealista, entonces si los dos observadores toman decisiones diferentes, surge un problema. Si nombramos uno de los dos resultados, entonces solo uno de los observadores puede tomar una decisión, y los partidarios del realismo consideran, con razón, que esta decisión es insatisfactoria.
La paradoja se ha vuelto importante porque los científicos están realizando experimentos para establecer hechos objetivos. Pero si se enfrentan a realidades diferentes, ¿cómo pueden ponerse de acuerdo sobre cuáles podrían ser estos hechos? El experimento mental de Wigner nunca fue más que un experimento mental.
Pero el año pasado, los físicos notaron que los avances recientes en la tecnología cuántica han hecho posible replicar la prueba del amigo de Wigner en un experimento real, es decir, se ha hecho posible crear diferentes realidades y compararlas en el laboratorio para saber si se pueden conciliar.
¿Existe una realidad objetiva?
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Y hoy, Massimiliano Proietti de la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo y varios de sus colegas dijeron que habían realizado este experimento por primera vez: crearon diferentes realidades y las compararon. Y llegaron a la conclusión de que Wigner tenía razón: estas realidades pueden ser irreconciliables en la medida en que es imposible llegar a un consenso sobre hechos objetivos en un experimento.
El experimento mental original de Wigner comenzó con un solo fotón polarizado que, cuando se mide, se puede polarizar horizontal o verticalmente. Pero antes de la medición, de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, el fotón existe en ambos estados de polarización simultáneamente, la llamada superposición.
Wigner imaginó a un amigo en otro laboratorio que mide el estado de este fotón y almacena el resultado, mientras Wigner observa desde lejos. Wigner no tiene información sobre las medidas de su amigo y, por lo tanto, debe asumir que el fotón y su medida están en una superposición de todos los posibles resultados experimentales.
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Wigner puede incluso realizar un experimento para determinar si esta superposición existe o no. Una especie de experimento de interferencia que mostrará que el fotón y la medición están en superposición.
Desde el punto de vista de Wigner, esto es un "hecho": existe superposición. Y este hecho sugiere que la medición no se pudo realizar.
Pero su amigo no estará de acuerdo con esto, ya que midió la polarización del fotón y lo registró. El amigo puede incluso llamar a Wigner y decirle que se ha tomado la medida (siempre que no se revele el resultado).
Dos realidades se contradicen. “Esto arroja dudas sobre el estatus objetivo de los hechos establecidos por los dos observadores”, dice Proietti.
Esa es la teoría, pero el año pasado, Caslav Bruckner de la Universidad de Viena en Australia ideó una forma de recrear al amigo Wigner en el laboratorio utilizando técnicas que implican enredar muchas partículas a la vez.
El gran avance de Proietti fue que realmente lo lograron. Han implementado un escenario extendido de "amigo de Wigner" en un experimento moderno de seis fotones.
Seis fotones se entrelazaron para crear dos realidades alternativas: una que representa a Wigner y la otra que representa al amigo de Wigner. El amigo de Wigner mide la polarización del fotón y almacena el resultado. Luego, Wigner realiza una medición de interferencia para ver si la medición y el fotón están en superposición.
El experimento dio un resultado ambiguo. Resulta que ambas realidades pueden coexistir, incluso si producen resultados irreconciliables, como predijo Wigner. Esto plantea una serie de preguntas interesantes que llevan a los físicos a repensar la naturaleza de la realidad.
La idea de que los observadores pueden finalmente reconciliar sus mediciones en alguna realidad fundamental se basa en varios supuestos. Primero, existen hechos universales y los observadores pueden estar de acuerdo con ellos.
Pero también hay otras suposiciones. Una es que los observadores son libres de hacer las observaciones que deseen. Y una cosa más: la elección que hace un observador no afecta la elección de otros observadores. Esta suposición de la física se llama localidad.
Si existe una realidad objetiva con la que todos pueden estar de acuerdo, entonces todas estas suposiciones serán correctas.
Pero el resultado de Proietti y sus colegas sugiere que la realidad objetiva no existe. En otras palabras, un experimento supone que uno o más supuestos son que hay una realidad con la que estamos de acuerdo; qué es la libertad de elección; o localidad - debería estar mal.
Por supuesto, existe otra opción. La posibilidad de que exista una laguna que los experimentadores pasaron por alto. De hecho, los físicos han intentado cerrar las lagunas en tales experimentos durante muchos años, pero admiten que es posible que nunca puedan cerrarlas todas.
Sin embargo, el trabajo tiene importantes implicaciones para la ciencia. El siguiente paso es ir más allá: crear experimentos que creen realidades alternativas cada vez más extrañas e imposibles de reconciliar. A dónde nos llevará esto, nadie lo sabe.
Ilya Khel
