Caos y realidad. Un vistazo a la física cuántica

Hasta hace poco los que se tenían como estudios científicos de vanguardia en el terreno de la física, nos decían que en el espacio libre se enroscan partículas virtuales del caos. El azar entra en juego en la teoría cuántica, cuando una partícula como un electrón es observada, sus propiedades son azarosamente seleccionadas de un conjunto de alternativas anticipadas por las ecuaciones.

Sin embargo, de acuerdo con los científicos Reginald Cahill y Christopher Klinger, de la Universidad Flinders de Adelaide, Australia, sostuvieron hace unos días que lejos de estar asociado con las mediciones cuánticas, este caos está en el corazón mismo de la realidad. “El azar genera todo, incluso crea la sensación del ’presente’, el cual está tan notablemente ausente de la física de hoy día.

Todo empezó en 1930, cuando el lógico austriaco, Kurt Gödel cimbró el mundo matemático con la publicación de su teorema de la incompletitud. Se aplica a los sistemas formales —conjunto de supuestos y enunciados que pueden ser deducidos a partir de esos supuestos por las reglas de la lógica. Gödel demostró que, para la mayoría de los conjuntos de axiomas o leyes, existen teoremas verdaderos que no pueden ser deducidos. En otras palabras, la mayoría de las verdades matemáticas, nunca podrán demostrarse; es imposible escribir una descripción matemática completa del universo de la cual puedan deducirse todas las verdades físicas.

Explorando más a fondo estos inquietantes enunciados, Gregory Chaitin, de la Fundación “Thomas J. Watson” de IBM, definió en 1980 las “verdades azarosas” o aleatorias como aquéllas que no pueden derivarse de axiomas o leyes de un sistema formal, y un vasto océano de ese tipo de “verdades” rodea la “isla” de los teoremas demostrables.

Pero para rastrear el origen de estas afirmaciones podríamos ir mucho más atrás que Gödel, hasta el matemático alemán Gottfried Leibniz, en el siglo XVII, quien declaró que la realidad estaba construida por unidades que él llamó mónadas, las cuales determinan su existencia únicamente a partir de sus relaciones entre ellas mismas. Este panorama fue relegado por la ciencia oficial durante siglos, porque era extremadamente difícil encajar estas nociones en un sistema de cálculo referido a la mecánica de Newton.

Pero hoy, como las mónadas de Leibniz, Cahill y Klinger acuñaron el concepto de “seudo-objetos”, que no tienen existencia intrínseca, sino que son definidos sólo por la magnitud de la fuerza con que se conectan unos a otros, hasta que en última instancia desaparecen del modelo, comprobando la ecuación matriz de Paul Dirac, en 1932, sobre el comportamiento de los electrones, que terminó prediciendo la existencia de la anti-materia.

En la teoría cuántica, las propiedades de dos partículas pueden correlacionarse, incluso cuando están muy lejos una de otra, sin que incluso pueda pasar una señal entre ellas. “Esta fantasmal conectividad de amplio rango está aparentemente fuera del espacio”, sostiene Cahill, pero en el modelo de la realidad que creó con Klinger, existen algunas conexiones que actúan como gusanos para conectar defectos topológicos distantes.

Aunque suena un poco complicado, estas teorías tienden a borrar lentamente las “viejas” ideas del siglo XX sobre la realidad y la materia. Las cosas no son lo que aparentan.

Cómputo cuántico, la paradoja de la antimateria

La física después de Einstein, se empieza a poblar mundos de especulaciones tras nuevos descubrimientos, sobre todo las realidades subatómicas. El universo del electrón, el fotón y sus contrapartes conocidas como antimateria, plantea toda una nueva rama del saber, casi inexplorada, la física cuántica que, si la ciencia continúa avanzando aceleradamente, promete a mediano plazo una nueva revolución tecnológica de insospechadas consecuencias.

Algunos de esos procesos atómicos se han documentado en experimentos recientes, como ese en el que se aisló un átomo, comprobándose que éste podía localizarse en dos lugares al mismo tiempo, comprobación que sería la primera demostración de la mecánica cuántica, que confirmaría el don de la ubicuidad de la materia. Erwin Schrödinger, considerado como el padre de la mecánica cuántica, imaginó un famoso experimento mental para cuestionar las interpretaciones de la nueva teoría: supongamos que se encierra a un gato en una caja, junto con un detector de radiación que puede accionar un mecanismo para destapar una botella con gas venenoso; se pone en la caja un átomo de alguna sustancia radiactiva para que, en el momento en que se produzca la emisión radiactiva, se desencadene el mecanismo que mata al gato. De acuerdo con la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica, mientras nadie observa lo que sucede dentro de la caja, el átomo está simultáneamente en dos estados -emitió y no emitió radiación- y, por tanto, el gato está vivo y muerto a la vez; sólo cuando se observa lo que sucede en la caja se define el destino del felino”.

Científicos de la Universidad de Boulder, en Colorado, utilizaron un átomo ionizado de berilio en lugar de un gato, y en pocas palabras se comprobó una separación del átomo partido en 80 millonésimas de milímetro, distancia insignificante pero altamente significativa en las dimensiones atómicas.

Si estos principios se aplican a los conocimientos matemáticos de las ciencias del cómputo se trascendería uno de los umbrales de la realidad física que conocemos, y antes de entender cómo funciona, podría llevarnos a un salto cuántico en la tecnología de las computadoras. Las máquinas de cómputo de hoy en día se basa en bits, con la información codificada en circuitos electrónicos en una serie de unos y ceros. Pero en la medida en que los circuitos se miniaturizan cada vez más, la conmutación se acerca al nebuloso universo de la física cuántica. Los objetos cuánticos, como los electrones y otras partículas subatómicas pueden existir en estados alternos simultáneamente, en “1” ó “0”. Pero esta propiedad, conocida como superposición, abre el camino a una aproximación enteramente nueva al cómputo, en la que un bit cuántico o qubit, permite manipular dos valores al mismo tiempo.

Una de las más importantes aplicaciones implícitas en este desarrollo es el manejo de números larguísimos, base del encriptación, ya que los números primos son el fundamento de la privacidad en las comunicaciones electrónicas. Otra aplicación más distante en el futuro sería la teleportación, es decir, la posibilidad de mantener dos objetos en estados (y, por tanto, distancias) simultáneas.

Peter Shor, eminencia en la materia de los laboratorios AT&T, dice que es posible construir una computadora de 30 quibits dentro de una década, lo cual sería sólo el comienzo de una tecnología que enlazaría cientos de miles de qubits para resolver problemas más allá de la capacidad de las computadoras clásicas.

Links recomendables: Ciencia Popular – Teoría cuántica Wikipedia – Definiciones Mind surf – Cuántica y filosofía

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