“La gran prueba”: el experimento que cuestionó lo que Einstein creía del Universo

En verdad, la frase se refería algo que Einstein siempre encontró muy molesto de la teoría cuántica y con lo que luchó gran parte de su vida. Se trataba del concepto, presente tanto en la ecuación de indeterminación de Heisenberg como en la ecuación de onda de Schrödinger (dos de los elementos fundamentales de la cuántica), de que es imposible predecir o calcular ciertas cualidades de partículas subatómicas no porque no puedan medirse, sino porque las cualidades mismas no existen hasta el momento de ser medidas.

El concepto es más fácil de entender con la ecuación de Schrödinger. Imagino que todos ustedes habrán aprendido en el colegio como los átomos son pequeñas esferas con otras esferas más pequeñas orbitando alrededor de ellos: los electrones. En este sentido, se nos enseña que un átomo se asemeja a un sistema solar con un núcleo gigante y pequeñas bolitas que van dando vueltas alrededor.

Pero la realidad es mucho más compleja. Los electrones no “orbitan” alrededor del átomo, sino que existen simultáneamente en múltiples puntos alrededor del átomo con distintas probabilidades en cada punto. Predecir su posición es imposible por el simple hecho de que antes de ser bombardeados por fotones (es decir antes de que tratemos de observarlos) no están en ninguna posición. Están distribuidos con un rango de probabilidad en todas las posiciones simultáneamente. Y esto aplica para todas las partículas subatómicas, que existen como una onda antes de colapsar como una partícula al momento de ser observadas.

A Einstein esto no le gustaba. Él creía que el universo podía ser predicho y que no tenía sentido que algo tan básico como la ubicación de cualquier partícula subatómica fuera ahora exclusivo del azar. Así mismo, esto implicaría que si yo vínculo dos partículas, la separó la una de la otra y observo una la onda colapsará igualmente con la otra de manera instantánea, transmitiendo técnicamente información más rápido que la velocidad de la luz.

Esto ya se ha hecho, y de ello hemos hablado en varios artículos relativos a la “teletransportación cuántica”.

El gran debate: ¿Realismo local o Entrelazamiento Cuántico?

Pero aún así, demostrar que Einstein estaba equivocado ha sido muy difícil. Los experimentos realizados han brindado resultados pero es difícil argumentar que estos resultados son concluyentes.

A grandes rasgos las dos posturas eran las siguientes: una, defendida por Einstein, es la del realismo local, y establece que si un átomo sufre algún tipo de alteración esta ha necesariamente de deberse al cambio en algún parámetro en las cercanías del átomo. Por otra parte, la noción de entrelazamiento cuántico establece que las ondas que vinculan a las partículas pueden comportarse de manera impredecible y por lo tanto dos partículas distantes pueden influenciar se la una con la otra. Esta segunda teoría era postulada por el reconocido físico Niels Bohr

Por décadas el debate fue puramente filosófico. Sin embargo, en 1960 un científico conocido John Bell diseñó un experimento que permitiría medir simultáneamente a dos partículas “entrelazadas” y determinar si se afectaron instantáneamente o no. Como son mediciones tan complejas, Bell optó por una aproximación diferente: un análisis estadístico utilizando muchas variables.

El experimento se realizó en diversas ocasiones, siempre apoyando la hipótesis de Bohr y descartando el realismo local de Einstein. Pero los científicos nunca estuvieron convencidos porque las partículas podía ser semejantes no debido el entrelazamiento cuántico sino, por ejemplo, a que los valores generados para cargarlas hubiesen estado desde el principio marcados por una característica común. En efecto, la lista de valores era generada por un ordenador o determinada desde el principio, y esto podría influir en los resultados.

El gran experimento

Pero, en tiempos recientes el desarrollo de las tecnologías de la comunicación permitió producir muchos más datos de maneras novedosas… y fue aquí precisamente que se ideó el gran experimento.

Esencialmente, lo que se realizó fue una convocatoria que hizo que millones de personas alrededor del mundo, de manera simultánea, enviaran los datos de partida para el experimento propuesto por Bell. Este método superó las limitaciones asociadas a generar datos de manera automática, pues se tenía la certeza de que las personas no podían ponerse de acuerdo unas con otras. El libre albedrío de los seres humanos permitió un influjo masivo y absolutamente aleatorio de datos, y sin embargo las partículas una vez más mostraron semejanzas en su comportamiento.

Este experimento probó definitivamente que Einstein se había equivocado y que el Realismo Local era un concepto erróneo sobre el universo. Esto significa que una partícula subatómica puede ser alterada por otra partícula subatómica aunque esta se encuentre a gran distancia.

Y así se solucionó por fin a un debate que llevaba casi un siglo apasionando a físicos y legos por igual.

Fuentes:

1. https://www.elespectador.com/noticias/ciencia/el-gran-experimento-de-fisica-cuantica-global-que-desafio-einstein-articulo-754907

Imágenes: 1: naturzientziak.wordpress.com, 2: phys.org, 3: newyorker.com