El experimento de la elección retardada de Wheeler con un átomo ultrafrío

Dibujo20150609 optical version - atomic version - wheeler delayed-choice experiment - nature physics

Habrás leído en algunos medios que se ha logrado realizar el experimento de la elección retardada de Wheeler con un átomo. Por tanto, se ha demostrado que el futuro puede afectar al pasado. Así lo cuentan muchos medios. Pero, lo siento, sólo se ha confirmado con átomos lo que ya se sabía con fotones, que la interpretación del pasado depende de cierta información que sólo está disponible en el futuro. Puede parecer que es lo mismo, pero la interpretación de la realidad y la realidad misma son dos cosas muy diferentes.

La realidad (los resultados del experimento) en el pasado no ha cambiado. Sólo cambia cómo la interpretamos en el futuro (cómo elegimos ciertos resultados y descartamos otros para obtener una explicación de lo que sustenta el resultado observado). El experimento de elección retardada de Wheeler se había demostrado con fotones, pero el nuevo artículo lo logra con átomos de helio ultrafríos. El artículo es A. G. Manning, R. I. Khakimov, R. G. Dall, A. G. Truscott, “Wheeler’s delayed-choice gedanken experiment with a single atom,” Nature Physics, AOP 25 May 2015, doi:10.1038/nphys3343.

Dibujo20150609 atom counts at two output ports - blue -zero - red -one - nature physics

Observa este resultado. En azul los átomos recibidos en el estado |0> (en el pasado) y en rojo los recibidos en el estado |1> (en el futuro, unos 10 ms más tarde). ¿Ves un patrón de interferencia en los puntos azules? Pues te aseguro que lo hay. ¿Cómo podemos verlo? Basta saber qué medida se ha realizado en los átomos del futuro (puntos rojos) para seleccionar entre los puntos azules (en el pasado) los que cumplen la condición adecuada. Pero si elegimos los puntos azules que no la cumplen no se verá el patrón. En el pasado, como ambos tipos de puntos están mezclados no se puede ver nada. En el pasado, si ignoras el futuro, no sabes nada. Necesitas información del futuro para saber cómo elegir los resultados del pasado y ver lo que debe estar ahí, pero no ves.

Dibujo20150609  Wheeler delayed-choice experiment with atoms - nature physics

Esta figura muestra la fase de los átomos de los puntos azules medidos en el pasado, pero divididos en dos grupos usando información del futuro. En rojo, los que cumplen la condición que corresponde a un patrón de interferencia. En azul, los que no cumplen dicha condición. Se ve perfectamente el patrón de interferencia (rojo). Basta conocer el futuro (resultado de la medida sobre los puntos rojos de la figura anterior) para seleccionar los puntos azules de tal forma que se desvele el patrón oculto. ¿Dirías que el futuro ha afectado al pasado? Muchos medios lo afirman así.

Claro, si imaginas que el fotón es un persona que elige comportarse como partícula o como onda, e imaginas que realiza dicha elección en el pasado en función de algo que ocurre en el futuro, te encontrarás con una paradoja. El futuro influye en el pasado. Pero, cuidado, no confundas la realidad con la interpretación de la realidad. Lo que cambia en el pasado no es la naturaleza del fotón (no es una persona que elija ser partícula u onda). Lo que cambia es cómo interpretamos el resultado de una medida realizada en el pasado.

Dibujo20150609  Wheeler delayed-choice experiment with photons - nature physics

Permíteme recordarte cómo funciona el experimento de elección retardada de Wheeler con fotones. El fotón se envía a un interferómetro de Mach–Zehnder (ver figura). Un fotón tras pasar por un divisor de haz puede seguir dos caminos, A y B, de forma simultánea (si se comporta como onda) o de forma excluyente (si se comporta como partícula). En uno de ellos se coloca una lámina de cuarto de onda (φ), sea el A. Los fotones por ambos caminos estarán entrelazados en polarización. Cuando A tenga polarización horizontal, B tendrá polarización vertical, y viceversa. Un generador de números aleatorios (RNG) controla el segundo divisor de haz que cierra el interferómetro. Si lo inserta observaremos un comportamiento del fotón como onda, que da lugar a un patrón de interferencia, pero si no lo inserta observaremos un comportamiento del fotón como partícula, con trayectoria conocida y sin patrón.

El detector de polarización en la trayectoria B puede medir polarización horizontal/vertical o diagonal/contradiagonal. Al medir en B la polarización horizontal o vertical, conocemos la información sobre la trayectoria de A, con lo que se comportará como partícula, es decir, no se observará el patrón de interferencia en el detector A. Al medir en B la polarización diagonal (45º) o contradiagonal (–45º), no sabemos nada sobre la trayectoria de A (como si el fotón hubiera seguido de forma simultánea ambos caminos); si se midió en la dirección diagonal se observarán franjas de interferencia y si fue en la dirección contradiagonal se observará un patrón de antifranjas de interferencia (donde había franja ahora no la hay y viceversa).

Dibujo20150609  Wheeler delayed-choice experiment with photons - wikipedia commons

La paradoja de la elección retardada se refiere a cómo contamos las partículas, no a un cambio en lo que le pasa a estas partículas. El observador A repite muchas veces el experimento. Sea cuales sean las medidas realizadas por el observador B, el observador A verá una curva en forma de campana de Gauss. Desconociendo las medidas de B es imposible saber qué fotones se pueden etiquetar como partículas y cuáles como ondas. Pero los fotones medidos por A se pueden separar en dos grupos si se conoce el tipo de medida realizado por el observador B.

Al elegir sólo los fotones en A para los que B midió la polarización horizontal/vertical, sabremos su trayectoria y no se observará el patrón de franjas de interferencia, sino dos manchas asociadas a los fotones que pasaron o bien por un camino o bien por el otro. Si se eligen sólo los fotones en A para los que B midió polarización diagonal, no habrá información de la trayectoria, y los fotones medidos en A se podrán separar en dos grupos, los que forman franjas de interferencia y los que forman antifranjas de interferencia. Sólo conociendo lo que ha medido el observador en B podemos clasificar los fotones en A de forma adecuada.

La información de las medidas realizadas en B se puede transmitir en el futuro hacia A. Se puede interpretar como que dicha información influye en que los fotones se comporten como partículas o como ondas. Esta interpretación nos lleva a pensar que el futuro influye en el pasado. Pero en realidad lo único que nos da la información del futuro es información sobre el pasado. Todos los fotones se comportan como deben hacerlo. Pero el observador en A no sabe cómo lo han hecho. Sólo cuando recibe la información del observador en B puede interpretar de forma adecuada el resultado que están observando. En mi opinión, afirmar a la ligera que esto significa que el futuro influye en el pasado no tiene sentido.

Realizar este experimento con átomos de helio ultrafríos es todo un alarde técnico, pero no aporta mucho, en esencia, a la interpretación de la paradoja de la elección retardada de Wheeler. En mi opinión, como en el caso de “Los calcetines entrelazados de Adán y Berto,” Naukas, 08 Ene 2013, el futuro afecta a la interpretación del pasado. Pero afirmar que el futuro afecta a la realidad en el pasado me parece un alarde conceptual digno de un físico clásico que un físico cuántico no se puede permitir.

10 Comentarios

Participa Suscríbete

M. Cristina BurgosM. Cristina Burgos

En todos los experimentos que se realizan con condensados Bose-Einstein y los trabajos de pulsos láseres con el mismo fin de rondar el cero kelvin, sucede un desfasaje caótico de universo. La flecha del tiempo puede por instantes cambiar de dirección y no cumplrse la causalidad- efecto, sino que si a posteriori de un efecto esperado no se ponen en el experimento la causa faltante, el efecto no sucede.
Es la demostración palmaria que puede existir muchas cosas en variadas circunstancias donde el futuro influye determinantemente al pasado.
Según Wydler, esto se relaciona a los Universos infinitos que forman el Multiverso.
Hay que esperar unas décadas y los estados paradojales tendrán todos resoluciones.

Daniel Manzano

¿De dónde sacas eso de “La flecha del tiempo puede por instantes cambiar de dirección y no cumplrse la causalidad- efecto, sino que si a posteriori de un efecto esperado no se ponen en el experimento la causa faltante, el efecto no sucede.”?

Y esta frase “Es la demostración palmaria que puede existir muchas cosas en variadas circunstancias donde el futuro influye determinantemente al pasado.” es incorrecta

M. Cristina BurgosM. Cristina Burgos

Que parte no entendió sobre esos experimentos y conclusiones, para que así le explique.

Daniel ManzanoDaniel Manzano

Deme un enlace a los artículos de los experimentos y ya los miro yo mismo

Daniel Manzano

“Realizar este experimento con átomos de helio ultrafríos es todo un alarde técnico, pero no aporta mucho, en esencia, a la interpretación de la paradoja de la elección retardada de Wheeler. En mi opinión, como en el caso de “Los calcetines entrelazados de Adán y Berto,” Naukas, 08 Ene 2013, el futuro afecta a la interpretación del pasado. Pero afirmar que el futuro afecta a la realidad en el pasado me parece un alarde conceptual digno de un físico clásico que un físico cuántico no se puede permitir.”

Todo depende de si es uno ontológico (piensa que la función de onda es un estado físico en sí) o epistemológico (piensa que la función de onda es una mera herramienta para conocer el estado de un sistema). Este experimento apunta más a la interpretación epistemológica, ya que al hacer la segunda medida sólo actualizamos la información y vemos el patrón de interferencias en la primera medida. Ahora bien, la interpretación ontológica también tiene cabida, ya que al medir posteriormente puedes modificar la función de onda anterior siempre y cuando se respete la localidad. Como hace falta la información de la segunda medida el primer observador nunca podrá saber si se ha medido a posteriori o no y no hay problema ninguno.

notengoniideanotengoniidea

Sí, Cristina, yo te pregunto, dices que “la flecha del tiempo se invierte durante un instante”, pero claro ¿cómo defines “un instante”? para definir un instante necesitas el tiempo, el mismo tiempo que dices que ha invertido su transcurrir, explícanos esto un poco más, ¿insinúas que existe un “tiempo” que mide “EL TIEMPO”? ¿hay muchos tiempos? ¿cómo se mide el tiempo que permanece invertida la flecha del tiempo?
Espero que te lleve más tiempo a ti contestar esta pregunta que a mí plantearla, así habríamos conseguido invertir la flecha del trolleo.

Pedro Mascarós

Supóngase que obtengo por medio aleatorio o seudoaleatorio, diez números; a continuación, con estos números, elaboro un sistema de codificación nuevo y único que llamo “pepito”. Después te digo, “¡no te lo vas a creer!, ayer saqué al azar 10 números ¿y a qué no sabe lo que salió? ¡Me salió justamente los 10 números de la base de la codificación pepito!!
Este es un ejemplo donde el futuro marca una interpretación y explicación causal de lo que ocurriera en el pasado a un nivel macroscópico y de ir por casa.

GabrielGabriel

Por el 2013 (T2) se anunció se descubrió que los hombres primitivos de hace 2 millones de años eran carroñeros, no cazadores (1). ¡ Zas ! En ese pasado mas lejano, 2 millones de años atrás (T1), ¿los hombres de pronto cambiaron de cazadores a carroñeros?. ¿El futuro (T2) influyó sobre el pasado (T1) ? No. Solo cambio nuestra interpretación del pasado T1.
………
(1) http://www.uma.es/sala-de-prensa/not...leistoceno/

OscarOscar

Existe el tiempo. Y si existe que es el tiempo??? Que forma tiene??? Esta abierto y se expande al infinito o hace bucles y se puede retorcer sobre si mismo. Desde punto de vista cientifico el tiempo es aun muy subjetivo.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>