Podcast CB S&R 119: Retrocausalidad y el tiempo en física cuántica

Dibujo20170714 ivoox coffee break ep 119

He participado en el episodio 119 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Retrocausalidad y el tiempo en cuántica; Nuevo barión doblemente encantado; Homínidos y nosotros; Señales oyentes”, 13 Jul 2017. “La tertulia semanal ha repasado las últimas noticias de la actualidad científica.”

Dibujo20170714 coffee break ep 119 foto participantes

En la foto, de izquierda a derecha y de arriba a abajo: Carlos Westendorp , Alberto Aparici @cienciabrujula (por videoconferencia), Francis Villatoro @emulenews (por videoconferencia) y Héctor Vives-Arias @DarkSapiens. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso. CB:SyR es una colaboración entre el Área de Investigación y la Unidad de Comunicación y Cultura Científica (UC3) del Instituto de Astrofísica de Canarias. Abajo la corbiportada de Alberto Corbi Bellot, .

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Se inicia el programa anunciando que Australia se ha unido a ESO [enlace], que ya se han obtenido las primeras imágenes de la gran mancha roja de Júpiter por la sonda Juno de la NASA [tuit] y cuál es el estado de las observaciones de la estrella de Tabby realizadas en el IAC por el equipo de Coffee Break (hasta que no haya un artículo publicado yo no puedo hacerme eco explícito en este blog). Hemos hablado del nuevo barión doblemente encantado observado en el detector LHCb del LHC. Más información en este blog en “LHCb observa la partícula Ξcc (barión ccu)”, LCMF, 07 Jul 2017.

La tertulia empieza a calentarse cuando Carlos introduce el tema de la retrocausalidad (o retrocausística) en la física cuántica; una cuestión filosófica (o metafísica) de interés en ciertos medios, pero que no interesa nada a la mayoría de los físicos cuánticos (que podemos calificar de instrumentalistas). Noticias como “Apoyo a que el futuro influye en el pasado en la teoría cuántica”, Europa Press, 05 Jul 2017, o “Physicists provide support for retrocausal quantum theory, in which the future influences the past,” Phys.Org, 05 Jul 2017, le hacen un flaco favor a la divulgación de la física cuántica. Basadas en un artículo reciente sobre teorías de variables ocultas (un horroroso nombre que es omitido por muchos periodistas y comunicadores científicos), se interpretan sus resultados como si fueran parte íntegra de la mecánica cuántica; pero, lo siento, dichas teorías están más allá de la mecánica cuántica y son prescindibles para todo físico cuántico. Y así debe quedar claro en la divulgación científica.

Todo este asunto mediático de interés para filósofos y aficionados a la filosofía parte del artículo es Matthew S. Leifer, Matthew F. Pusey, “Is a time symmetric interpretation of quantum theory possible without retrocausality?” Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 473: 2202 (2017), doi: 10.1098/rspa.2016.0607, arXiv:1607.07871 [quant-ph]; que convierte en teorema matemático las ideas de Huw Price, “Does time-symmetry imply retrocausality? How the quantum world says “Maybe”?” Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics 43: 75-83 (2012), doi: 10.1016/j.shpsb.2011.12.003, arXiv:1002.0906 [quant-ph].

Tras esta incursión cuántica, Alberto nos recuerda lo poco (o mucho) que sabemos sobre el arbusto (que no árbol) evolutivo del género Homo. Yo tuve que abandonar la tertulia. Espero que la disfrutes, como yo lo he hecho a posteriori.


5 Comentarios

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Miguel CasanovaMiguel Casanova

Francis tengo una duda. Entiendo que se puede aislar a una partícula radioactiva y que ella misma forme un sistema cuántico ( no se si un sistema tiene que tener mas de una partícula, pero lo importante es que se comporte de forma cuántica). Si para el átomo radiactivo no existe tiempo ya que mantiene su estado cuántico, ¿ Como es posible que llegue a irradiar ? ¿No necesitaría tiempo para que puedan suceder cambios y poder llegar a irradiar? Y si esto ¿no es un problema y estos sistemas están permitidos, no necesitarían un tiempo para justificar el comportamiento?.

Gracias de antemano y siempre es un placer escucharles!

Francisco R. Villatoro

Miguel, la noción de tiempo en cuántica es muy sutil; que haya cosas que tú observas que ocurren en el tiempo de tu reloj no implica que el sistema al que le ocurren estas cosas tenga un reloj con el que medir su propio tiempo. Imagina un fotón, ¿tiene noción de tiempo propio? Sin embargo, tú observas cómo se crea en cierto lugar e instante, y se detecta en otro.

En mecánica cuántica, lo que puede ocurrir (no está prohibido) ocurrirá con cierta probabilidad; más aún, si el fenómeno es irreversible, tras ocurrir no se podrá volver a la situación anterior de forma espontánea. Un sistema excitado (el átomo radioactivo) está en un nivel energético alto y puede decaer a un nivel energético bajo (el átomo en su estado fundamental); su estado será una superposición p0(t) |0> + p1(t) |1> de ambos niveles energéticos, donde estas probabilidades cambian por interacción con el entorno (vacio); se describe dicho cambio como una función del tiempo asociado al entorno (el átomo como tal no tiene un reloj que le marque cuándo debe desintegrarse); se prepara un estado inicial p0(0)=0 y p1(0)=1, y estas probabilidades cambian según la ecuación de Schrödinger, p0 crece y p1 decrece, con lo de forma espontánea el entorno medirá el átomo (en cierto instante según el reloj del entorno) y el resultado será |0>, el átomo ha radiado y para siempre será p1(t)=0, si no le damos energía que le permita excitarse de nuevo (por supuesto, el vacio puede hacerlo y provocar el salto por efecto túnel, pero esta es otra historia). Por tanto, el átomo no necesita un reloj para poder radiar, solo es necesario que el entorno disponga de un reloj.

Miguel, no sé si has estudiado lo suficiente de física cuántica como para poder calcular la vida media del átomo usando la representación de Heisenberg; si así es, compara los cálculos con el uso de la representación de Schrödinger y dime con cuál de las dos maneras te parece más fácil entender lo que le pasa al átomo radiactivo. A la mayoría de los físicos le cuentan esta última y no acaban de entender lo que le pasa al átomo, pero cuando descubren la primera se sorprenden a sí mismos entendiéndolo todo. Haz el ejercicio (se omite en la mayoría de los libros de texto, dejándolo como ejercicio al lector).

Pedro MascarósPedro Mascarós

https://en.wikipedia.org/wiki/Heisenberg_picture Los observables tienen dependencia del tiempo, pero no los estados.

Por cierto, que foto más chula de Heisenberg en este artículo de la wikipedia, qué tío más grande. Según leí, por cierto, parece que más de una vez Bohr le hizo llorar; creatividad y sensibilidad van de la mano.

Miguel CasanovaMiguel Casanova

Muchas gracias por responder!

Estoy viendo que en mi comentario tal vez no resaltara el echo de que la partícula radioactiva estaba aislada, es decir que estamos intentando que nada interaccione con ella, y por lo tanto sin un tiempo propio veía difícil que pudiera irradiar.

No he estudiado cuántica, solo en artículos de divulgación, documentales o programas como este, se que algún día profundizaré más como lo he echo con la relatividad especial.

Pasando al segundo párrafo de tu respuesta, defines el estado de superposición como función del tiempo ( entiendo las distintas interpretaciones a las que haces referencia, Schrödinger el tiempo pasa en el sistema, Heisemberg, el tiempo pasa en el entorno y el sistema no tiene tiempo). La clave es donde dices que es el vació el que interacciona con el sistema, permitiendo que ése pueda cambiar, y entiendo que la interacción con el vació es imposible de evitar (supongo que los campos cuánticos en sus estados mínimos de excitación podrán interaccionar eventualmente), ya que si se pudiera minimizar esta interacción con el entorno, podrías evitar que el sistema pueda evolucionar, al no tener tiempo propio, cambiando el tiempo de vida medio. Como esto último entiendo que no pasa, ambas interpretaciones son válidas y el sistema evoluciona obligatoriamente en el tiempo.

Si lo entendí medianamente bien, ahora me surge la duda de si tiene sentido que el vació sea el que tenga el tiempo, si el vacío no es una cosa mas sutil aún que un sistema cuántico, algo menos definido, más virtual, pero es el que supuestamente lleva la batuta para marcar el tiempo. Al ser los campos relativistas, entiendo que llevan el tiempo en su propia naturaleza, y tal vez por ello puede ser una explicación más satisfactoria, no lo sé, solo son hipótesis.

Esto del tiempo me daría para escribir una buena parrafada más, y creo que no es necesario, pero entiendo el echo de que el foton no tenga tiempo, ya que aunque oscile y se mueva de A a B, todas sus propiedades permanecen constantes, no hay cambios para él, no hay tiempo.

Saludos!

Pedro MascarósPedro Mascarós

Muy bueno este post; genial la parte de la retrocasualidad y la de los homínidos.

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