Einstein pensaba que existía una «realidad precuántica» (clásica, relativista y estadística) que explicaba las «paradojas» cuánticas contra la intuición clásica. Sus ideas, expresadas a la perfección en su artículo EPR de 1935 (EPR por sus autores Einstein, Podolsky y Rosen), fueron cuestionadas por Bell en 1964. Los experimentos han confirmado las ideas de Bell y la «realidad precuántica» si es relativista no puede ser clásica, o si es clásica no puede ser relativista. La teoría de cuerdas (o la teoría M) es una teoría relativista y cuántica que contiene objetos «aparentemente clásicos» (las cuerdas y las p-branas) que podrían constituir la «realidad precuántica» soñada por Einstein. ¿Puede una teoría que usa las leyes de la mecánica cuántica explicar las leyes de la mecánica cuántica? Como una pescadilla que se muerde la cola para demostrar que está fresca en la pescadería, este argumento es circular solo en apariencia. Hay que separar las leyes de la mecánica cuántica en dos grupos, las imprescindibles para la consistencia interna de la teoría de cuerdas y las prescindibles. La teoría de cuerdas daría un salto conceptual a la gloria si fuera capaz de explicar estas últimas a partir de las primeras. No parece fácil, pero la correspondencia entre agujeros negros y cubits de Duff y sus colegas podría ir en esta dirección. Por ahora, estos «cuerdistas» están concentrados en lo más fácil, explicar el entrelazamiento cuántico utilizando la teoría de cuerdas. ¿Por qué el entrelazamiento cuántico? Porque, en apariencia, las teorías cuánticas relativistas (como la teoría de cuerdas) no lo usan para nada. Para mucha gente el entrelazamiento cuántico es una ley cuántica no relativista.
¿Cómo se puede observar el entrelazamiento cuántico en teoría cuántica de campos? ¿Se podría observar el entrelazamiento cuántico en las colisiones del LHC? Un quark top, e incluso un bosón de Higgs, se producen en el LHC en un régimen no relativista (prácticamente se producen en reposo comparado con la velocidad de los productos de su desintegración). ¿Podrían dos quarks tops en un pile-up entrelazarse de forma cuántica?
Te recuerdo que la longitud de onda de Compton de un quark top en reposo es de unos 7 am (attómetros) y que la vida media de un quark top es de 0,5 ys (yoctosegundos). La mayoría de los quarks top que se producen en las colisiones del LHC recorren una distancia inferior a su longitud de onda de Compton antes de desintegrarse. ¿Podrían entrelazarse dos quarks top resultado de dos vértices primarios en un pile-up? ¿Cómo podría detectarse este hecho en las colisiones del LHC? Pajas mentales para una mañana soleada de paseo en Málaga…
¿Qué opinas al respecto? ¿Se puede observar el entrelazamiento cuántico en las colisiones del LHC en el CERN?
Lo que no es una paja mental es esto:
http://www.sciencemag.org/content/334/6060/1213.summary
‘Quantum Correlation Between Distant Diamonds’
‘Correlaciones cuánticas entre dos diamantes distantes’
Oscar, ya hablé de ese tema la semana pasada en «Logran el entrelazamiento cuántico de dos fonones en sendos diamantes separados 15 centímetros.»
Bueno, un azote en el culo entonces, o un tirón de orejas, como prefieras…
Disculpad mi ignorancia pero hay algo que no entiendo, a ver si se podría aclarar: donde el artículo pone «La teoría de cuerdas (o la teoría M) es una teoría relativista y cuántica que contiene objetos “aparentemente clásicos” (las cuerdas y las p-branas) que podrían constituir la “realidad precuántica” soñada por Einstein», acaso significa eso que la «teoria M» es determinista, como lo puede ser cualquier teoría «clásica»? Significa eso que en el fondo el universo está determinado? No sé si alguien me lo podría aclarar en estos términos. Gracias.
¿Determinista la teoría M? No, no, la teoría M nadie sabe lo que es, pero lo que todo el mundo cree es que es una teoría cuántica relativista, pues parece ser invariante Lorentz (y Poincaré) a todas las enregías y parece ser cuántica (o mejor dicho, está cuantizada según las reglas de la física cuántica) a todas las energías. Pero claro, la teoría M todavía nadie sabe lo que es (todo el mundo «sabe» que es la teoría «debajo» de una serie de ideas teóricas llamadas colectivamente teoría de cuerdas, pero nadie sabe qué teoría es en concreto), podría incluso ser determinista, pero ahora mismo nadie lo cree así, que yo sepa.
Una matización: dices que la teoría M parece ser cuántica. Depende. Si lo dices por los 5 tipos generales de teorías de cuerdas que son límite de esa teoría. De acuerdo. Pero con la teoría de Supergravedad maximal en 11 dimensiones es otro cantar. Nada sabe cuantizar una membrana como se hace una cuerda para producir una teoría consistente. Hubo cierto entusiasmo con la hipótesis del M-atrix approach de T.Banks, pero se desinfló. Ahora T. Banks contraataca con la idea del espacio-tiempo holográfico. Pero seguirmos anclados en el problema de la cuantización de cosas como la gravedad y los objetos extensos. En particular, y aunque el nivel de matematización y sofisticación se ha refinado mucho, las ecuaciones de las membranas siguen siendo como las burbujas/membranas de Dirac. Y sospecho, que si hay algún avance, requerirá algún nuevo tipo de matemática y estructura unificadora que puede que incluso que ya tengamos entre manos pero minusvalorada o incomprendida.
Yo sinceramente lo dudo mucho.
Aunque se generen pares de partículas entrelazadas, cosa que es esperable, observar este entrelazamiento en si es muy difícil. No se nos olvide que la estrategia habitual para detectar el entrelazamiento es mediante violaciones de las desigualdades de Bell. Esto es algo muy difícil de hacer en el caso de partículas que no puedes medir directamente.
Otra cuestión es que haya algún otro tipo de entrelazamiento, pero en cualquier caso no creo que sea fácil de ver. El entrelazamiento se observa sólo en cuestiones estadísticas, y no en cada interacción.
Un saludo.
Gracias, Daniel, después de pensar durante 3 horas bajo el Sol de Málaga he llegado a la misma conclusión, pero sigo con el mismo «resquemor» (¿se me escapa algo?).
«después de pensar durante 3 horas bajo el Sol de Málaga »
¿Allí no hace 0 grados? Mamones.
¿Os habéis enterado que después de 5 años ausente vuelve TIO PETROS?
tiopetros.tumblr.com
si la respuesta fuera afirmativa, ¿podría el universo haber estado en un de gran esntrelazamiento o incluso en un estado similasr a in condesasdo (como del Bose-Einstein)? o reformulando la temperatura (aproximadamente) : ¿fue el universo tan denso como la longitud de onda de caunquiera de sus partes fuera del orden del tamaño del universo entre el número de partículas que lo componían?
Desde mi limitado conocimiento de la materia en estudio, mi opinión es que, si es posible demostrar alguna característica cuántica utilizando la teoría M, ésta sería el entrelazamiento cuántico. La paradoja Einstein-Podolsky-Rosen parece implicar que la acción a distancia a velocidad superlumínica pueda deberse a la existencia de variables ocultas. Tal como nos muestra el cuadrado Abbot, añadiendo dimensiones adicionales es posible obtener efectos de acción a distancia, y en teoría M se dispone de una serie de dimensiones adicionales, minúsculas y «enrolladas» a través de las cuales podría transmitirse la acción mediante una suerte de microagujero de gusano interdimensional. Siguiendo este supuesto, lo que habría que investigar es cómo se produce el entrelazamiento en primer lugar, pues sería literalmente una puerta a otras dimensiones. ¿No suena fenomenal?
Abundando en el comentario anterior, que queda rápidamente falsado para teorías locales por el teorema de Bell, (sic.: «Ninguna teoría local física de variables ocultas locales puede reproducir todas las predicciones de la mecánica cuántica») me animaría a proponer la lectura del artículo «On the origin of the holographic principle», que parece venir a recordarnos que la gravedad y la mecánica cuántica emergen de la pérdida de información sucededida tras los horizontes de sucesos, por ejemplo, los de los agujeros negros. Esto sería coherente con la aparente falta de información que explicara el extraño comportamiento del mundo cuántico a escala subatómica. En ese sentido, podría observarse esta pérdida de información y sus efectos derivados al observarse la creación de microagujeros negros en los eventos de colisión del LHC. Sin embargo, esto solamente parece posible en el entorno de los TeV suponiendo dimensiones espaciales adicionales: http://en.wikipedia.org/wiki/Micro_black_hole#Can_we_produce_micro_black_holes.3F Al parecer, bajo el resto de supuestos, la energía mínima necesaria sería del orden de 10^19 GeV, muy por encima de la capacidad actual del gran colisionador de hadrones.
Sobre las desigualdades de Bell:
Imaginemos un mundo plano (2D) en el que las partículas son pequeñas esferas 3D que se mueven siempre dentro del plano, manteniendo siempre exactamente una mitad por encima y la otra mitad por debajo del plano. Imaginemos también que un tercio de la superficie de cada esfera está pintada de rojo, el otro tercio de verde y el otro de azul. Finalmente, asumamos que las esferas siempre se encuentran en rápida rotación, a menos que sean observadas ( = interaccionando con un detector del mundo plano en 2D); debido a la interacción, durante el proceso de medida, la rotación se detiene momentáneamente. ¿No detectarían los habitantes de este mundo estas partículas como si tuvieran «tres estados (rojo/verde/azul) al mismo tiempo mientras su estado no es medido, y únicamente verde, azul o rojo en el momento en que son observadas, con un 33% de probabilidad en cada caso? Un experimento tipo Bob y Alice, ¿no daría una probabilidad de 1/2 para resultados coincidentes entre ambos?
Estos seres habrían construído su propia «mecánica cuántica», ignorando que hay otro nivel de realidad subyacente, donde las partículas son objetos de dimensionalidad mayor que contienen todos los posibles estados hasta que las observamos (al interaccionar con ellas, paran de girar momentáneamente)
¿Se podría elaborar un formalismo similar en nuestro Universo? ¿Sería una teoría local que da resultados equivalentes a la mecánica cuántica?
Según el experimento del disco de Newton (disco cromático en rotación), probablemente lo que verían los habitantes 2D del mundo que describe Pablo no sería el color rojo, verde ni azul, sino el blanco. Además, sus habitantes serían también planos como el cuadrado Abbot, aunque con una diminuta tercera dimensión. La luz se transmitiría y reflejaría también por el plano y levemente fuera de él, lo que podría hacer que variara su longitud de onda y por tanto el color percibido. Por otra parte, el que exista superposición cuántica de estados no significa que cada estado tenga exactamente la misma probabilidad (1/3) de ser observado. Se pueden hacer cálculos de matemática cuántica en espacios de dimensionalidad menor, aunque hay teorías (M) que solo funcionan en espacios de 9, 10 u 11 dimensiones, como mínimo.
Pablo, ahora tienes que imagar un mecanismo que permita el entrelazamiento, es decir, dos bolas en lugares distintos del plano que están relacionadas de tal forma que si uno muestra para arriba el color azul, la otra siempre muestra el color rojo; cómo enlazarías 3D estas esferas para que esto ocurriera siempre y que cuando se pare una bola para medirla y se observe color rojo, la otra, muy lejos, también quede parada mientras la primera lo esté y si es medida ofrezca un color azul.
No sé si me he explicado bien. Sin entrelazamiento tu teoría no es cuántica sino estadística. ¿Cómo lo incorporas? Y recuerda que tu mecainsmo debe funcionar no solo con 2, sino también con 3, 4, 5, … n bolas en general.
Puede imaginarse un mecanismo como ése con bastante sencillez: Cúrvese el plano en forma de ‘U’ y en cada uno de los extremos del planos, sitúese una bola. A lo largo del plano estarán muy lejos, una en cada extremo, pero en 3D estarán casi en contacto. Cada bola tendrá un imán dentro y al girar una de ellas, reorientará la bola (o bolas) del otro extremo del plano, ya que el magnetismo operará en todas las dimensiones del espacio, no solamente en las de nuestro plano 2D. ¿Se ve? Al mover una de ellas (cambiarla de color) la otra también cambiaría de color al reorientar su imán interno. Ambas bolas quedarían pues entrelazadas. Del mismo modo, el espacio tridimensional puede extenderse a un espacio con n-dimensiones a través del cual operen las cuatro fuerzas básicas: nuclear fuerte, nuclear débil, electromagnética y gravitatoria siguiendo una línea de tiempo unidireccional. Al estar los objetos del universo 3D conectados entre sí gracias a una serie de dimensiones adicionales que no podemos ver a simple vista, estas fuerzas pueden provocar efectos a lugares que aparentemente están muy separados entre sí y a velocidades superiores a la de la luz. Pero esta apariencia está derivada de nuestra propia perspectiva, ya que no tenemos medio de observar las dimensiones adicionales. Que es precisamente lo que se está desarrollando.
Toma ya! Gracias Francis, tienes razón, así no hay manera de explicar el entrelazamiento. En fin, cuesta aceptar que la realidad sea tan rara!
Enhorabuena también por tu blog.
Pablo
¿Cuándo dejo esto de ser una discusión científica y se convirtió en decir las pamplinas más gordas que se pasen por el melón?
Pensaba que Paulino se había jubilado ya.