Schrödinger's Kittens and the Search for Reality

1. El misterio central del mundo cuántico: las partículas se comportan como ondas.

Este fenómeno ‘es imposible, absolutamente imposible de explicar de manera clásica’.

El enigma de las dos rendijas. El misterio fundamental de la mecánica cuántica se revela en el experimento de las dos rendijas: partículas individuales, como fotones o electrones, disparadas una a una a través de dos aberturas, crean un patrón de interferencia en una pantalla, como si cada partícula atravesara ambas rendijas simultáneamente y se interfiriera a sí misma. Este comportamiento ondulatorio de las partículas, y la llegada puntual de las ondas, desafía la intuición clásica. Incluso los átomos, mucho más grandes que los electrones, muestran esta dualidad.

Más allá del sentido común. Cuando se colocan detectores en las rendijas para observar por cuál camino pasa la partícula, el patrón de interferencia desaparece y las partículas se comportan como balas discretas, pasando solo por una rendija. Esto implica que el acto de observar altera fundamentalmente el comportamiento de la partícula, obligándola a “elegir” un camino. La partícula parece “saber” todo el montaje experimental, aunque no interactúe directamente con todas sus partes.

La escala importa. Esta extraña dualidad onda-partícula no se observa en objetos cotidianos como piedras o pelotas de béisbol. Las reglas cuánticas, regidas por la constante de Planck, dominan solo a escala subatómica. La transición de la rareza cuántica a la predictibilidad clásica es un enigma clave, que sugiere que nuestro mundo macroscópico emerge de una realidad cuántica probabilística más profunda.

2. La observación moldea la realidad: la paradoja del gato de Schrödinger.

Hasta que alguien mira dentro de la habitación, la Interpretación de Copenhague describe la situación como una ‘superposición de estados’ — o, en palabras de Schrödinger, ‘tener dentro al gato vivo y muerto (perdón por la expresión) mezclados o difuminados en partes iguales’.

La realidad en suspenso. La Interpretación de Copenhague, la visión “oficial” y tradicional de la mecánica cuántica, sostiene que una entidad cuántica no posee propiedades definidas hasta que es observada. El famoso experimento mental de Schrödinger ilustra esta absurdidad: un gato en una caja sellada, vinculado a un evento cuántico, existe en una superposición de estados “muerto” y “vivo” hasta que un observador consciente abre la caja.

El papel del observador. Esta interpretación implica que el acto de observar, especialmente por una mente consciente, provoca que la “función de onda” cuántica “colapse” en una realidad única y definida. Esto plantea preguntas profundas:

• ¿Qué es un “observador consciente”?
• ¿Cuenta la conciencia de un gato?
• ¿Dónde está la línea real entre el mundo cuántico y el clásico?
• ¿Permanece el Universo indefinido hasta que surge un observador consciente?

Regresión infinita. Si los aparatos de medición están hechos de partículas cuánticas, también deberían existir en superposiciones hasta ser observados. Esto conduce a una cadena infinita de observadores, sugiriendo que el Universo entero podría estar en un estado indefinido hasta que un ser consciente lo observe, una idea que inquieta profundamente a muchos físicos.

3. Acción espeluznante a distancia: el entrelazamiento cuántico desafía la localidad.

Esto es lo que Einstein llamó ‘acción espeluznante a distancia’; es como si dos entidades cuánticas (dos fotones, en este caso) permanecieran entrelazadas para siempre, de modo que cuando una es estimulada, la otra reacciona instantáneamente, sin importar la distancia que las separa.

La paradoja EPR. Einstein, Podolsky y Rosen (EPR) idearon un experimento mental para destacar la naturaleza no local de la teoría cuántica. Describe dos partículas entrelazadas, como fotones, cuyas propiedades (por ejemplo, polarización) están vinculadas pero indefinidas individualmente hasta ser medidas. Medir una determina instantáneamente el estado de la otra, aunque estén a años luz de distancia.

La prueba irrefutable de Bell. John Bell formuló una desigualdad matemática que podía ser probada experimentalmente para distinguir entre la realidad local (donde las partículas tienen propiedades definidas y las interacciones están limitadas por la velocidad de la luz) y la no localidad cuántica. Los experimentos de Alain Aspect en los años 80 violaron concluyentemente la desigualdad de Bell, demostrando que la “acción espeluznante a distancia” es un fenómeno real.

• El sentido común predice un patrón estadístico para las correlaciones de partículas.
• La teoría cuántica predice un patrón diferente, que viola la desigualdad de Bell.
• Los experimentos confirman la predicción cuántica, demostrando la no localidad.

El sacrificio de la realidad. La violación de la desigualdad de Bell obliga a elegir: abandonar la idea de que la realidad existe independientemente de la observación, o aceptar que las influencias pueden viajar más rápido que la luz. Esta no localidad fundamental es una piedra angular de la realidad cuántica, desafiando nuestras intuiciones más profundas sobre el espacio, el tiempo y la causalidad.

4. La ilusión del tiempo para la luz: los fotones no experimentan duración ni distancia.

Las transformaciones de Lorentz nos dicen que el tiempo se detiene para un objeto que se mueve a la velocidad de la luz.

La visión relativista de Einstein. Las ecuaciones de Maxwell mostraron que la luz viaja a una velocidad constante (c), sin importar el movimiento del observador. La Teoría Especial de la Relatividad de Einstein explicó esto postulando que el espacio y el tiempo no son absolutos, sino relativos a la velocidad del observador. Esto conduce a fenómenos como:

• Contracción de la longitud: los objetos se acortan en la dirección del movimiento.
• Dilatación del tiempo: los relojes marchan más lento para observadores en movimiento.

La perspectiva única del fotón. Cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud se vuelven extremas. Para un fotón, que siempre viaja a ‘c’, el tiempo literalmente se detiene y las distancias en su dirección de viaje se reducen a cero.

• Desde el punto de vista del fotón, no pasa tiempo en cruzar el Universo.
• Todos los puntos a lo largo de su camino son efectivamente “aquí” y “ahora”.
• Esto implica una existencia atemporal y no espacial para la luz misma.

Implicaciones para los misterios cuánticos. Esta peculiar naturaleza relativista de la luz suele pasarse por alto, pero es crucial para entender la no localidad cuántica. Si los fotones no experimentan tiempo ni distancia, su influencia “instantánea” a través de grandes distancias en experimentos de entrelazamiento resulta menos paradójica. Sugiere una interconexión más profunda del espacio-tiempo a nivel fundamental.

5. La realidad como suma de posibilidades: la QED de Feynman y los integrales de camino.

La luz no viaja realmente solo en línea recta,’ dice Feynman, ‘sino que “huele” los caminos vecinos a su alrededor y usa un pequeño núcleo del espacio cercano.

Más allá de trayectorias únicas. La Electrodinámica Cuántica (QED) de Richard Feynman es la teoría científica más precisa jamás desarrollada. Describe cómo interactúan la luz (fotones) y la materia (electrones). Un concepto central es el “integral de camino” o “suma sobre historias”: para calcular la probabilidad de que una partícula vaya de A a B, hay que sumar las probabilidades de todos los caminos concebibles que podría tomar, no solo la línea recta clásica.

La ilusión de las líneas rectas. Aunque parece absurdo, este enfoque explica por qué la luz parece viajar en línea recta o reflejarse predeciblemente en espejos. Las probabilidades de la mayoría de los caminos “locos” se cancelan entre sí, dejando que solo dominen los caminos clásicos de menor tiempo. Sin embargo, experimentos sutiles, como las rejillas de difracción en CDs, revelan la influencia de estos “otros” caminos.

Interacciones fundamentales. La QED postula solo tres acciones básicas:

• Un fotón moviéndose de un lugar a otro.
• Un electrón moviéndose de un lugar a otro.
• Un electrón emitiendo o absorbiendo un fotón.
  Todos los procesos químicos y biológicos, y de hecho la mayor parte del mundo físico, surgen de la repetida aplicación de estas tres acciones, incluso considerando partículas virtuales e interacciones invertidas en el tiempo.

6. El vacío activo: las fluctuaciones cuánticas moldean el mundo.

‘El “nada” absoluto se imagina mejor como un torbellino de actividad en el que todo tipo de partículas parpadean entrando y saliendo de la existencia’.

Energía de la nada. La incertidumbre cuántica permite un “préstamo” temporal de energía del vacío, posibilitando que partículas surjan espontáneamente y desaparezcan. Estas “partículas virtuales” existen por momentos fugaces, cuya duración es inversamente proporcional a su masa (energía).

• Los fotones de luz pueden transformarse brevemente en pares quark-antiquark.
• El vacío mismo es un “torbellino” de pares virtuales electrón-positrón.

Efectos medibles. Estas fluctuaciones del vacío no son meras construcciones teóricas; sus efectos son medibles. El efecto Casimir, donde dos placas conductoras muy próximas se atraen, es un ejemplo. Más sutilmente, un experimento en Yale en 1993 mostró que el campo modificado del vacío cerca de un conductor ejerce una fuerza medible sobre átomos individuales de sodio, confirmando la realidad de este “algo de la nada”.

El efecto Zeno cuántico. Este fenómeno, también llamado “la olla vigilada nunca hierve”, demuestra cómo la observación continua puede impedir que un sistema cuántico cambie de estado. Al “espiar” constantemente iones de berilio, los investigadores lograron suprimir su decaimiento natural, forzándolos a permanecer en su estado inicial. Esto implica que incluso Dios debe “parpadear” para que el Universo evolucione.

7. La física como construcción de modelos: nuestras teorías son ficciones útiles.

Todos los modelos del átomo son mentiras en el sentido de que no representan la verdad única y absoluta sobre los átomos; pero todos los modelos son verdaderos y útiles en la medida en que nos permiten comprender algún aspecto del mundo atómico.

Analogías como herramientas. La física, como toda ciencia, se basa en construir modelos y analogías para entender fenómenos más allá de la percepción directa humana. Describimos los átomos como “bolas de billar” o “sistemas planetarios”, y las fuerzas como “resortes”, aunque sean representaciones simplificadas. Estos modelos no son la “verdad”, sino ficciones útiles que nos ayudan a predecir y explicar.

Construyendo la realidad. El “descubrimiento” de partículas subatómicas como los quarks es menos encontrar entidades preexistentes y más construir modelos que expliquen datos experimentales. Como argumenta Andrew Pickering, “la realidad de los quarks fue el resultado de la práctica de los físicos de partículas, y no al revés”. La elección de qué modelos seguir, qué experimentos realizar y cómo interpretar resultados está influida por el contexto cultural y analogías previas exitosas.

El poder de las matemáticas. La “eficacia insensata de las matemáticas” para describir el Universo podría reflejar simplemente que los físicos son expertos en encontrar modelos físicos para estructuras matemáticas existentes. Así como un carpintero hace muebles con madera, un físico hace modelos del mundo con matemáticas. Diferentes marcos matemáticos pueden conducir a modelos igualmente válidos, pero conceptualmente distintos, de la misma realidad.

8. Las fallas de la Interpretación de Copenhague: una visión pragmática pero incompleta.

‘Me opongo al término Interpretación de Copenhague,’ dijo, ‘porque suena como si hubiera varias interpretaciones de la mecánica cuántica. Solo hay una. Solo hay una forma de entender la mecánica cuántica.’

El dogma “oficial”. Durante décadas, la Interpretación de Copenhague, defendida por Niels Bohr, fue la visión dominante. Enfatizaba la complementariedad (onda o partícula, nunca ambas simultáneamente) y el papel del observador en colapsar la función de onda. Su fortaleza residía en ofrecer “recetas” prácticas para cálculos, aunque sus implicaciones filosóficas resultaran inquietantes.

Grietas en los cimientos. Experimentos recientes desafían los pilares de Copenhague:

• Complementariedad violada: ahora se observa que fotones individuales exhiben simultáneamente propiedades de onda y partícula.
• Error de Von Neumann: una “demostración” matemática que descartaba teorías de variables ocultas fue luego refutada por John Bell, abriendo la puerta a interpretaciones alternativas.

El problema del observador. La dependencia de Copenhague en un “observador consciente” para definir la realidad conduce a una regresión infinita, donde el Universo mismo podría permanecer en superposición hasta ser observado “desde afuera”. Esto es un “remedio desesperado” para muchos, que empuja el problema de la realidad fuera del ámbito científico.

9. La conexión cósmica de la inercia: la retroalimentación no local del Universo.

La superficie de un cubo de agua será plana si el agua no gira respecto a las galaxias distantes, y se curvará si el agua gira respecto a ellas.

El principio de Mach. El enigma de la inercia —por qué los objetos resisten cambios en su movimiento— ha intrigado a los físicos durante mucho tiempo. Ernst Mach (y antes George Berkeley) propusieron que la inercia no es una propiedad intrínseca, sino que surge de la interacción con toda la materia del Universo. Este “principio de Mach” sugiere una conexión no local: un objeto “sabe” su movimiento relativo a la distribución promedio de materia en el cosmos.

El papel de la gravedad. La Relatividad General de Einstein, una teoría de la gravedad como curvatura del espacio-tiempo, fue influida por el principio de Mach. Aunque describe cómo la masa curva el espacio-tiempo, no explica completamente el origen de la inercia. La identidad entre masa gravitacional (cuánto atrae un objeto) y masa inercial (cuánto resiste ser atraído) apunta a un mecanismo universal de retroalimentación.

Un universo cerrado. Para que el principio de Mach sea válido, el Universo debe ser “cerrado” — gravitacionalmente ligado, de modo que toda la materia pueda ejercer una influencia colectiva. Evidencias cosmológicas recientes sugieren que nuestro Universo está muy cerca de ser cerrado, dando nuevo respaldo a esta idea de retroalimentación cósmica no local. Esto coincide con la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman, donde todas las partículas del Universo están interconectadas.

10. La Interpretación Transaccional: un apretón de manos en el espacio-tiempo que resuelve misterios.

El emisor puede considerarse como productor de una “onda oferta” que viaja al absorbedor. El absorbedor devuelve una “onda confirmación” al emisor, y la transacción se completa con un “apretón de manos” a través del espacio-tiempo.

Un nuevo mito cuántico. La Interpretación Transaccional de John Cramer ofrece una alternativa convincente a la visión de Copenhague, basada en la teoría del absorbedor simétrica en el tiempo de Wheeler-Feynman. Postula que las interacciones cuánticas son “transacciones” o “apretones de manos” a través del espacio-tiempo, involucrando una onda “retardada” (que viaja hacia adelante en el tiempo del emisor al absorbedor) y una onda “avanzada” (que viaja hacia atrás en el tiempo del absorbedor al emisor).

Realidad atemporal. En este modelo, el “colapso” de la función de onda no es un evento misterioso causado por un observador, sino la culminación de este apretón de manos atemporal. La “decisión” de la partícula sobre su estado está determinada por toda la transacción, que ocurre instantáneamente desde la perspectiva de las partículas involucradas (ya que los fotones no experimentan tiempo).

• Experimento de las dos rendijas: la “onda oferta” pasa por ambas rendijas; la “onda confirmación” regresa del detector por ambas rendijas, completando la transacción a lo largo de todos los caminos, generando interferencia.
• Observación: si se coloca un detector en una rendija, este absorbe la onda oferta y envía una onda confirmación solo por esa rendija, forzando que la transacción ocurra por un único camino.

Sin observador especial. Esta interpretación elimina la necesidad de un observador consciente o aparato de medición con un papel especial en la creación de la realidad. Todos los procesos físicos se tratan por igual, como transacciones entre emisores y absorbedores, resolviendo muchos enigmas filosóficos de larga data.

11. Reimaginando la causalidad: la flecha del tiempo y las interacciones cuánticas.

La transacción atemporal no tiene un ‘cuándo’ al final.

Más allá del tiempo lineal. La interpretación transaccional desafía nuestra noción común de causalidad lineal. Mientras que los eventos macroscópicos (como pulsar una tecla y ver aparecer una letra) siguen una “causalidad débil” (la causa precede al efecto), las interacciones cuánticas microscópicas involucran violaciones de “causalidad fuerte”, donde los efectos pueden preceder a las causas en un apretón de manos sim

Última actualización: August 6, 2025