Para el físico Gerardo Herrera, “la mecánica cuántica sí hace una distinción entre el pasado y el futuro” y es uno de los puntos centrales de la discusión de la mesa transmitida en vivo el 31 de agosto a través de las plataformas digitales de la institución

Con una mirada enfocada en la mecánica cuántica, el físico Alejandro Frank, integrante de El Colegio Nacional, volvió a convocar a una conversación a Miguel Alcubierre, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM; Gerardo Herrera Corral, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN, y Alberto Martín Ruiz, del Centro de Ciencias de la Complejidad de la UNAM, alrededor de la mesa redonda Recordando el porvenir: hablemos de nuevo sobre la naturaleza del tiempo.

Transmitida la tarde del 31 de agosto, a través de las plataformas digitales de la institución, el colegiado recordó que, si bien hay nombres famosos que pensaron en la relación de la mecánica cuántica y el tiempo, como Albert Einstein o Stephen Hawking, en medio están otros los grandes pioneros, como Niels Bohr, Schrödinger, Heisenberg y Paul Dirac, los titanes de la invención de la mecánica cuántica, además de físicos más jóvenes que empujaron la filosofía de esta disciplina.

“Para Newton, el tiempo es como un río y es universal; para Einstein, el tiempo es elástico y sólo es definible para cada observador: el tiempo en la mecánica cuántica es sobre la manera en que choca o se contradice con la relatividad.”

La invitación a los especialistas fue a reflexionar sobre la relación del tiempo y la mecánica cuántica, sin detenerse en la relatividad, pues desde hace muchos años se ha dado un intento por unir las primeras dos teorías, sin éxito, aunque hay algunos avances.

“Nos iremos hacia el mundo cuántico, el mundo de los átomos, de los núcleos de las partículas, donde la fenomenología es muy distinta, aunque en ella se basa prácticamente toda la tecnología moderna, la química, la física de los materiales: sin la mecánica cuántica no podríamos entender cómo brillan las estrellas”, destacó Alejandro Frank.

Para el físico teórico Miguel Alcubierre, gracias a la relatividad hemos aprendido que el tiempo no es absoluto, que el tiempo es relativo y depende de quién lo observa o “de qué trayectoria sigas en el espacio-tiempo y de dónde estés, ya sea cerca o lejos de un campo gravitacional, el tiempo fluye a un ritmo distinto”, el tiempo que pensaba Newton no existe.

“Otra cosa que hemos aprendido, gracias a la relatividad es que el tiempo es una dimensión extra: no vivimos en tres dimensiones, sino en cuatro. Tres dimensiones de espacio y una de tiempo, por lo cual viajar al futuro se antoja como perfectamente posible, pero regresar al pasado no es posible, porque viola muchos principios de la física.”

De acuerdo con el investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, la idea de que no se pueda hablar de un presente que sea el mismo para todos, implica que tampoco es factible definir qué es el ahora: en su caso lo puede entender como una línea horizontal, pero para alguien que se mueve rápido también es una línea inclinada y “si lo hace más rápidos está más inclinada… todos esos son el ahora de alguien completamente válidos”.

“El hecho de que no pueda definir un ahora, sino que tenga muchos ahoras asociados a distintos observadores implica que el espacio y el tiempo conforman un bloque de cuatro dimensiones. Todo lo que ha ocurrido y todo lo que está por ocurrir en realidad ya está ahí, en cuatro dimensiones, desde el principio de los tiempos: el pasado y también el futuro, de alguna manera ya están ahí, en el espacio-tiempo de cuatro tiempos.”

Desde su perspectiva, la mecánica cuántica y la relatividad tiene muchos problemas e inconsistencias en varios lugares: uno es el problema del tiempo en la gravedad cuántica, lo que se debe a que en la relatividad el tiempo es relativo y no existe simultaneidad absoluta, pero en mecánica cuántica el tiempo es un parámetro y algunas cosas ocurren de manera instantánea.

“Nosotros recordamos el pasado en el presente, porque el pasado era más ordenado, entonces el universo se va desordenando y eso nos da una flecha del tiempo. Esa flecha del tiempo termodinámica sólo funciona si asumimos que el universo inició en un pasado remoto con un estado de entropía altamente baja. Aquí tenemos un problema, lo que se conoce como la hipótesis del pasado, donde se dice que la gran explosión dio origen a un universo no sólo fuera de equilibrio, sino con una entropía extremadamente baja.”

Clásicos y ortodoxos

El catedrático del departamento de física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Gerardo Herrera, centró su conferencia en la Interpretación de Copenhague, a la que definió como la ortodoxia o lo que los físicos aprenden en sus cursos de mecánica cuántica en la escuela, “lo que es aceptado actualmente”.

“Es una interpretación de todos esos fenómenos en los que aceptamos una descripción probabilística, un principio de correspondencia entre el mundo cuántico y el mundo clásico, y aceptamos tres aspectos: el principio de incertidumbre, la imposibilidad de determinar y la posición de una partícula simultáneamente.”

“Como una consecuencia, podemos decir que el pasado está definido y el futuro es incierto. Otro de los principios es la dualidad onda-partícula, que se conoce formalmente como el principio de complementariedad, y por supuesto el colapso de la función de onda por el acto de medir.”

Pero, además, la interpretación de Copenhague es una manera de entender las matemáticas que generó dos grandes vertientes: por situaciones paradójicas y el nacimiento de la disidencia. Están los ortodoxos, liderados por Niels Bohr, y los disidentes que nunca aceptaron esa interpretación, como Einstein o Schrödinger.

“Uno de los graves aspectos del Principio de incertidumbre es que nos dice que podemos determinar con gran precisión la velocidad de un objeto, pero entonces tendremos una imprecisión enorme en su posición y viceversa, de manera que no podemos tener toda la información, no tenemos toda la posición y la velocidad que necesitaríamos si quisiéramos predecir el futuro, lo que significa que no podemos conocer el presente en todos sus detalles.”

Bajo esa certeza, el físico Gerardo Herrera aseguró en su cátedra que, aun cuando las ecuaciones de la mecánica cuántica no dependen del tiempo, la Interpretación de Copenhague sí deja ver que el pasado es distinto del futuro: “el pasado está definido y el futuro es incierto. En ese momento, la mecánica cuántica sí hace una distinción entre el pasado y el futuro y es uno de los puntos centrales de la discusión de la mesa hoy día”.

Alberto Martín Ruiz, del Centro de Ciencias de la Complejidad de la UNAM y del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, recordó que la física se ha desarrollado con la idea de comprender cómo suceden los fenómenos según el orden del tiempo: las ecuaciones de la física describen cómo cambian las cosas en el tiempo.

“Desde las ecuaciones de Newton, que fundamentan a la dinámica, hasta las de Maxwell, que describen los fenómenos electromagnéticos, o la ecuación de Schrödinger que explica cómo evolucionan los fenómenos cuánticos: toda nuestra física es la ciencia de cómo evolucionan las cosas según el orden del tiempo. Para ser más preciso, no describe cómo evolucionan las cosas en el tiempo, sino cómo evolucionan las cosas en sus propios tiempos y cómo evolucionan los tiempos uno con respecto de otro.”

Desde hace varios años, los físicos están indagando sobre la retrocausalidad cuántica, sobre la idea de que a nivel cuántico el futuro puede influir en el pasado y esto no por un mero capricho, sino porque aceptar la retrocausalidad podría resolver varios problemas aún pendientes de la mecánica cuántica, “o bien podría meter más problemas”.

Fuente: El Colegio Nacional