Los físicos apoyan la teoría cuántica retrocausal, en la que el futuro influye en el pasado
Aunque hay muchas ideas contraintuitivas en la teoría cuántica,
la idea de que las influencias pueden viajar hacia atrás en el tiempo
(del futuro al pasado) generalmente no es una de ellas.
Sin embargo, recientemente algunos físicos han estado estudiando esta idea, llamada "retrocausality",
porque puede resolver potencialmente algunos rompecabezas de larga data en la física cuántica.
En particular, si se permite la retrocausalidad, entonces los famosos ensayos de Bell pueden interpretarse como evidencia de la retrocausalidad y no para la acción a distancia - un resultado que Einstein y otros escépticos de esa propiedad "fantasmagórica" pudieron haber apreciado.
En un nuevo artículo publicado en Proceedings of The Royal Society A , los físicos Matthew S. Leifer en Chapman University y Matthew F. Pusey en el Perimeter Institute for Theoretical Physics han prestado un nuevo apoyo teórico para el argumento de que si ciertos supuestos razonables son Entonces
la teoría cuántica debe ser retrocausal.
El atractivo de la retrocausidad
En primer lugar, aclarar qué es y no es lo que es la retrocausalidad: no significa que las señales puedan ser comunicadas desde el futuro hasta el pasado.
Tal señalización sería prohibida incluso en una teoría retrocausal por razones termodinámicas.
En cambio, la retrocausalidad significa que,
cuando un experimentador elige la medida con la que medir una partícula, esa decisión puede influir en las propiedades de esa partícula (u otra partícula) en el pasado, incluso antes de que el experimentador hiciera su elección.
En otras palabras, una decisión tomada en el presente puede influir en algo en el pasado.
En las pruebas originales de Bell,
los físicos asumieron que las influencias retrocausal no podrían suceder.
En consecuencia, para explicar sus observaciones de que las partículas lejanas parecen saber inmediatamente qué medida se está haciendo en el otro, la única explicación viable es la acción a distancia.
Es decir, las partículas están de alguna manera influenciándose unas a otras incluso cuando están separadas por grandes distancias, de maneras que no pueden ser explicadas por ningún mecanismo conocido.
Pero si se admite la posibilidad de que el ajuste de la medición de una partícula influya retrocausualmente en el comportamiento de la otra partícula, no hay necesidad de una influencia retrocausal de acción en distancia.
Generalizando la retrocausalidad: con o sin un estado cuántico real
Uno de los principales defensores de la retrocausalidad en la teoría cuántica es
Huw Price, profesor de filosofía en la Universidad de Cambridge. En 2012,
Price estableció un argumento que sugiere que cualquier teoría cuántica que
asume que :
1) el estado cuántico es real, y
2) el mundo cuántico es simétrico en el tiempo
(que los procesos físicos pueden correr hacia delante y hacia atrás mientras se describen por el mismo físico Leyes) debe permitir las influencias retrocausal.
Es comprensible, sin embargo, que la idea de la retrocausalidad no haya alcanzado a los físicos en general.
"Hay un pequeño grupo de físicos y filósofos que piensan que vale la pena seguir esta idea, incluyendo a Huw Price y Ken Wharton [un profesor de física en la Universidad Estatal de San José]", dijo Leifer a Phys.org .
"No hay, a mi entender, una interpretación generalmente aceptada de la teoría cuántica que recupere toda la teoría y explote esta idea, es más una idea para una interpretación en este momento, así que creo que otros físicos están correctamente escépticos, Y nos toca a nosotros encarnar la idea ".
En el nuevo estudio, Leifer y Pusey intentan hacerlo generalizando el argumento de Price, que tal vez lo hace más atractivo a la luz de otras investigaciones recientes.
Comienzan eliminando la primera suposición de Price, de modo que el argumento sostiene si el estado cuántico es real o no, asunto que todavía es de algún tipo de debate.
Un estado cuántico que no es real describiría el conocimiento de los físicos de un sistema cuántico en lugar de ser una verdadera propiedad física del sistema.
Aunque la mayoría de las investigaciones sugieren que el estado cuántico es real, es difícil confirmar de una manera u otra, y permitir la retrocausalidad puede proporcionar una visión de esta cuestión.
Permitir esta apertura con respecto a la realidad del estado cuántico es una de las principales motivaciones para investigar la retrocausidad en general, explicó Leifer.
"La razón por la que creo que la retrocausalidad merece la pena investigar es que ahora tenemos una serie de resultados no-ir sobre las interpretaciones realistas de la teoría cuántica, incluyendo el teorema de Bell, Kochen-Specker, y recientes pruebas de la realidad del estado cuántico" dijo.
"Estos dicen que cualquier interpretación que encaje en el marco estándar para las interpretaciones realistas debe tener características que consideraría como indeseables, por lo tanto, las únicas opciones parecen ser abandonar el realismo o salir del marco realista estándar.
"Abandonar el realismo es bastante popular, pero creo que esto le quita a la ciencia gran parte de su poder explicativo, por lo que es mejor encontrar relatos realistas donde sea posible."
La otra opción es investigar posibilidades realistas más exóticas, que incluyen retrocausalidad, relacionalismo y Muchos mundos.Además de muchos mundos, estos no han sido investigados mucho, por lo que creo que vale la pena seguir con todos ellos en más detalle.Yo no estoy personalmente comprometidos con la solución retrocausal por encima de los demás, pero parece Posible formularla rigurosamente e investigarla, y creo que debería hacerse por varias de las posibilidades más exóticas ".
No puede tener simetría de tiempo y no-retrocausality
En su trabajo, Leifer y Pusey también reformulan la idea habitual de la simetría del tiempo en la física, que se basa en invertir un proceso físico reemplazando t - t en las ecuaciones del movimiento.
Los físicos desarrollan un concepto más fuerte de simetría temporal en el que invertir un proceso no sólo es posible, sino que la probabilidad de ocurrencia es la misma si el proceso va hacia delante o hacia atrás.
El resultado principal de los físicos es que una teoría cuántica que asume tanto este tipo de simetría temporal como la retrocausalidad no está permitida entra en contradicción.
Describen un experimento que ilustra esta contradicción, en la cual la suposición de simetría temporal requiere que los procesos hacia delante y hacia atrás tengan las mismas probabilidades, pero la suposición de no-retrocausalidad requiere que sean diferentes.
Así que en última instancia todo se reduce a la elección de si mantener la simetría del tiempo o no-retrocausality, como Leifer y el argumento de Pusey demuestra que no puede tener ambos.
Dado que la simetría del tiempo parece ser una simetría física fundamental, argumentan que tiene más sentido permitir la retrocausalidad.
Hacerlo eliminaría la necesidad de una acción a distancia en las pruebas de Bell, y aún sería posible explicar por qué está prohibido utilizar retrocausality para enviar información.
"El argumento para abrazar la retrocausalidad me parece más fuerte por las siguientes razones", dijo Leifer. "
Primero, tener retrocausality potencialmente nos permite resolver las cuestiones planteadas por otros no-ir teoremas, es decir, que nos permite tener correlaciones de Bell sin acción a distancia.
Así, aunque todavía tenemos que explicar por qué no hay Señalando hacia el pasado, parece que podemos colapsar varios rompecabezas en uno solo.
Eso no sería el caso si abandonamos la simetría del tiempo en su lugar.
"En segundo lugar, sabemos que la existencia de una flecha del tiempo ya tiene que ser explicada por argumentos termodinámicos, es decir, es una característica de las condiciones especiales de contorno del universo y no una ley de la física. Señales en el futuro y no en el pasado es parte de la definición de la flecha del tiempo, me parece probable que la incapacidad de señalar al pasado en un universo retrocausal también podría provenir de condiciones límite especiales y no Necesita ser una ley de la física.La simetría del tiempo parece menos probable que surja de esta manera (de hecho, usualmente usamos la termodinámica para explicar cómo la aparente asimetría de tiempo que observamos en la naturaleza surge de las leyes simétricas en el tiempo, en lugar de la otra manera redondo)."
Como explican más los físicos, toda la idea de la retrocausalidad es tan difícil de aceptar porque nunca la vemos en ningún otro lugar.
Lo mismo ocurre con la acción a distancia.
Pero eso no significa que podamos asumir que la no-retrocausalidad y la no-acción-a-distancia son verdaderas de la realidad en general.
En cualquier caso, los físicos quieren explicar por qué una de estas propiedades surge sólo en ciertas situaciones que están muy lejos de nuestras observaciones diarias.
Una manera de ver todos los teoremas de no-ir es en términos de afinaciones -explicó Leifer-.
"Se nota una propiedad de las predicciones de la teoría y se supone que esta propiedad es también verdad de la realidad.A continuación, mostrar que esto es incompatible con la reproducción de las predicciones de la teoría cuántica y tiene un teorema de no-ir.
"Por ejemplo, en el Teorema de Bell, notamos que no podemos enviar señales superluminales, así que asumimos que no hay influencias superluminales en la realidad, pero esto nos pone en conflicto con las predicciones observadas experimentalmente. Son el problema más grande.Si fuéramos capaces de enviar señales más rápido que la luz, simplemente diríamos: 'Bueno, Einstein estaba equivocado. La teoría de la relatividad es simplemente incorrecta'. Y luego seguir adelante con la física, pero eso no es lo que sucedió: ninguna señalización se mantiene en el nivel de lo que observamos, es sólo que hay una tensión entre esto y lo que debe suceder en la realidad para reproducir lo que observamos Si hay influencias superluminales, entonces ¿por qué no podemos observarlas directamente?
Este es el rompecabezas que clama por explicación ".
Implicaciones y suposiciones de cuestionamiento...
Si la retrocausalidad es una característica del mundo cuántico, entonces tendría vastas implicaciones para la comprensión de los físicos de los fundamentos de la teoría cuántica.
Tal vez la mayor importancia es la implicación para las pruebas de Bell, que muestran que las partículas distantes realmente no pueden influir entre sí, sino más bien -como Einstein y otros creían
- que la teoría cuántica es incompleta.
Si los nuevos resultados son verdaderos, entonces la retrocausalidad puede ser una de las piezas faltantes que hace que la teoría cuántica sea completa.
"Creo que las diferentes interpretaciones [de la teoría cuántica] tienen diferentes implicaciones para cómo podríamos ir sobre la generalización de la teoría cuántica estándar", dijo Leifer. "Esto podría ser necesario para construir la teoría correcta de la gravedad cuántica, o incluso para resolver algunos problemas en la física de alta energía dado que la unificación de las otras tres fuerzas todavía está en el aire a la luz de los resultados del LHC. Que las teorías futuras construidas sobre las ideas de las interpretaciones existentes son donde podríamos ver una diferencia, pero es cierto que estamos bastante lejos de averiguar cómo esto podría funcionar en la actualidad.
"Especulativamente, si hay retrocausality en el universo, entonces podría ser el caso de que hay ciertas eras, quizás cerca del big bang, en el que no hay una flecha definida de causalidad.Usted puede imaginar que una firma de tal época Podría aparecer en datos cosmológicos, como el fondo cósmico de microondas. Sin embargo, esto es muy especulativo, y no tengo ni idea de qué firmas podríamos esperar todavía ".
Los físicos no tienen ningún experimento alineado para probar la retrocausalidad, pero como la idea es más una interpretación de las observaciones que hacer nuevas observaciones, lo que más se necesita puede no ser una prueba sino un apoyo más teórico.
"En cuanto a las pruebas experimentales directas de retrocausalidad, el estado no es muy diferente de otras cosas en los fundamentos de la mecánica cuántica", dijo Leifer. "
Nunca probamos una suposición aisladamente, pero siempre en conjunción con muchos otros, y entonces tenemos que decidir cuál rechazar por otros motivos.
Por ejemplo, podrías pensar que los experimentos de Bell demuestran que la naturaleza es no local, pero sólo si Han decidido por primera vez aceptar otras suposiciones, como el realismo y la no-retrocausalidad.
Por lo tanto, podría decirse que los experimentos de Bell ya proporcionan evidencia de retrocausality si no están dispuestos a rechazar el realismo o la localidad.
Además, el tipo de experimentos que describimos en nuestro documento Proporcionar alguna evidencia de retrocausality, pero sólo si se niegan a rechazar los otros supuestos.
"De hecho, la situación es realmente la misma en todos los experimentos científicos Hay una serie de suposiciones sobre el funcionamiento del aparato experimental que usted tiene que aceptar para concluir que el experimento muestra el efecto que está buscando. Sólo que, en el caso de las fundaciones cuánticas, el tema es muy controvertido, por lo que es más probable que cuestionemos los supuestos básicos que en el caso de, digamos, un ensayo de drogas médicas. Sin embargo, estos supuestos siempre están ahí y es Siempre es posible cuestionarlos ".
Explorar más lejos:
La prueba propuesta ofrecería la prueba más fuerte
sin embargo que el estado del quántum es real
Más información:
Matthew S.
Leifer y Matthew
F. Pusey.
"¿Es posible una interpretación simétrica del tiempo
de la teoría cuántica sin retrocausality?"
