El que un objeto cuántico se comporte como una onda o como una partícula
depende, según una interpretación clásica de la mecánica cuántica, de la
elección del instrumento de medición empleado para observar el sistema, y por
tanto del tipo de medición que se hace.
El equipo de físicos de Anton
Zeilinger, de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria, ha
profundizado en este fenómeno a través del análisis detallado de dos
experimentos recientes.
Si un fotón determinado se comporta como una
partícula o como una onda puede depender también de la medición realizada en un
segundo fotón, entrelazado cuánticamente con el primero. El entrelazamiento
cuántico es un fenómeno en el que dos o más partículas (por ejemplo fotones) se
"enlazan" entre sí de modo inextricable, hasta el punto de que al medir ciertas
propiedades de un objeto se revela información sobre el otro (o los
otros).
En los nuevos experimentos, dos fotones entrelazados
cuánticamente están separados por una distancia tan grande que ninguna
transferencia de información entre ellos sería lo bastante rápida (a velocidades
que nunca pueden superar la velocidad de la luz) para que la información
cuántica de uno pase al otro. Aún así, según se comprobó en ambos experimentos,
si el primer fotón se comporta como una onda o como una partícula, sigue
dependiendo de la medición realizada en el segundo. Si bien los resultados de
estos experimentos son plenamente compatibles con la física cuántica, una
explicación clara en términos de causalidad (causa y efecto) es imposible, ya
que, según la teoría de la relatividad de Einstein, cualquier transferencia de
información se limita a la velocidad de la luz, y en los experimentos la
información entre los fotones debería haber viajado a una velocidad más rápida
que la de la luz para que hubiera causalidad.
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Los experimentos sobre los fundamentos de la mecánica cuántica tienen una larga
historia, plagada de dificultades, y fueron desarrollados para intentar
esclarecer las implicaciones para el mundo físico real de algunos de los
planteamientos teóricos de la mecánica cuántica, un tanto fantasmales para la
lógica convencional.
Un hito importante fue el experimento de 1978 hecho
por John Wheeler, el último colaborador de Einstein. En este experimento, un
solo fotón, en un interferómetro, tiene dos caminos que podría tomar. En su
carácter de onda, el fotón tomará los dos caminos al mismo tiempo (de modo
comparable en ciertos aspectos a cómo la onda en el agua provocada por una
piedra arrojada a un estanque se propaga en todas direcciones). En su carácter
de partícula, el fotón necesita "decidir" cuál de los dos caminos tomará.
Wheeler demostró, de acuerdo con la mecánica cuántica, que la "decisión" de si
el fotón se comporta como una onda o como una partícula se puede tomar incluso
después de que haya entrado en el interferómetro.
En todos los
experimentos anteriores, la posibilidad de que la elección de la medición
tuviera una influencia causal en la observación real (mediante la transmisión de
información a una velocidad más lenta que la de la luz) todavía era
plausible.
El análisis detallado de los resultados de los dos
experimentos recientes antes mencionados, uno de los cuales se llevó a cabo en
Viena (Austria) y el otro en las Islas Canarias (España), ha dado ahora como
conclusión definitiva que esa posibilidad de la explicación causal debe ser
descartada.
La distancia entre los fotones de los experimentos es
demasiado grande para que la elección del tipo de medición efectuado en un fotón
tenga influencia sobre el segundo, ya que si se tratase de una relación de causa
y efecto, la información debería haber viajado a una velocidad superior a la de
la luz.
"Nuestro trabajo refuta la idea de que un sistema cuántico pueda,
en un momento dado en el tiempo, aparecer definitivamente como una onda o
definitivamente como una partícula. Esto requeriría una comunicación más rápida
que la luz, lo cual está radicalmente en desacuerdo con la teoría de la
relatividad de Einstein. Y, por tanto, creo que este punto de vista debe ser
abandonado por completo. En cierto sentido, los eventos cuánticos son
independientes del espacio y del tiempo", dice Anton Zeilinge
