Filosofía Cuántica: Teoría M y los Huevos de Fabergé | PERIODISMO DE ESCRITORES

Filosofía Cuántica: Teoría M y los Huevos de Fabergé

jueves, 21 de febrero de 2013 1 comentarios

Escrito por: Lic Ramón D. Peralta



INTRODUCCIÓN

Un periodista que escribe sobre fútbol suele creer que a todo el mundo le interesa el fútbol, y si bien ésta primer oración puede sonar exagerada, es porque suena correctamente. Es exagerada. No a todos le gusta el fútbol, por ende la oración correcta debería ser: Hay mucha gente interesada por el fútbol, pero sin saber cuantos. Obviamente a muchas personas en el mundo les interesa este deporte, pero es difícil contabilizar con exactitud cuantos son a ciencia cierta, y aunque se pudieran contar de poco serviría, porque ya mañana habrá mas simpatizantes que habrán de sumarse a la lista, o menos dependiendo de algunos extraños factores. En cambio cuando hablamos de personas interesadas en la filosofía cuántica, bien podemos decir que los interesados son pocos, muy pocos, sin que se pueda precisar tampoco su número.  

Sin embargo a diferencia del fútbol, el conocimiento y por ende una emergente cultura cuántica, tiende a ser de máximo interés para la humanidad, procurándose en el camino,  una entidad e institucionalidad tal, que no habrá una sola escuela en el futuro que no le enseñe a los niños de que se trata todo esto, que aun  hoy es descrito (mal descrito) como "misticismo cuántico".  No hay resistencia que pueda tener éxito ante este nuevo portal del conocimiento humano, nada, ni siquiera el mas férreo e ignominioso dogmatismo. 


Es comprensible, so es mas fácil seguir dando vueltas en círculos, que filosofar sobre algo tan enigmático, errático y misterioso, como lo es el multiverso que nos demanda la mecánica, física y matemática cuántica, y mas que eso,  la lógica multidimensional, donde la concepción clásica queda relegada al plano de lo obsoleto, arcaico e inservible. Pero la ley del facilismo nunca fue buena aliada de la filosofía, como tampoco lo fue el conservadorismo dogmático y empírico. 

Hoy responderé un par de preguntas que sin duda son complementarias y conexas: ¿Dónde termina la decoherencia y comienza la coherencia?, o bien ¿Dónde termina la física clásica y comienza la física cuántica?, ¿Cual sería una explicación eficiente que pueda hacernos comprender al realidad de ambos mundos?. En primer lugar diré que es "la pregunta del millón", y sobre la cual se han tejido muchas hipótesis, postulados y teorías. De hecho, estas dudas, supervienen desde los mismos orígenes de la humanidad. Hay muchos registros históricos que nos hablan básicamente de dos cosas: primero del interés que despertó la indudable existencia de una dimensión de la materia, y otro donde se verificaban poderosas fuerzas que por invisible a los sentidos adquirieron óptimos valores de curiosidad, ergo se les asignó la palabra "divinidad" para nuclearlos en la incertidumbre. 


Así nació el dualismo gnóstico, luego zoroatriano, hermético, cabalístico, Griego o platónico, hasta llegar al desarrollo dado por el cristianismo. Lo cual nos deja entrever, que la religión, la psicología y la teología, entre otras, nacen como respuesta a una filosofía cuyo círculo reflexivo y racional ha quedado abierto, incompleto y sin respuestas. El hombre, viene desde la antigüedad, imaginando que el Universo en el que habita está compuesto de varios elementos; de los cuales los mas místicos siempre resultaron los segundos. Empédocles en el siglo V antes de Cristo, postuló que todo lo existente se podría obtener de la mezcla de agua, tierra, fuego y aire. Pero mas propiamente deberíamos recordar a Demócrito como el primero en indicar la existencia de "átomos", como una especie de elementos indivisibles. Aunque que en honor a la verdad, éstos conceptos de partículas invisibles ya habían sido trabajados por los antiguos sabios Egipcios, y antes que ellos por los Prebantúes

Pero para no hablar tanto de historia, y aprovechar mejor su "tiempo" y el mio, prefiero entrar de lleno en el tema de la decoherencia, porque es bueno rescatar cuanto menos estos dilemas: Uno de los tantos atávicos problemas de fundamentación de la mecánica cuántica ha sido el problema de la medida. Una medición de una magnitud u observación de un sistema cuántico implica la interacción con un conjunto de subparticulas (partes que conforman un átomo), donde la masa no siempre es masa, es decir donde se verifica ademas de materia funciones de onda. El resultado de dicha interacción altera notoriamente el sistema cuántico condicionando el resultado futuro de otras medidas, y a posteriori su funcionamiento. 


Diversos experimentos llevaron a Von Neumann a postular que los sistemas cuánticos presentaban diversos tipos de evolución, de entre los cuales pudo identificar solo dos: una "evolución de tipo determinista y unitario", o bien, con un proceso unitario, toda vez que el sistema no es perturbado por fuerzas externas, tal como recoge el postulado V  de la Física Cuántica, según el cual en esas circunstancias la evolución se produce de acuerdo con la ecuación de Schrödinger. Lo que significa, que establecido dos instantes de tiempo, el estado del sistema entre ellos dos se relaciona por un operador unitario que conserva las mismas probabilidades. Ver experimento del Gato de Schrödinger (de todas maneras van entender todo al final,...eso espero) 

El segundo tipo esta constituido por una "reducción abrupta no unitaria", también llamada "colapso de la función de onda", que también está descrito en el postulado IV , so explica la relación entre el estado antes de una medida y el estado resultante después de la medida.




Según Von Neumann y también según los partidarios de la interpretación de Copenhague,  el segundo tipo de evolución es un proceso físico real no determinista, que introduce elementos de aleatoriedad en la mecánica cuántica. Esta visión planteaba numerosos problemas metafísicos ergo filosóficos y rompía con una tradición de determinismo y positivismo que se remontaba a Laplace, y a muchos mas. Albert Einstein y otros físicos consideraron que la interpretación no determinista no podía ser correcta y estimaban que la mecánica cuántica era sólo una aproximación a una teoría más general exenta de aleatoriedad. Es aquí, en medio de estos contubernios científicos, que aparece por primera vez el hoy aforismo: "Dios no juega a los dados".



Einstein, a mediados del 30 publicó un artículo en conjunto con Podolsky y Rosen que contenía el origen de lo que hoy se conoce como "Paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen". En esa tesis  proponían que la mecánica cuántica tal como era considerada en la interpretación de Copenhague, aunque en particular se referían a Niels Bohr, no podía ser una descripción completa del mundo. En ese artículo se analizaba el ejemplo de un par de partículas cuánticamente entrelazadas que viajaban a una cierta distancia hasta alejarse considerablemente. Por aquel entonces, según la mecánica cuántica convencional; la medición de una cierta propiedad en una de esas partículas producía un efecto no local que se comunicaba cuasi-instantáneamente a velocidades más rápidas que la velocidad de la luz. Bohr y otros autores rechazaron la propuesta Einstein, Podolsky yRosen dentro de la mecánica cuántica, y consideraron junto con Von Neumann que la reducción abrupta del estado cuántico tras una medida era un proceso real. Desde ese entonces y hasta su muerte en 1955, Einstein trabajó independientemente de Bohr y otros físicos, no sin antes advertir que mientras la mecánica cuántica no acepte introducir variables no-locales, continuará siendo una "ciencia incompleta".






Sin embargo, a mi entender esta feliz escisión, propició una virtuosa competencia de "genialidades", lo que derivó en nuevos y mas prolíficos métodos de investigación y descubrimiento. Los avances científicos de principios del siglo XX por parte de Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr,  Von Neumann, Satyendra Nath Bose, y otros, dieron lugar al nacimiento de la mecánica cuántica. Solo a modo de resumen, diré que se pudo comprobar como el efecto fotoeléctrico mostraba la naturaleza cuántica de la luz para explicar su interacción con la materia, denominándose fotón al "cuanto" de luz. 

En la actualidad se conocen con precisión otras tres partículas que interactúan con la materia, llamadas bosones. Para explicar la estructura de la materia aparecieron diferentes modelos atómicos, siendo, hacia comienzos de los 30, los electrones, protones y neutrones los constituyentes básicos de la materia. Hacia mediados de los 60, merced a la loable labor de Murray Gell-Mann, se predicen constituyentes más elementales para los protones y neutrones: los quarks, por lo que los elementos básicos constituyentes de la materia se convierten en quarks, electrones y neutrinos.



Así es como nace, la Física de Partículas: sub-disciplina de la física cuántica encargada de investigar y estudiar los componentes elementales y básicos de la materia y las interacciones entre ellos. Estas partículas elementales a su vez se subdividen en bosones (partículas de espín entero, como por ejemplo 0, 1, 2, etc), que son las responsables de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y los fermiones (partículas de espín fraccionado, como por ejemplo 1/2 o 3/2). Éstas últimas tiene la función de definir el estado de masa en la materia. Dadas las características de ésta rama de la ciencia, también se le asigna el nombre de "Física de Altas Energías", en virtud de que a la mayoría de estas subpartículas solo se las pueden ver en grandes colisiones provocadas en los "aceleradores de partículas". 



Si prestaron atención hasta acá (obviamente excluyo a los idóneos en la materia), quizá entiendan mi teoría o explicación. 






¿POR QUÉ NOS CUESTA TANTO ENTENDER LA FÍSICA CUÁNTICA Y SU FILOSOFÍA (EN APARIENCIA)?  



Las dificultades que prima facie ofrece a nuestro razonamiento la física cuántica, se debe a que parece colisionar o bien enfrentarse a la lógica clásica y su física homónima. En otras palabras, a la hora de intentar comprender los fenómenos cuánticos se produce un quiebre de la razón y de la lógica bidimensional, para perturbar todo lo archivado hasta ahora en nuestros esquemas cognitivos, quienes por naturaleza se muestran rígidos y tradicionalistas. Y en gran parte se debe, a lo que hoy se conoce como "dualidad onda-corpúsculo", u "onda-materia", también llamada dualidad "onda-partícula", quién postula que todas las partículas presentan propiedades de onda y partícula.




Explicado en lenguaje coloquial, a diferencia de la Física Cuántica, donde este fenómeno se da en apariencia simultáneamente, en física clásica se establecen diáfanas diferencias entre onda y partícula. En otras palabras, podemos entender fácilmente que exista en el universo, y mas propiamente en nuestro planeta, una partícula que ocupe un lugar en el espacio y que por ende, tenga masa,  mientras que por otro lado, también sepamos que existe algo que se mueve en el espacio, que normalmente sirve para enviar comunicaciones inalámbricas a través del espacio, cosa que conocemos como onda. Comprendemos que aunque no la podamos ver, existe, y que en consecuencia tiene masa nula, ergo también sabemos que tiene una determinada velocidad y rango (AM, FM, BLU, VHF, UHF, etc). 






Pero en la física cuántica, se ha descubierto que gran parte de las subparticulas constituyentes del átomo, son ambas cosas en un mismo espacio-temporal, es decir que la dualidad onda-partícula es un concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa. Éste hecho fue comprobado experimentalmente en múltiples ocasiones. Posiblemente el primero en afirmar esto, fue Louis Victor de Broglie. A mediado de los años 20, este genio francés, propuso en su tesis doctoral, la existencia de ondas de materia, es decir que toda materia tenía una onda asociada a ella. 



Antes de ir al punto de fondo, la decoherencia, quiero agregar el concepto de antimateria: que no es otra cosa que la antipartícula a la materia o subpartícula. Para explicarlo con mas claridad,  la antimateria es una forma de materia muy poco frecuente en nuestro mundo, aunque es posible que haya galaxias enteras de antimateria en el multiverso (aunque todavía no disponemos de la tecnología para verificarlo). Por ejemplo, si sabemos que un electrón es una subpartícula con masa determinada y  carga negativa, su antimateria se llamará antielectrón y tendrá como es obvio carga positiva. A ésta antimateria del electrón se lo denomina también "positrón". En el caso de un protón, será a la inversa, su  antimatería será llamado antiprotón y tendrá carga negativa (porque los protones tienen carga positiva).  







TEORÍA DE LA CANASTA DE HUEVOS DE PASCUA MULTIDIMENSIONAL DE FABERGÉ






Para que entiendan ésta, mi teoría, era menester hacer este repaso precedente,  a sabiendas que para algunos de los lectores resultaron redundantes y hasta infantiles, pero en mi defensa diré, que este escrito pretende llegar a quienes aun no han terminado de "masticar" convenientemente estos nuevos conocimientos, so espero que mis seguidores habituales sepan disculpar mi torpeza.



Para explicar este quiebre tautológico, porque existe una sensible distinción entre la coherencia y la decoherencia, decidí abordar la idea desde un plano estríctamente filosófico, donde intenté adaptar una metafísica lo suficientemente amorfa, como para que se pueda meter en cada uno de los estadíos del portal cuántico. De ese arduo ejercicio reflexivo imaginé un "huevo de pascua ruso múltiple", una de las obras mas recordadas de Fabergé, que tiene la singularidad de ir uno metido dentro de otro, y éste dentro de otro y así hasta agotar varias instancias multidimensionales.  En otras palabras, sería como poner un universo dentro de otro, colocados por la naturaleza de menor a mayor. Donde cada universo, dependiendo del tamaño contendrá leyes generales de la física y leyes particulares o cuánticas, que solo se aplicarían por sus pares en lo que a materia, antimateria, enlazamiento y onda se refiera. Pero a su vez, deberíamos imaginarlos dentro de una canasta infinita, donde cada megahuevo esté acompañado por otros similares o no (todos con sus huevos, dentro de otro huevo, y así sucesivamente).






Así es como, el universo donde las leyes se tornan clásicas, ergo coherentes y verificables para el ser humano, se constatarían ante determinado tamaño de la materia, donde la masa se comporte de acuerdo a lo empíricamente conocido desde lo clásico, y donde obviamente podamos aplicar las leyes de la física clásica. Esto incluiría estudios del electromagnetismo, óptica, mecánica y dinámica de fluidos, entre otras. La física clásica es aquella que se considera determinista (aunque no necesariamente computable o computacionalmente predictible), en el sentido de que el estado de un sistema cerrado en el futuro depende exclusivamente del estado del sistema en el momento actual. También la podríamos definir como una física prerrelativista, sin embargo, desde el punto de vista teórico la teoría de la relatividad introduce supuestos menos radicales que los que subyacen a la teoría cuántica. Por esa razón resulta aconsejable desde el punto de vista semántico considerar en conjunto las teorías físicas no-cuánticas, como clásicas.

Es decir que habremos de señalar que estamos ante nuestro "universo coherente" cuando se verifican y aplican las Leyes del movimiento de Newton,  los formalismos clásicos Lagrangianos y Hamiltonianos,  la mecánica de medios continuos que incluye la mecánica de sólidos y la mecánica de fluidos, la termodinámica clásica y las teorías clásicas de campos: Electrodinámica Clásica (ecuaciones de Maxwell), Teoría General de la Relatividad, Teoría de la Relatividad Especial, Teoría del Caos clásica y Dinámica No Lineal General. En síntesis, todo aquello que termina en la Constante de Planck. 


Pero además de que existan universos dentro de otros, también existen universos paralelos en igual dimensión escalar. Así es como una molécula de hidrógeno sería un universo donde sus quarks constitutivos tengan leyes especiales, que no son aplicables a escalas mas grandes. Esto explicaría porque el hombre solo puede percibir con sus sentidos porciones de realidades que son patrimonio exclusivo de su dimensión. Y por otro lado, también explicaría porque en dimensiones mucho mas pequeñas e ínfimas necesite descubrir otras leyes verificables para poder comprenderlo y falsearlo. Lo mismo sucede cuando nos vamos a planos dimensionales mas grandes, como puede serlo una galaxia, o el universo que contiene esa galaxia. Pues tampoco estamos seguros de qué leyes rigen en planos tan enormes e inconmesurables desde lo matemático. 

Hasta ahora sabemos que nuestro universo gnóstico tiene sus límites de percepción coherente, en la medida que se constatan las denominadas "interacciones fundamentales", que son los cuatro tipos de campos cuánticos mediante los cuales se sabe, interactúan las partículas. Según el modelo estándar, las subpartículas que interaccionan con las partículas materiales fermiones, son los bosones.






En nuestros estudios, hasta ahora existirían cuatro tipos de interacciones fundamentales: interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria. Casi toda la historia de la física moderna se ha centrado en la unificación de estas interacciones, pero hasta ahora lo único que se ha podido aunar es la interacción débil y la electromagnética, unificadas en la interacción "electrodébil". En cambio, la unificación de la fuerte con la electrodébil es el motivo de toda la "Teoría de la Gran Unificación". Y finalmente, la "Teoría del Todo" es la que pretende relacionar esta interacción electronuclear con la gravedad. La comunidad científica prefiere el nombre de interacciones fundamentales al de "fuerzas" debido a que con ese término se pueden referir tanto a las fuerzas como a los decaimientos que afectan a una partícula dada (o sea, la radioactividad).






Digo que es necesario imaginar cada dimensión de la dualidad onda y materia, mediante el "huevo dentro de otro huevo de Febergé" porque es una metáfora que es útil para poder componer el cuadro de algo complejo dentro de un cerebro que no estaba preparado (hasta ahora) para visualizar introyectivamente este nuevo mundo del conocimiento que ya está encima nuestro. Porque cuando analizamos los ciclos vitales de la materia, podrán comprobar como existe una estrecha relación entre masa (tamaño) y velocidad. Y así como un positrón solo puede vivir milésimas de segundo, ergo una ínfima medida para los seres humanos, un planeta puede vivir millones de años, so una medida gigantesca para nosotros, que a su vez se presume pequeña al lado de una galaxia, y mucho mas ínfima al lado de los universos. Incluso el cuerpo humano puede  considerarse una forma de universo, cuando podamos desarrollar conveniente la medicina cuántica. Dimensión donde encontrar las explicaciones, que aun la medicina convencional no posee. 





 



El paradigma de la cuántica está en la "Teoría del Perpetuo Movimiento", teoría de la Filosofía Cuántica que dice que ante cada nuevo  descubrimiento, aparecerá otro nuevo para ratificar y refrendar el concepto cosmogónico, de que nunca podremos encontrar la certidumbre final, ya que el multiverso al igual que las subparticulas va cambiando aceleradamente en dimensiones espacio-temporal diferentes. Aquí es donde quiero introducir la "Teoría de Cuerdas", pues es propicio para que aquellos que no han podido,  ahora la entiendan.  




     





Esta teoría en simples palabras, es un modelo fundamental de la física que infiere que las subpartículas materiales antes descritas, aparentemente deterministas, son en realidad "estados vibracionales", es decir,  una partícula  extendida y mutante que se denomina "cuerda" o "filamento". Es decir que no deberían imaginar a un  electrón como algo redondo o un punto, sino que sería una especie de bobina de hilos o cuerdas microscópicas que estarían vibrando en un espacio-temporal dentro de un universo de  cuatro dimensiones o mas. Estas cuerdas, que algunos la describen como un lazo, tiene la particularidad, además de moverse, de oscilar de variadas maneras y formas. Y esto explicaría, porque según como la observemos, podrá ser en algún momento un fotón (luz), un electrón o un quarks, etc. 

   










Pero para ratificar y darle fuerza a mi alegoría metafísica, a tal punto se verificaría este "Huevo Multidimensional de Fabergé", que luego se introdujo a las teorías de cuerdas, la hipótesis de que era necesario que dichas cuerdas fueran supersimétricas. Es decir, establecer una propiedad abstracta donde los fermiones se vean vinculados en oproporción de forma simétrica con los bosones. De ahí que es posible que, escuchen por estas horas hablar mas que de Teoría de Cuerdas, mencionar a éstas teorías supersimétricas como "Teoría de Supercuerdas". Cuando juntamos las cinco (hasta ahora) Teoría de las Supercuerdas, nos hallamos con la unificadora "Teoría M".   




Para que se den una idea, de lo mucho que varían las leyes de la física, cuando pasamos de un universo a otro, encontraremos como en la Teoría M,  ya se detectaron cuanto menos 11 dimensiones diferentes, donde habría una interactuación de membranas (en lugar de cuerdas) con una supergravedad que afectaría desde 2 a 5 dimensiones en simultáneo. Lo cual demuestra que ademas de existir un universo dentro de otro, existen hasta ahora infinitos universos paralelos. Vaya manera de hacernos las cosas "fáciles". Así es como conocimos una nueva partícula, a la cual llamaron "gravitón", quien tendría la propiedad de poder pasar a través de todas las membranas multiverso, vulnerando así a todas las demás gravedades, a quien presume como débiles.      














Para finalizar con esta "Canasta de Huevos Multidimensionales de Fabergé", les diré que la Teoría M, como habrán visto es mucho mas que cuerdas y membranas, so en cada una de las dimensiones imaginables y no imaginables, tanto hablemos de universos macroscópicos o microscópicos, es posible que nos encontremos con un elemento que se ha decido llamar "P-Branas", donde P sería su dimensión, y Branas sería la dualidad onda-materia, y si fueran D-Branas, estaríamos ante la presencia de cuerdas o membranas abiertas (multimensioonales). Los astros de enormes dimensiones siempre estuvieron presentes en la teoría de las cuerdas pero nunca habían podido ser investigados hasta el advenimiento de la Segunda Revolución de las Supercuerdas debido a su naturaleza de "no-perturbación". Últimamente, no son pocos los científicos que sostienen que el mismo "Big Bang" (teoría del origen del universo) fue consecuencia del choque de dos de estas hiper membranas. 






No quiero despedirme, sin antes exaltar el hecho de que el tiempo en esta nueva Teoría M, es solo perceptible por la materia en estado escalar, siendo que en otras dimensiones esos valores mutan para regirse por otras leyes particulares de la física. Lo cual explica porque aun las leyes de la física clásica, y subrayo aun, son las que nos saben a lógica y no lo otro. Uno no puede atravesar una pared bajo los cánones actuales de la física, ni puede detener la corrosión de nuestra propia materia, quien es la que determina nuestra presumible a priori muerte corpórea. No obstante, en la Paradoja de los Gemelo, Einstein estableció que los valores relativos que impone la velocidad marcan diferencias en el envejecimiento, y aunque para estas nuevas teorías la Paradoja del Gemelos, se ve como paleocioentífica, la idea general sigue vigente. Lo que no está vigente es la necesidad de usar la velocidad  para hacer semejantes viajes, y lo que es aun mas enigmático, tampoco es necesario la masa, ergo nuestra masa (cuerpo material). Los enlazamientos cuánticos, las cuerdas y las membranas, ofrecen todo un desafío para la filosofía cuántica, y con ella a la imaginación del hombre. Pues es posible que antes que finalice este siglo XXI, de no habernos extinguidos, podamos descubrir gran parte de los misterios que hasta hace poco eran patrimonio de las religiones y de la antigua filosofía.  
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17 de diciembre de 2015, 7:21

Excelente artículo

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