¿Puede una partícula estar en dos lugares al mismo tiempo?

En principio, una partícula física, como un electrón, no puede estar en dos lugares diferentes al mismo tiempo, sin embargo experimentos realizados en las últimas décadas parecen indicar lo contrario.

Como ya hemos señalado en este blog, existe una interesante relación entre la Física Moderna y el Budismo. Es por ello que resulta interesante explorar algunas de las consecuencias de las teorías físicas más actuales y, en particular, acerca del comportamiento de las partículas fundamentales.

Una partícula física es una abstracción ideal que nunca encontraremos en la realidad. De acuerdo a la física clásica, aquella que es anterior a la mecánica cuántica, se trata básicamente de un punto geométrico, por lo tanto infinitamente pequeño, que sin embargo tiene masa y, más aún, se desplaza. Esta abstracción se emplea aún en la actualidad no sólo para modelar objetos microscópicos, sino que también objetos de tamaño mayor. Incluso una estrella o un planeta pueden ser modelados como partículas. Para calcular la trayectoria de un planeta que orbita a una estrella, por ejemplo, basta con representar al planeta como una partícula.

Aunque es de sentido común que dos de estas partículas no pueden coexistir exactamente en un mismo punto, la verdad es que no hay nada en las matemáticas que lo prohíba. El físico interpretará entonces ese tipo de resultado matemático como una "colisión" y no como una "fusión" de partículas. Lo que sí prohíben las matemáticas, porque la esencia del modelo no lo permite, es que una misma partícula esté ubicada en dos lugares distintos al mismo tiempo. Sería tan absurdo como si, al calcular la posición de la Luna al rededor de la Tierra, de pronto descubriéramos que tenemos dos Lunas por arte de magia. La única explicación para ello sería que hubo un error en alguna parte.

Con el desarrollo durante el siglo XX de la mecánica cuántica, las cosas se complicaron un poco ya que la palabra partícula se empezó a usar para referirse ya no a la Luna o a la Tierra sino que a los electrones, fotones y otros "bichos" similares. El problema es que estos "bichos" se comportan sólo a veces como partículas clásicas, muy correctos y ordenaditos, pero en otras ocasiones se comportan más bien como ondas, o como dijo Bertrand Russell: como "la probabilidad de ver un fantasma".

Para no entrar en detalles muy técnicos, bastará con decir que la mecánica cuántica modela las partículas como funciones de onda que tienen un comportamiento bastante sui generis y son de naturaleza aleatoria. Esto, hasta que decidimos hacer una observación, momento en el cual la función de onda colapsa y las probabilidades se convierten en certezas. Ello implica que en mecánica cuántica nunca hay certezas a priori. Por ejemplo, podemos establecer cuál es la probabilidad de que la partícula A sea detectada por un detector en particular, pero no se puede predecir con exactitud si lo será o no.

Esto desde ya conlleva a que nos abramos un poco más, ya que, aunque en rigor, nunca veremos a una misma partícula en dos lugares al mismo tiempo, antes de observarla no podemos saber donde está ni predecir dónde estará. Esta condición restrictiva de la naturaleza cuántica es un principio fundamental denominado Principio de Incertidumbre y, desde su formulación, ha tenido diversas "interpretaciones", entre ellas:

  • Interpretación Determinista: Básicamente explica la incertidumbre en términos de un mero desconocimiento, del tipo: no es que la partícula esté en dos lugares al mismo tiempo, sino sólo que no sé en cual de los dos lugares está. La probabilidad se interpreta como la incapacidad de dilucidar más allá y, por lo tanto, desde este punto de vista, la mecánica cuántica es una teoría incompleta, en el sentido que está restringida por las limitaciones del observador.
  • Muchos Mundos: Consiste en explicar la incertidumbre apelando a la existencia de varios universos paralelos, de manera que una partícula puede estar en dos o más lugares al mismo tiempo porque en cada universo está en un sólo lugar. Desde esta perspectiva, la mecánica cuántica es, por así decirlo, completa en teoría pero incompleta en la práctica, ya que para ningún observador existe la posibilidad de accesar la infinidad de universos que ella postula.
  • Interpretación de Copenhague: Básicamente consiste en sostener que una partícula cuántica no se parece a nada que hayamos visto y, por lo tanto, puede perfectamente estar en varios lugares a la vez, aunque, al momento de observarla, la función de onda colapsa y la veremos en un sólo lugar. Al contrario de la interpretación determinista, aquí la probabilidad se interpreta como una potencialidad y, desde este punto de vista, la mecánica cuántica es una teoría completa, pero para ello es necesario introducir al observador como un elemento fundamental e intrínsecamente inseparable de la partícula observada. En otras palabras: las limitaciones del observador pasan a ser las limitaciones de la partícula y vice-versa.

La célebre frase de Einstein "Dios no juega a los Dados" no significa, como algunos creen, que él no creyera en la mecánica cuántica (por el contrario, Einstein fue uno de los padres de la cuántica) sino a que él era un defensor de la interpretación determinista y, por lo tanto, su crítica tenía que ver sólo con la supuesta incompletitud de la teoría. En efecto, dicha frase está tomada de una carta en la que Einstein discutía con su amigo el físico Max Born, defensor de la interpretación de Copenhague, justamente este punto y no otro.

En una anécdota muy decidora, Einstein junto a Podolsky y Rosen elaboraron un "experimento mental", conocido como EPR por las iniciales de los tres científicos, con el propósito de defender la interpretación determinista en contraposición a la de Copenhague. Para no entrar en los detalles, baste con decir que, sin embargo, el tiro les salió por la culata, aunque ninguno vivió lo suficiente para verlo; porque, cuando el EPR dejó de ser sólo un experimento mental, se comprobó justamente aquello que Einstein y los deterministas pensaban que era imposible que ocurriera.

De igual forma, recientemente se han hecho determinados experimentos con fotones y espejos y se ha verificado que estas partículas tienen un comportamiento que permitiría deducir que se encuentran en dos lugares diferentes al mismo tiempo.

En definitiva, podemos en la actualidad diseñar e implementar experimentos que nos hacen deducir que las partículas cuánticas tienen ese bizarro comportamiento que les permite visitar dos lugares a la vez. Sin embargo, nunca las veremos en dos partes simultáneamente, ya que al parecer son partículas muy tímidas y, al momento de observarlas o detectarlas, se comportan y obedecen las leyes más clásicas que les impiden clonarse sin control.

Fotografía por .
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Comentarios

FANTASTICO ME INTERESA MUCHISIMO ME GUSTARIA SEGUIR CONECTADOS RECIBIENDO INFORMACION GRACIAS

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Hay una teoria que explica este fenómeno perfectamente, se puede encontrar en el libro  "La totalidad y el orden implicado" de David Bohm, para mi es la solución mas elegante a la Paradoja de Eisntein-Podolski-Rosen que Aspect corroboró, realmente la separación entre las particulas es ilusoria, a nivel del universo desplegado, es decir, el universo que recogen nuestros órganos de los sentidos, las particulas estan separadas, pero a nivel implicado la separación espacial es meramente ilusoria, lo que les está pasando a los científicos que estudian la materia a nivel cuántico es que estan en los límites del universo desplegado, estan en las puertas del orden implicado, por lo tanto obtienen resultados que rompen las reglas newtonianas.. la particula no está en dos sitios a la vez, introducimos la variable espacio y no nos cuadran los resultados, donde está la particula realmente?, la particula "no "está" hasta que la observamos.

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La particula no esta hasta que la observamos.

La tierra esta formada de particulas. Conclusion

La tierra no esta hasta que la observamos.

O dicho de otra forma, la tierra desparece todas las noches cuando te duermes, ya que no la observas.

Lo primero que debe hacer cualquier teoria es calcular la masa y la carga del electron, asi como las constantes fundamentales. Mientras tanto, no son mas que meras especulaciones sin ningun sentido.

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creo que en otro universo las leyes de la fisica pudieran ser diferentes a las leyes de nuestro sistema solar,creo que nada es imposible.Por ejemplo la teoria del BIN BAN,que todo se origino en esa gran explosion,Yoquiero que me expliquen de donde salio la energia que provoco esa gran explosion,porque de la nada nada es.

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Sabias que se demostro que en un espacio vacio del tamaño de un neutron, hay mas energia que en todas las estrellas de la galaxia???, es decir la energia de donde salio el BigBang salio precisamente de la nada, del vacio.

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Hola, soy profesor de física. Y lo que viene a decir este blog no es correcto, No hay tiempo de explicaros la diferencia de lo que está mal. Ni creo que teniendo tiempo de explicaroslo lo entendiérais, no es una mera idea de falta de conocimientos por vuestra parte sino una simple capacidad negada de uestro entendimiento, vamos que sois idiotas. Porque habláis de un tema sin tener "ni puta idea" Gracias por publicar mi comentario (aunque no lo hagáis por lo menos lo habéis leido).

PD: Y por favor, si vais a hablar de untema, por lo menos que sea de algo que sepáis, Gracias nuevamente.

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Tu si que demuestras que eres IDIOTA.

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Buenas,

Resulta que yo tambien soy profesor de física y una de las cosas que he aprendido con mi experiencia es que si tachas a alguien de idiota por apoyar una hipótesis te conviertes en iluso. La hipótesis puede ser tan correcta como incorrecta, precisamente por eso es una hipótesis. 

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Los fisicos cuanticos,como los filosofos descriptivos, como los matematicos abstractos y los  ideologos del librepensamiento; todos nihilistas, ateos o agnosticos, estan en una lucha a muerte con con el pensamiento clasdico en todos los ordenes por ello deben apelar a los sofismas y a llamarle cierto a lo hipotetico o no verificable por el mero hecho de llamarse teoria. Nada de lo que afirman tiene validez universal y comprobacion constante.

El problema para ellos es el infinito concepto intuible pero no inteligible. ambito donde se puede solamente opinar y donde ni siquiera jugando a los dados se puede acertar, dado que esta mas alla del caos como teoria y el orden universal que responde a la potestad de alguien que necesariamente debe ser omniciente, eterno y todopoderoso. Al cual desde los albores de la creacion y merced a la inteligencia humana se avizora intelectualmente el limite y la imposibilidad de superar la barrera sino por medio de la creencia basada en las evidencias para ir encontrando las leyes que nos gobiernan con su irreductible verdad.

Yo desafio a todos los participes o nombrados en este lindo ejercicio a que traten con todos los medios y ciencia disponibles a demostrar palmariamente que una cosa puede estar en dos lugares distintos al mismo tiempo y que que dos cosas esten en un lugar tambien al mismo tiempo.

No hay fusion ni colision,etc, que luego de las cuales no se pueda aunque mas no sea teorica o fisicomatematicamente pesar, medir,etc, las partes fundidas,mezcladas, combinadas,irradiadas, etc. y concluir que Lavoissier tenia razon ( no se si lo apellide bien). lo demas, como dice el tango:"Es puro cuento". ¡Cha digo!!. Con afecto, Anibal ( Un raro actual: clasico, creyente en lo del mas alla y estudioso honesto de lo del mas aca.

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