Conocemos el coste de la libertad de elección y orientación en física y otros ámbitos
Sobre la imagen artística del famoso experimento Bell, en un laboratorio separado por el tiempo y el espacio, bailarines de ballet personificaban los arreglos experimentales. La cadena de unos y ceros sugiere una infracción de la libre elección, mientras que la nube en el medio se refiere a una falta de localidad. Inspirados por el profundo descubrimiento de la teoría cuántica de que ciertos experimentos refutan cualquier explicación que preserve el realismo, la localidad y la libre elección, los científicos compararon el peso de cada hipótesis para proporcionar una explicación causal de las correlaciones observadas. Fuente: IFJ PAN/Iwona Michniewska
¿Tenemos libre elección o nuestras decisiones están predestinadas? ¿La realidad física es local o lo que hacemos aquí y ahora tiene un impacto en los acontecimientos en otros lugares? ¿Efecto directo? Los físicos buscan respuestas a estas preguntas en la desigualdad de Bell. Resulta que la libre elección y el realismo local pueden medirse y compararse claramente. Los resultados obtenidos revelan una sorprendente relación de carácter fundamental y universal, mucho más allá de la propia mecánica cuántica.
La causalidad, la localidad y la libre elección están vinculadas por unas cuantas fórmulas simples conocidas como desigualdades de Bell. En las últimas décadas, experimentos sofisticados en óptica cuántica han demostrado sin lugar a dudas que estas desigualdades se han superado. Hoy en día, los físicos se enfrentan a un dilema: ¿debemos aceptar una visión del mundo real en la que cuestionemos el supuesto de libre elección del experimentador o rechazar el supuesto de localidad en el experimento de la Academia de Ciencias de Cracovia, Polonia? de Física Nuclear (FIP PAN), la City University de Londres (CUL) en el Reino Unido y el Instituto Tecnológico Mittehessen en Giessen (THM) en Alemania enfrentaron este problema. Los resultados de su investigación van mucho más allá de la propia física y acaban de publicarse en un artículo en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El realismo es un concepto físico en el que describimos el mundo en términos de causa y efecto. La localidad significa que las acciones no pueden propagarse inmediatamente. Por lo tanto, si la realidad física cumple con los requisitos de la realidad local, los resultados experimentales sólo se verán afectados por lo que hay en las inmediaciones y no por lo que sucede actualmente en galaxias distantes", explica el Dr. Pawel Blasiak, primer autor del artículo.
La libre elección, un concepto obviamente típico de la filosofía, también puede considerarse como un problema físico o incluso como un problema matemático. En este enfoque, la libre elección se refiere a las variables que describen los parámetros experimentales, es decir, qué. medimos en el laboratorio. Asumimos que podemos elegir libremente estas variables independientemente de lo que sucedió en el pasado.
Como parte de la aplicación del realismo local y una visión del mundo de libre elección, se puede derivar la de Bell. desigualdad y luego realizar experimentos para verificarlos. La idea principal es la siguiente. Alice y Bob están trabajando en un laboratorio en extremos opuestos de la galaxia. Un día, cada uno la coloca con cuidado sobre una mesa. La moneda que gira sale de la caja y cada experimentador presiona la moneda contra la mesa con la palma de su mano. Alice y Bob ahora notan si la moneda sale cara o cruz. Pronto comenzarán a llegar más envíos. Un rato, Alice y Bob anotaron una larga lista de observaciones de las diversas formas en que presionaron las monedas: cara y cruz, ambas de forma puramente aleatoria.
Las cosas dan un giro dramático cuando. Alice y Bob se encuentran en una conferencia científica interestelar y comparan sus datos, descubriendo de repente la misma observación, cuando la moneda de Alice cae en cruz, la moneda de Bob siempre cae en cara, y viceversa. y que la correlación que observan debe deberse a algún tipo de coincidencia. La razón, acechando en el pasado, para los dos objetos enviados desde la misma fuente podría haber sido simplemente para indicarle a Alice cómo caería cada moneda al presionarla contra la mesa. de manera específica, Bob puede adivinar la orden y anunciar un descubrimiento sorprendente.
Desafortunadamente, sus esfuerzos son infructuosos.
Desesperados, Alice y Bob buscan ayuda del genio teórico John. Comenzó preguntando a ambos científicos qué suposiciones que empleaban en su trabajo eran verdaderas y ciertas. "Pensamos que las correlaciones que observamos deberían explicarse por una cadena de relaciones causales que se extienden a lo largo del tiempo", dijo Alice. "También pensamos que si el sitio experimental estaba lo suficientemente lejos del laboratorio", aclaró Bob, sí lo habría. No hay razón que afecte inmediatamente el experimento." Todos creían firmemente que la forma en que abrieron la caja no les fue impuesta. Creían absolutamente que eran ellos quienes decidían cómo presionar la moneda. Para su sorpresa, John explicó con calma que ninguna de estas hipótesis era consistente con las correlaciones que observaron.
De hecho, la desigualdad de Bell fue descubierta por el físico norirlandés John Stewart Bell en 1964. Se inspiró en la famosa pregunta "Acción espeluznante a distancia" planteada por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. En los experimentos físicos, el papel de la moneda lo desempeñan los fotones, y las caras y las cruces se observan por su polarización en diferentes direcciones, y estas desigualdades, de hecho, se rompen. Por tanto, la física contemporánea se enfrenta a un dilema fundamental: ¿es mejor abandonar la idea del realismo local o cuestionar las elecciones libres de los científicos? Pocos físicos están dispuestos a cuestionar el realismo basado en la flecha del tiempo. Entonces, o algo en los supuestos realistas locales "no es del todo correcto" o es una elección libre por parte del experimentador.
El hecho de que la realidad esté rompiendo la desigualdad de Bell plantea preguntas interesantes. Por ejemplo: ¿Necesitamos romper la libre elección para reproducir las correlaciones observadas en el experimento manteniendo intacta la localidad? ¿Romper la localidad?" se preguntó el Dr. Blasiak.
Los hallazgos del equipo polaco-británico-alemán conducen a una respuesta sorprendente. Los resultados muestran que para reconstruir la correlación registrada Sexo, manteniendo la libre elección local, debería romper con la libre elección mientras se mantiene local. Por alguna razón (desconocida), a la naturaleza no le gusta en absoluto la localidad o la libre elección.
Los científicos lograron derivar fórmulas para calcular la frecuencia con la que Alice y. Bob tendría que romper con la localidad o la libre elección para reconstruir la correlación observada (en particular en la mecánica cuántica, se demostró que la forma de la mecánica cuántica fuerza el entrelazamiento máximo entre fotones y la destrucción de la localidad o la libertad). la elección ocurre en cada medición (esto generaliza resultados previos sobre la localidad misma)
"Lo más interesante es que. El teorema de Bell no es un enunciado de la mecánica cuántica en absoluto, sino un enunciado de la teoría de la probabilidad, por lo que tiene aplicabilidad universal. El teorema que hemos demostrado no se limita a la física cuántica en sí, sino que se aplica a todas las situaciones relacionadas con correlaciones en sistemas separables", enfatizó el Dr. Blasiak.
"Además de la física en sentido estricto, la localidad o la La interrupción de la libre elección no tiene por qué ser dramática. En los estudios sobre el comportamiento humano, que Alice le susurre algunas palabras a Bob es suficiente para dañar el medio ambiente local. ", señaló el profesor Emmanuel Pothos, psicólogo de la CUL. Otro ejemplo es el profesor Christoph Gallus, economista de THM: "Si Alice y Bob participan en el mercado de valores, sus decisiones pueden tomarse simplemente utilizando cierta información pública. relacionados entre sí.
La generalidad de las correlaciones abre la puerta a aplicaciones muy prácticas, como el estudio de los mecanismos de flujo de información en sistemas complejos. Vale la pena enfatizar que la naturaleza general de tales consideraciones proviene de observaciones sobre la esencia. del problema de la correlación es la base y la unidad de toda la ciencia.