TEORÍA MATRIZ DE LA PERCEPCIÓN

El observador construye el mundo físico mediante su percepción.
Existe un mundo casí idéntico, pero no totalmente idéntico para cada
observador del universo.

Según Albert Einstein y Erwin Schrödinger aún es necesario buscar una explicación más profunda a los principios de la mecánica cuántica. Un conjunto de ecuaciones que funcionan a las mil maravillas pero que carecen de una verdadera explicación fundamental y filosófica. En la perspectiva actual de la física cuántica, el mundo adopta su apariencia clásica, solo como consecuencia de las complejas interacciones entre un objeto y su entorno, la cuales terminan por difuminar los efectos cuánticos. La información que se filtra, sean unos fotones o un simple intercambio de calor, es la que acaba delatándonos la presencia y propiedades de un objeto de estudio. Esa filtración de información es la base de un proceso conocido como decoherencia. La decoherencia es el fenómeno mediante el cual las partículas forman cuerpos más grandes que se comportan de manera clásica.

La sensibilidad de un objeto a la decoherencia parece aumenta con el tamaño, lo que explica porqué se suele asociar los fenómenos cuánticos al mundo microscópico. Sin embargo, experimentalmente, la filtración de información al entorno puede ralentizarse o suprimirse de tal modo que objetos de gran tamaño y compuestos por múltiples partículas también pueden llegar a mostrar efectos cuánticos tales como el entrelazamiento.

El entrelazamiento une las partículas en un todo indivisible. Un sistema clásico siempre puede separarse en partes. Pero no sucede así en un sistema entrelazado, lo que implica consecuencias sorprendentes. Incluso cuando las partículas entrelazadas se encuentran situadas a gran distancia, se comportan como una sola entidad. A tal fenómeno Einstein lo definió como la “espeluznante acción a distancia”. La mayor parte de entrelazamientos no implican más que un número muy reducido de partículas, pues cuanto mayor es su número más difícil es aislar el sistema para que no se filtre demasiada información al entorno, lo que provocaría que se comportase de manera clásica.

Un experimento realizado en 2003 por Gabriel Aeppli (Colegio Universitario de Londres) y sus colaboradores demostraron que, si se mantiene bajo control la filtración de información al entorno, es posible conservar el entrelazamiento en sistemas de gran tamaño (1020 átomos). Con ello se demuestra que realmente el tamaño no importa, los efectos cuánticos no se limitan a las partículas subatómicas. Este experimento se suma a otros que han conseguido observar fenómenos cuánticos en moléculas de fullereno (1999), en moléculas gigantes de 430 átomos (2011) y en un resonador mecánico de 30 micrómetros (2010).

Si la física cuántica puede aplicarse a entidades macroscópicas, ¿dónde está la frontera que separa el mundo cuántico del clásico? Roger Penrose de la Universidad de Oxford propuso en los años ochenta que la gravedad podría ser la responsable de que los objetos de más de 20 microgramos se comportaran según leyes clásicas. Por otra parte, Gian Carlo Ghirardi y Tomaso Weber, de la Universidad de Trieste y Alberto Rimini de la de Pavía, propusieron que un conjunto de partículas lo suficientemente numeroso comenzaban a comportarse espontáneamente de modo clásico. Hoy día parece cada vez más evidente que la mecánica cuántica puede aplicarse a todos los tamaños. Eso obligará a redefinir multitud de conceptos físicos y quizá a crear una nueva teoría.

El espacio y el tiempo, dos conceptos fundamentales en física clásica, resultan totalmente prescindibles en el mundo cuántico en el que adoptan un papel secundario. El mundo cuántico parece regirse por los entrelazamientos, que son las interacciones en un mundo que no necesita hacer referencia alguna al espacio o al tiempo. Entonces debemos definir el espacio y el tiempo como entidades emergentes a partir de una física fundamental que carece de ellos. Pero en ese caso, ¿dónde situamos la gravedad? Recordemos que la gravedad, según la teoría de la Relatividad General de Einstein, se deduce de la simetría del espaciotiempo. Si el espaciotiempo no es fundamental, la fuerza de la gravedad no constituiría una interacción de pleno derecho, y dejaría de existir a nivel cuántico. Otros físicos como Stephen Hawking (Universidad de Cambridge), piensan que la teoría de la relatividad debe dejar paso a otra en la que el espacio y el tiempo no existan. El espaciotiempo clásico surgiría a partir de entrelazamientos cuánticos mediante un proceso de decoherencia.

Bajo mi modesta opinión, la solución pasa por definir una nueva teoría que pase por explicar la consciencia humana y la percepción. De los experimentos con física cuántica mencionados deducimos que la necesidad del concepto del espaciotiempo surge solo cuando existe información disponible de un sistema. Esa información no tiene por qué llegar a los aparatos de medida o los ojos del observador, basta con que se encuentre disponible para su uso. Pero si algo podemos concluir de la teoría de la Relatividad de Einstein, es que todos los procesos físicos tienen un espacio y un tiempo definidos por el observador. Así tenemos, por un lado, la necesidad de contar con información, y, por otro, la importancia del observador a la hora de definir el espaciotiempo.

Entonces, ¿por qué no definir la percepción a nivel de la física fundamental? ¿por qué no definirla como la obtención de información del entorno? Cuando obtenemos información del entorno, es cuando provocamos la decoherencia que nos lleva a percibir el universo como un espaciotiempo clásico dominado por la fuerza gravitatoria. A esta teoría en la que el factor determinante es el observador es a la que he bautizado como Teoría Matriz de la Percepción (ver libro ORIGEN).

Representación artística de como el ser humano crea el universo práctico
en el que se desenvuelve su vida, a partir de los elementos más simples del
universo, las cuerdas.

Esta exótica teoría podría verse respaldada por el hecho de que el principo relativista también se aplica a la teoría cuántica. Es decir, el mundo se percibe en su forma cuántica o no, según el propio estado de su observador. Esto lo podemos comprobar mediante un experimento mental:

Supongamos que una física experimental llamada Alicia, encierra a su amigo Benito en un cuarto junto con un gato, un átomo radiactivo y una ampolla con veneno para gatos (sí, se trata de una variante del experimento del gato de Schrödinger). Tal y como ocurría en el experimento original, el veneno se libera cuando el átomo se desintegra. Pero ahora hay un ser humano dentro que nos puede relatar lo ocurrido. Desde el punto de vista de Alicia, el átomo se halla en una superposición de estados (desintegrado y no desintegrado al mismo tiempo), pues esa es toda la información con la que cuenta. Por tanto, para ella el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Benito, por el contrario, cuenta con información adicional pues puede observar al gato directamente y siempre lo encuentra en un estado definido (vivo o muerto). Alicia, que no puede aguantarse la curiosidad pasa un papel por debajo de la puerta para preguntar a Benito si el gato se halla en un estado definido. Bentio responde, que “sí”. Observese que Alicia no pregunta si el gato está vivo o muerto, pues ello hubiera forzado un resultado concreto (hubiera colapsado el estado del gato). Pero, puesto que el estado no ha llegado a colapsar, la mecánica cuántica nos asegura que pasar el papel por debajo de la puerta es un proceso reversible. Alicia podría desandar todos los pasos dados, y Benito no habría visto nunca un gato muerto. Pero al recuperar el papel por debajo de la puerta queda siempre una información no borrable, aparece escrita la respuesta de Benito “Sí”, que demuestra que Benito vió al animal vivo o muerto. Todo esto conduce a una conclusión; para Alicia que no llegó a colapsar el estado (no posee información del estado concreto del gato) Benito se halla en un estado tan indeterminado como el propio gato. Sin embargo, Benito sí observó en todo momento un estado concreto para el gato. Es decir, el estado de un objeto depende de la información de la que dispone cada observador. Es el observador el que construye el universo perceptible según afirma la Teoría Matriz de la Percepción (TMP).

¿QUÉ ES REAL?

Fotografía original del artista Christian Houge

Parece una pregunta simple, pero si se la hacemos a los pocos filósofos de la ciencia que pueden contestarla, les pondremos en un brete. Ciertamente la física teórica actual se encuentra en uno de esos momentos agridulces de la historia en los que se huele a cambio, a revolución, aunque aún no se atisba la solución en el horizonte.

Algo así se vivió otras veces en el pasado. En ciencia se avanza así, a saltos, con la llegada de nuevos paradigmas que nos dan una nueva e inédita visión de la realidad. Uno de los más señalados fue a principios del siglo XX con el salto que supuso la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Después llegó la mecánica cuántica con sus paradojas inexplicables y ahí se lío todo de nuevo. En los años 1920s y 1930s del siglo XX los fundadores de la mecánica cuántica se dividían en realistas, con Einstein a la cabeza, y antirrealistas, liderados por Niels Bhor. La corriente realista afirma que el cometido de la física es proporcionar una imagen mental (paradigma), por imperfecta que esta sea, de una realidad externa y objetiva. Los antirrealistas afirman que esas imágenes mentales están repletas de atolladeros que las alejan de cualquier comprensión racional, los científicos deberían conformarse con realizar predicciones empíricas y confirmarlas. Según esta última corriente cada vez más numerosa de físicos como Leonard Susskind (Universidad de Standford, uno de los padres de la Teoría de Cuerdas, desarrolló el principio de complementaridad de los agujeros negros y el principio holográfico), las contradicciones y paradojas de la física moderna ratifican los límites del conocimiento que mencionaba Bohr.

En la actualidad la teoría de cuerdas es la posibilidad más prometedora de crear un nuevo paradigma que nos explique cómo se unen todas las fuerzas de la naturaleza. El problema es que al hacerlo surgen nuevos interrogantes. Es como si la teoría de cuerdas abriera la puerta a un inmenso páramo de nueva física por explorar. Precisamente fue Sussking quién dedujo de la teoría de cuerdas la posibilidad de que existiera un gran número de universos a parte del nuestro. Ahora la realidad que perciben y estudian nuestros científicos desde hace 400 años, sería solo una de muchas: un universo de entre 10⁵⁰⁰  posibles. Pero, ¿por qué no percibimos todos esos universos? ¿Podemos decir que existen otros universos si no lo podemos demostrar empíricamente? Eso es lo que lleva a Susskind a concluir que quizá jamás lleguemos a comprender la realidad, el conocimiento tiene sus límites. El universo y sus leyes pueden escapar a las posibilidades racionales del ser humano o quizá admitan muchas descripciones diferentes. Entonces, el sentido de lo real, tan arraigado en nuestra mente de primate, se va diluyendo en un sueño de una noche de verano. Conforme más sabemos sobre el universo meno entendemos la realidad.

 ¿Tienen ustedes sensación de vértigo, de que no hay nada sólido bajos sus píes en dónde poder construir? Pues esa, justamente, es la sensación que tenía Albert Einstein antes de dar con su genial teoría de la relatividad. De ahí mi opinión de que estamos nuevamente a las puertas de un evento revolucionario, un nuevo cambio de paradigma que nos responderá de forma más clara a la pregunta ¿qué es real? Y bajo mi siempre modesta opinión, la Teoría Matriz de la Percepción (el proceso de percepción genera el universo observacional) es junto con la Teoría de Cuerdas las dos columnas sobre las que deberá de edificarse la nueva física.

Volviendo a Susskind puedo poner un ejemplo del cambio de perspectiva que promuevo. Susskind creó el principio de complementariedad de los agujeros negros, según el cual existe una ambigüedad inherente en el destino de los objetos que caen al interior de un agujero negro. Desde el punto de vista del propio cuerpo que cae, este atraviesa sin mayores incidencias la frontera del agujero negro (el horizonte de sucesos) y solo se destruye al alcanzar la singularidad central. Sin embargo, para un observador externo, el objeto que cae desaparece en el mismo instante que atraviesa el horizonte de sucesos. ¿Qué ocurre en realidad? Según el principio de complementaridad, la pregunta carece de sentido: ambas interpretaciones son igualmente válidas. Para Susskind eso no hace sino confirmar el antirrealismo de Bhor con otra paradoja más. Yo disiento profundamente de esa opinión. 

 Lo que deduzco con el evento de la caída de un cuerpo al interior de agujero negro, es lo mismo que deduzco de la teoría de la relatividad de Einstein, los eventos físicos que percibimos dependen siempre de un observador. La teoría de la relatividad nos dice a fin de cuentas, que no existe un espacio y un tiempo absolutos, ambos dependen siempre de la perspectiva física del observador. Lo que nos dice el principio de complementaridad de los agujeros negros, es que la descripción física de lo que ocurre depende una vez más del observador. No percibe lo mismo un observador situado fuera del horizonte de sucesos que uno que se encuentre en su interior. Lo que hace Susskind con su teoría es describir lo que experimentaría un hipotético observador que se situara en una posición u en otra. Pensar que existe una realidad objetiva e independiente del proceso de percepción es errar el tiro. La realidad es siempre subjetiva e interdependiente con el observador. Por ello tenemos que crear unas leyes físicas que no solo expliquen lo qué está ocurriendo, sino que expliquen también, cómo lo estamos percibiendo.

Otro ejemplo según Sussking de antirrealismo es el principio holográfico, también creado por él al estudiar los agujeros negros. Según dicho principio, lo que ocurre en cualquier volumen de espaciotiempo puede explicarse en términos de lo que sucede en el contorno (frontera) de ese volumen. Aunque nuestras vidas se desenvuelven en un espacio tridimensional, podríamos plasmar toda esa información sobre una superficie bidimensional. ¿Qué es la realidad? ¿El contorno o su interior? Una vez más la realidad depende de la perspectiva. Según la Teoría Matriz de la Percepción, el principio holográfico explica parte del mecanismo del proceso de percepción, que tendría su base en la teoría M (teoría de cuerdas). Para más señas les remito a mi libro ORIGEN.

La propia mecánica cuántica que originó las primeras preguntas sobre ¿qué es real? Ya presenta dos fenómenos que nos debería de haber llevado a la conclusión de que todo lo que marcamos con la palabra "real" son meros datos percibidos por un sujeto. Tratar de separar la realidad del sujeto observacional, no solo es un error, es imposible. Cuando no tenemos datos sobre lo que pasa a nivel cuántico, las “partículas” por llamarlas de alguna manera, se comportan como si el espacio y el tiempo del observador fueran secundarios. Solo cuando obtenemos datos mediante una observación experimental, la partícula se puede localizar según parámetros de espacio y tiempo. Eso lleva a paradojas como el experimento de la doble rendija, donde el electrón recorre todos los caminos al mismo tiempo, o mejor dicho, no recorre ninguno hasta que es detectada observacionalmente. El principio del entrelazamiento ahonda sobre esa idea de partículas para las que no existe el espacio y el tiempo. De hecho, el entrelazamiento, parece el modo en que interaccionan las partículas al nivel cuántico. ¿Dónde ponemos la línea divisoria entre el mundo cuántico y el mundo clásico? La información que aporta el objeto de estudio es lo que marca el límite y dicha información está muy condicionada por la masa (energía) del objeto. Si queremos describir un sistema con gran precisión, necesitamos siempre una gran cantidad de energía. Dicho de otro modo, cuanta más información tenemos de un sistema más energía tiene. Información y energía parecen tener una relación directa.

Perdonen una entrada tan sesuda, pero es que con las palabras de Susskind ¡llueve sobre mojado...!