Un ajuste en la ecuación del gato de Schrödinger podría unir la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica, sugiere un estudio
Los físicos teóricos han propuesto una nueva solución al La paradoja del gato de Schrödingerlo que puede permitir que las teorías de Einstein sobre la mecánica cuántica y la relatividad vivan en mejor armonía.
Las extrañas leyes física cuántica Postulan que los objetos físicos pueden existir en una combinación de múltiples estados, como estar en dos lugares al mismo tiempo o poseer múltiples velocidades simultáneamente. Según esta teoría, un sistema permanece en esta «superposición» hasta que interactúa con un dispositivo de medición, adquiriendo como resultado de la medición sólo valores definidos. Un cambio tan abrupto en el estado del sistema se llama colapso.
El físico Erwin Schrödinger resumió esta teoría en 1935 con su famosa paradoja felina: utilizando la metáfora de un gato en una caja sellada que está simultáneamente vivo y muerto hasta que se abre la caja, colapsando así el estado del gato y revelando su destino.
Sin embargo, aplicar estas reglas a escenarios del mundo real enfrenta desafíos, y ahí es donde surge la verdadera paradoja. Aunque las leyes cuánticas son válidas para el ámbito de las partículas elementales, los objetos más grandes se comportan de acuerdo con la física clásica, como predice la teoría de Einstein. teoría general de la relatividad, y nunca se observan en una superposición de estados. Describir todo el universo utilizando principios cuánticos plantea obstáculos aún mayores, ya que el cosmos parece completamente clásico y carece de un observador externo que sirva como dispositivo de medición de su estado.
«La pregunta es: ¿puede el Universo, que no tiene un entorno circundante, estar en tal superposición?» autor principal Matteo Carlesso, físico teórico de la Universidad de Trieste en Italia, dijo a WordsSideKick.com en un correo electrónico. «Las observaciones dicen que no: todo sigue las predicciones clásicas de la Relatividad General. Entonces, ¿qué es lo que rompe tal superposición?»
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Para abordar esta cuestión, Carlesso y sus colegas propusieron modificaciones a la ecuación de Schrödinger, que rige cómo todos los estados, incluidos los de superposición, evolucionan con el tiempo.
«Modificaciones específicas de la ecuación de Schrödinger pueden resolver el problema», afirmó Carlesso. En particular, el equipo agregó términos a la ecuación que capturaban cómo el sistema interactúa consigo mismo, además de agregar algunos otros términos específicos. Esto, a su vez, conduce a la ruptura de la superposición.
“Estos efectos son más fuertes cuanto más grande es el sistema”, añadió Carlesso.
Fundamentalmente, estas modificaciones tienen poco impacto en los sistemas cuánticos microscópicos como los átomos y las moléculas, pero permiten que sistemas más grandes, como el universo mismo, colapsen a intervalos frecuentes, dándoles valores definidos que se ajustan a nuestras observaciones del cosmos. El equipo describió su ecuación de Schrödinger modificada en febrero en Revista de física de altas energías.
Sacando al gato del purgatorio
En su versión mejorada de la física cuántica, los investigadores eliminaron la distinción entre objetos sujetos a medición y dispositivos de medición. En cambio, propusieron que el estado de cada sistema sufra un colapso espontáneo a intervalos regulares, lo que lleva a la adquisición de valores definidos para algunos de sus atributos.
Para sistemas grandes, el colapso espontáneo ocurre con frecuencia, lo que los hace de apariencia clásica. Los objetos subatómicos que interactúan con estos sistemas pasan a formar parte de ellos, lo que lleva al rápido colapso de su estado y a la adquisición de coordenadas definidas, similares a las de medición.
“Sin la acción de entidades externas, cualquier sistema se localiza (o colapsa) espontáneamente en un estado particular. En lugar de tener un gato vivo Y muerto, lo encuentras vivo O muerto”, dijo Carlesso.
El nuevo modelo puede explicar por qué nuestro universo Tiempo espacial la geometría no existe en una superposición de estados y obedece a las ecuaciones de la relatividad clásica de Einstein.
«Nuestro modelo describe un universo cuántico que finalmente colapsó y se volvió efectivamente clásico», dijo Carlesso. «Demostramos que los modelos de colapso espontáneo pueden explicar el surgimiento de un Universo clásico a partir de una superposición cuántica de Universos, donde cada uno de estos Universos tiene una geometría espacio-temporal diferente».
Aunque esta teoría puede explicar por qué el universo parece estar gobernado por las leyes clásicas de la física, no hace nuevas predicciones sobre procesos físicos a gran escala.
Sin embargo, hace predicciones sobre cómo se comportarán los átomos y las moléculas, aunque con desviaciones mínimas de la mecánica cuántica convencional.
Como resultado, probar el modelo cuántico modificado no será tan sencillo. El trabajo futuro tendrá como objetivo llevar a cabo tales pruebas.
«Junto con colaboradores experimentales, intentamos probar los efectos de las modificaciones del colapso o establecer límites a sus parámetros. Esto es completamente equivalente a probar los límites de la teoría cuántica».
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