Añadiendo una nueva capa al ya complejo mundo de la metafísica.
© Alan Levine/Flickr
Hasta su muerte, Einstein siguió convencido de que el entrelazamiento demostraba que la mecánica cuántica era incompleta. Schrödinger pensaba que el entrelazamiento era la característica definitoria de la nueva física, pero esto no significaba que lo aceptara a la ligera. "Por supuesto, sé cómo funciona matemáticamente el enredo", escribió a Einstein el 13 de julio de 1935. "Pero no me gusta esa teoría". El famoso gato de Schrödinger, suspendido entre la vida y la muerte, apareció por primera vez en estas cartas, un subproducto de la lucha por articular lo que molestaba a la pareja.
El problema es que el entrelazamiento viola cómo debería funcionar el mundo. Por ejemplo, la información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Pero en un artículo de 1935, Einstein y sus coautores mostraron cómo el entrelazamiento conduce a lo que ahora se denomina no localidad cuántica, el extraño vínculo que parece existir entre partículas entrelazadas. Si dos sistemas cuánticos se encuentran y luego se separan, incluso a miles de años luz de distancia, resulta imposible medir las características de un sistema (como su posición, momento y polaridad) sin que el otro se encuentre instantáneamente en el estado correspondiente.
Hasta la fecha, la mayoría de los experimentos han probado el entrelazamiento a través de lagunas espaciales. Se supone que la parte «no local» de la no localidad cuántica se refiere al entrelazamiento de propiedades a través del espacio. Pero, ¿y si el entrelazamiento también se produce a través del tiempo? ¿Existe la no localidad temporal?
La respuesta es sí. Justo cuando pensábamos que la mecánica cuántica no podía ser más extraña, un equipo de físicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén informó en 2013 que había logrado entrelazar fotones que nunca habían coexistido. Experimentos anteriores que utilizaban una técnica llamada «intercambio de entrelazamiento» ya habían mostrado correlaciones cuánticas a través del tiempo, retrasando la medición de una de las partículas entrelazadas coexistentes; pero Eli Megidish y sus colaboradores fueron los primeros en mostrar el entrelazamiento entre fotones cuyas vidas no se solapaban en absoluto.
He aquí cómo lo hicieron. En primer lugar, crearon un par de fotones entrelazados, «1-2» (paso I del diagrama siguiente). Poco después, midieron la polarización del fotón 1 (una propiedad que describe la dirección de oscilación de la luz), «matándolo» (paso II). El fotón 2 fue enviado a una búsqueda inútil mientras se creaba un nuevo par entrelazado, «3-4» (paso III). A continuación, se midió el fotón 3 junto con el fotón 2 itinerante, de forma tal que la relación de entrelazamiento se «intercambió» de los pares antiguos («1-2» y «3-4») al nuevo combo «2-3» (paso IV). Algún tiempo después (paso V), se mide la polarización del único superviviente, el fotón 4, y los resultados se comparan con los del fotón 1 (en el paso II).
© E. Megidish, A. Halevy, et alFigura 1. Diagrama temporal: (I) nacimiento de los fotones 1 y 2, (II) detección del fotón 1, (III) nacimiento de los fotones 3 y 4, (IV) proyección de Bell de los fotones 2 y 3, (V) detección del fotón 4.
¿Qué puede significar esto? Prima facie, parece tan inquietante como afirmar que la polaridad de la luz de las estrellas en un pasado lejano -digamos, más del doble de la vida de la Tierra- influyó, no obstante, en la polaridad de la luz de las estrellas que cae a través de nuestro telescopio de aficionado este invierno. Y lo que es aún más extraño: tal vez implique que las mediciones realizadas por nuestros ojos sobre la luz de las estrellas que cae por nuestro telescopio este invierno dictaron de algún modo la polaridad de fotones de hace más de 9.000 millones de años.
Para que esta hipótesis no le parezca demasiado descabellada, Megidish y sus colegas no se resisten a especular sobre posibles interpretaciones bastante espeluznantes de sus resultados. Quizá la medición de la polarización del fotón 1 en el paso II dirija de algún modo la polarización futura del 4, o la medición de la polarización del fotón 4 en el paso V reescriba de algún modo el estado de polarización pasado del fotón 1. Tanto hacia delante como hacia atrás, las correlaciones cuánticas abarcan el vacío causal entre la muerte de un fotón y el nacimiento del otro.
Sin embargo, una cucharada de relatividad ayuda a bajar el miedo. Al desarrollar su teoría de la relatividad especial, Einstein depuso el concepto de simultaneidad de su pedestal newtoniano. Como consecuencia, la simultaneidad pasó de ser una propiedad absoluta a ser una propiedad relativa. No existe un cronómetro único para el Universo; el momento exacto en que ocurre algo depende de nuestra ubicación exacta con respecto a lo que observamos, lo que se conoce como nuestro marco de referencia. Así que la clave para evitar comportamientos causales extraños (dirigir el futuro o reescribir el pasado) en casos de separación temporal es aceptar que llamar a los acontecimientos «simultáneos» tiene poco peso metafísico. Es sólo una propiedad específica del marco, una elección entre muchas otras alternativas pero igualmente viables, una cuestión de convención o de mantenimiento de registros.
La lección se traslada directamente a la no localidad cuántica espacial y temporal. Los misterios relativos a los pares de partículas entrelazadas se deben a desacuerdos sobre el etiquetado, provocados por la relatividad. Einstein demostró que ninguna secuencia de acontecimientos puede ser metafísicamente privilegiada -puede considerarse más real- que otra. Sólo aceptando esta idea se puede avanzar en estos rompecabezas cuánticos.
Los distintos marcos de referencia del experimento de la Universidad Hebrea (el marco del laboratorio, el marco del fotón 1, el marco del fotón 4, etc.) tienen sus propios «historiadores», por así decirlo. Aunque estos historiadores discreparán sobre cómo se desarrollaron los acontecimientos, ninguno de ellos puede reclamar el dominio de la verdad. En cada uno de ellos se desarrolla una secuencia de acontecimientos diferente, según el punto de vista espaciotemporal. Por tanto, es evidente que cualquier intento de asignar propiedades específicas a un marco en general, o de vincular propiedades generales a un marco en particular, provocará disputas entre los historiadores. Pero la cuestión es la siguiente: aunque pueda haber un desacuerdo legítimo sobre qué propiedades deben asignarse a qué partículas y cuándo, no debería haberlo sobre la existencia misma de esas propiedades, partículas y acontecimientos.
Estos descubrimientos abren una brecha más entre nuestras queridas intuiciones clásicas y las realidades empíricas de la mecánica cuántica. Como les ocurrió a Schrödinger y a sus contemporáneos, el progreso científico va a implicar investigar las limitaciones de ciertos puntos de vista metafísicos. El gato de Schrödinger, medio vivo y medio muerto, fue creado para ilustrar cómo el entrelazamiento de los sistemas conduce a fenómenos macroscópicos que desafían nuestra comprensión habitual de las relaciones entre los objetos y sus propiedades: un organismo como un gato está vivo o muerto. No hay término medio.
La mayoría de los estudios filosóficos contemporáneos sobre la relación entre los objetos y sus propiedades abordan el entrelazamiento únicamente desde la perspectiva de la no localidad espacial. Pero aún queda mucho por hacer para incorporar la no localidad temporal, no sólo en las discusiones sobre objetos y propiedades, sino también en los debates sobre la composición material (como la relación entre un trozo de arcilla y la estatua que forma) y las relaciones parte-todo (como la relación entre una mano y un miembro, o entre un miembro y una persona). Por ejemplo, el «rompecabezas» de cómo encajan las partes en un todo presupone límites espaciales bien definidos entre los componentes subyacentes, pero la no localidad espacial desaconseja este punto de vista. La no localidad temporal complica aún más el panorama: ¿cómo describir una entidad cuyas partes constituyentes ni siquiera coexisten?
Discernir la naturaleza del entrelazamiento puede resultar a veces un proyecto incómodo. No está claro qué metafísica sustantiva podría surgir del escrutinio de las nuevas y fascinantes investigaciones de físicos como Megidish y otros. En una carta a Einstein, Schrödinger señala con ironía (y empleando una extraña metáfora): «Uno tiene la sensación de que son precisamente las afirmaciones más importantes de la nueva teoría las que realmente se pueden meter en estas botas españolas, pero sólo con dificultad». No podemos permitirnos ignorar la no-localidad espacial o temporal en la metafísica futura: nos quepan o no las botas, tendremos que ponérnoslas.
Elise Crull
Elise Crull es profesora adjunta de Historia y Filosofía de la Ciencia en el City College de Nueva York. Es autora, junto con Guido Bacciagaluppi, del libro de próxima publicación The "Einstein Paradox": Debates on Nonlocality and Incompleteness in 1935 (La «paradoja de Einstein»: debates sobre la no localidad y la incompletitud en 1935).
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