Re: [escepticos] Efecto mariposa y mecánica cuantica

[Luis Carlos Izquierdo]

Por favor, bibliografía básica para penetrar en el impenetrable mundo de la 
física cuantica a nivel de mortal normal y corriente.
Seguro que hay alguna cosita asequible para abrir boca.
Muchas gracias.
Luis Carlos
lci en ya.com


----- Original Message ----- 
From: "Jose Ramón Brox" <ambroxius en terra.es>
To: "Escépticos" <escepticos en dis.ulpgc.es>
Sent: Saturday, January 06, 2007 4:37 PM
Subject: [escepticos] Efecto mariposa y mecánica cuantica


> Buenas:
>
> Llego un poco tarde a la conversación y creo que ya se ha dicho todo lo 
> que a mí me
> gustaría aclarar, pero como no lo he visto junto en ningún correo, ahí va 
> mi explicación:
>
> La idea de que el aleteo de una mariposa en tal sitio puede desencadenar 
> un huracán en tal
> otro constituye un abuso del lenguaje, pero si pasamos eso por alto, el 
> concepto físico
> tras ella es válido. Me explico: el sistema atmosférico terrestre es un 
> sistema caótico,
> porque el estado en el que el sistema está en el tiempo T depende 
> fuertemente de las
> condiciones del estado inicial. Con "depender fuertemente" no nos 
> referimos a que se
> necesiten muchos dígitos de precisión para predecir correctamente el 
> estado final, sino a
> que si aumentamos por un factor X la cantidad de dígitos de las 
> condiciones iniciales, la
> cantidad de tiempo extra que podemos seguir prediciendo correctamente los 
> estados
> intermedios es una constante T0, mientras que en un sistema no caótico, 
> uno espera que al
> doblar la cantidad de dígitos, la cantidad de tiempo de predicción más o 
> menos también se
> doble (aunque esto es una simplificación). Es decir, un sistema es caótico 
> si la
> imprecisión crece de forma exponencial (y no lo es si crece de forma 
> polinómica). El
> aleteo de la mariposa alude a una pequeña diferencia en las variables 
> iniciales, que
> podría acabar consistiendo en la diferencia entre la existencia o no de un 
> huracán en otro
> lugar en el futuro... hasta ahí la frase es válida; el abuso en mi opinión 
> está en
> considerar el aleteo una causa y el huracán un efecto, pues si 
> modificáramos en la misma
> cantidad las variables en cualquier otro sitio (por ejemplo, hacer que una 
> palmera en Cuba
> tuviera siete hojas más de las que tiene), podríamos conseguir igualmente 
> el huracán, o
> que no hubiera, o un estado atmosférico a nivel mundial completamente 
> diferente tras una
> semana. Es la suma de todas las condiciones atmosféricas del planeta la 
> que determina si
> habrá huracán o no, y el aleteo de la mariposa es tan sólo una de las 
> "infinitas" posibles
> modificaciones a las condiciones para conseguir que aparezca.
>
> Se podría pensar que este "caos" surge de que el sistema es gigantesco 
> (estamos hablando
> de toda la atmósfera terrestre) y que habría que buscar entonces el 
> problema en el modelo,
> que tal vez sería demasiado simple. Puede que sea verdad en parte, pero 
> existen sistemas
> muy sencillos, cuyas ecuaciones se conocen a la perfección, y que no 
> obstante son
> caóticos, como el sistema de dos péndulos. Así que el caos es inherente a 
> la física, y no
> un producto de nuestro mal hacer con la modelización del mundo.
>
> En cuanto al azar, el comportamiento de un sistema caótico está 
> perfectamente determinado
> por sus ecuaciones, y podemos conseguir cualquier grado de precisión en 
> nuestras
> predicciones, si tenemos la suficiente precisión en las condiciones 
> iniciales (y en el
> proceso de cálculo). Es decir, un sistema caótico sigue siendo 
> determinista, el azar no
> interviene en él. El problema real es de tipo práctico: por crecer la 
> imprecisión
> exponencialmente, habrá problemas en los que nuestra capacidad de cálculo 
> jamás nos
> permitirá realizar predicciones en un intervalo de tiempo tan extenso como 
> a nosotros nos
> gustaría (será seguramente el caso del clima). Sin embargo, en otros 
> problemas T0 puede
> ser tan grande que aunque el crecimiento en precisión sea exponencial, en 
> algún momento
> podamos alcanzar la precisión que necesitemos en las predicciones.
>
> Distinto asunto es el de la mecánica cuántica. En una de sus 
> interpretaciones
> (Copenhague), se supone que el mundo es azaroso en sus fundamentos. Las 
> partículas
> fundamentales pueden estar en varios estados posibles, y eligen uno u otro 
> con una función
> de probabilidad, sin que en ningún momento se pueda determinar cuál será 
> el estado
> siguiente (como ejemplo, valga la posición de un electrón en un átomo). 
> Estas funciones de
> probabilidad, junto con el comportamiento de las uniones de partículas, 
> nos permiten
> elaborar leyes macroscópicas cuya probabilidad de fallar es tan 
> increíblemente baja que
> sería absurdo no aceptarlas (por ejemplo, existe una probabilidad, 
> terriblemente ínfima
> pero existe, de que ahora mismo yo pudiera atravesar la pared de mi 
> cuarto). Notemos de
> paso que este azar suele atribuirse incorrectamente en artículos de 
> divulgación y otros al
> principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio es mucho menos 
> oscuro de lo que
> se pretende normalmente: si quisiéramos _medir_ la posición de un electrón 
> en un momento
> determinado, tendríamos que hacerle interactuar con algún tipo de 
> partícula (rayos gamma
> de alta energía en el experimento mental de Heisenberg), y la variación de 
> la energía de
> nuestro electrón afectaría a su momento, de tal forma que si quisiéramos 
> medir ambas
> magnitudes simultáneamente (posición y momento), no podríamos conseguirlo 
> con total
> precisión, puesto que la medida de una afecta a la medida de la otra. El 
> principio de
> incertidumbre establece cuantitativamente esa indeterminación en la 
> _medida simultánea_ y
> la extiende a distintas parejas de magnitudes afectando todo tipo de 
> partículas
> (experimentos reales de muy diverso tipo lo confirman hasta ahora). Por 
> tanto, el
> principio de incertidumbre ni habla de la imposibilidad de medir la 
> posición o el momento
> con precisión infinita (no se puede lograr SIMULTÁNEAMENTE) ni expresa una 
> incertidumbre
> inherente a la existencia de las partículas como se pretende a menudo; lo 
> que ocurre es
> que la medida afecta al sistema, el observador siempre influye en él y es 
> de esperar que
> en las partículas fundamentales esta influencia no sea despreciable 
> (puesto que hay que
> usar otras partículas fundamentales para llevar a cabo las medidas). Para 
> el que quiera
> conocer la derivación matemática exacta del principio de incertidumbre, 
> recomiendo este
> enlace: http://www.aip.org/history/heisenberg/p08b.htm
>
> En resumen, según la interpretación de Copenhague, el estado siguiente de 
> una partícula
> elemental es probabilístico, no determinístico, y además hay pares de 
> magnitudes que no se
> pueden medir simultáneamente con total precisión, pero sí que se puede 
> medir
> (teóricamente) una magnitud con total precisión, después del cambio de 
> estado (que no se
> puede predecir).
>
> Sin embargo, resulta extraño en parte que las partículas tomen valores al 
> azar y con
> distribuciones de probabilidad, porque esto sugiere la existencia de un 
> mecanismo de
> favoritismo (es decir, que favorezca unos estados sobre otros, o que 
> simplemente ELIJA el
> estado siguiente), y no tenemos indicios de que exista entre las 
> partículas elementales;
> Einstein, que estaba en contra de la intepretación de Copenhague (de ahí 
> su tan mal citada
> frase "Dios no juega a los dados con el universo"), sugería que 
> probablemente este
> mecanismo existiera en forma de _variables locales* ocultas_, magnitudes o 
> efectos de los
> que no tenemos conocimiento pero que influyen en el sistema, y que debido 
> a haberlos
> pasado por alto, los detectamos enmascarados en lo que nos parece un 
> comportamiento
> fundamentalmente probabilístico (algo así como lo que pasaba con la órbita 
> de Urano hasta
> que se dedujo la existencia de Neptuno). El asunto es muy importante, 
> puesto que si no
> existen dichas variables ocultas, la medida de dos sistemas IDÉNTICOS 
> producirá respuestas
> diferentes, mientras que si existen, la diferencia en la respuesta podrá 
> atribuirse a una
> diferencia en las variables ocultas. No obstante, Bell estableció que en 
> caso de existir
> dichas variables, las partículas debían cumplir ciertas inecuaciones, y 
> los experimentos
> de Aspect y otros parecen apuntar a que NO se cumplen (digo "parecen" no 
> porque la medida
> de Aspect sea imprecisa, sino porque se argumentan posibles errores en la
> experimentación).
>
> *Lo de local se refiere a que parte de las predicciones a partir de los 
> modelos de la
> mecánica cuántica establecen fenómenos con efectos instantáneos entre 
> partículas
> INDEPENDIENTEMENTE  de la distancia que haya entre ellas. Para Einstein, 
> ningún efecto
> debía poder propagarse sobrepasando la velocidad de la luz, mucho menos no 
> propagarse,
> sino ser instantáneo; junto con Podolsky y Rosen escribió un artículo muy 
> famoso, el de la
> paradoja EPR ("Can quantum-mechanical description of physical reality be 
> considered
> complete?"), en el que establecía fenómenos "absurdos" que ocurrirían si 
> la localidad no
> se cumpliera... que los experimentos a día de hoy ¡han confirmado! y que 
> son la base del
> origen de las telecomunicaciones cuánticas, ahora en investigación y 
> desarrollo.
>
> Y aquí es donde entra en juego otra de las interpretaciones 
> epistemológicas de la mecánica
> cuántica, la de los múltiples mundos de Everett, que explicaría por qué el 
> mecanismo de
> favoritismo no existe: esta interpretación supone que no es cierto que se 
> elijan unos
> estados en detrimento de otros, sino que... ¡ocurren todos a la vez! El 
> universo se
> "desdobla" en cada cambio de estado de una partícula, y del estado 
> anterior surgen tantos
> universos (o tantas líneas temporales) como posibles estados pueda tener 
> la partícula,
> tomando ésta un estado distinto en cada uno de ellos. Nosotros no podemos 
> detectar este
> fenómeno porque seguimos una línea temporal concreta, estamos en un 
> universo únicamente y
> sólo tenemos acceso a una rama (en realidad, otros "nosotros" tienen 
> acceso a las demás
> ramas, pero no somos conscientes de eso), así que medimos un estado 
> concreto y
> consideramos que ha sido "favorecido" sobre los demás; desde un punto de 
> vista filosófico,
> probablemente si esta fuera la realidad no diríamos que las partículas se 
> comportan al
> azar, sino que nosotros tenemos sensación del mismo debido a nuestra 
> incapacidad para
> observar la totalidad del sistema*. Es curioso que esta interpretación, 
> que podría parecer
> mucho más compleja, en realidad serviría como apoyo a la idea del universo 
> (el sistema
> global) como una máquina simple de computación, pues existen programas 
> sencillos (los
> denominados "universal dovetailers") que generan todos los estados 
> posibles de un conjunto
> de variables, en cierto orden... aunque esto lo añado como debilidad 
> particular, creo que
> la cosmología actual no se toma esta interpretación muy en serio, o al 
> menos no discurre
> demasiado sobre ella.
>
> La interpretación de Everett parece construida de modo que sea infalsable, 
> pero vi por ahí
> hace no mucho un experimento que podía falsarla (lo malo es que no 
> recuerdo los detalles),
> aunque sí recuerdo que tenía que pasar algo de tiempo hasta que la 
> tecnología permitiera
> realizarlo.
>
> *Pero yo me pregunto ¿y entonces qué mecanismo determina de que universo 
> soy _yo_
> consciente en cada momento?
>
> Un saludo. Jose Brox
> http://espanol.groups.yahoo.com/group/Telecomunicacion/
> ambroxius en terra.es
> MSN Messenger: artifex_ad_infinitum2 en hotmail.com
>
> _______________________________________________
> Escepticos mailing list
> Escepticos en dis.ulpgc.es
> http://correo.dis.ulpgc.es/mailman/listinfo/escepticos
>
>