Arxiu d'etiquetes: temps

La causalitat es dissipa en el món quàntic

A la nostra escala, sempre és possible saber si una persona va esternudar primer abans de disculpar-se, o a l’inrevés. No obstant això, la física quàntica sembla indicar que, a petita escala, podria ser que, de vegades, cap d’aquestes dues possibilitats és la correcta.

https://www.elperiodico.com/es/tendencias21/20210721/causalidad-disipa-mundo-cuantico-11927385

Durante poco más de una década, los físicos han estado estudiando un extraño fenómeno en el mundo cuántico. En una escala muy pequeña, es posible que el orden temporal entre diferentes eventos no siempre esté bien definido.

La física cuántica describe el mundo microscópico con una precisión impresionante. Sus predicciones nunca han sido contradichas por la experiencia. Pero también es famoso por sus rarezas.

De hecho, los objetos microscópicos se comportan de forma contraria a la intuición. Primero, sus propiedades (como su posición y velocidad) a veces solo pueden tomar ciertos valores muy precisos.

Para hacer una analogía con nuestro mundo macroscópico, todo sucede como si, cuando nos movemos en línea recta, solo pudiéramos movernos a «saltos» de un metro, sin que nunca pudiéramos tener una posición intermedia.

En segundo lugar, dos entidades pueden influirse entre sí estando separadas por grandes distancias, a velocidades superiores a las de la luz.

En tercer lugar, algunos objetos tienen propiedades (como su posición o velocidad) que se encuentran en «superposiciones cuánticas» de varios valores.

¿Qué significa, para un objeto, estar en una «superposición» de varias posiciones? ¿El objeto no está en ninguna parte? ¿En todas partes al mismo tiempo? Estas preguntas han animado a físicos y filósofos durante décadas.

Tema relacionado: El tiempo se puede revertir en el mundo cuántico

UNA EXTRAÑEZA MÁS EN EL MUNDO CUÁNTICO

Una extrañeza más en el mundo cuántico.Sin embargo, en la última década han surgido nuevos descubrimientos que llevan la complejidad del problema al siguiente nivel.

El trabajo de físicos dispersos por todo el mundo indica que, cuando ocurren dos eventos en el mundo cuántico, el orden temporal entre estos eventos a veces es indefinido.

En nuestra escala, siempre es posible saber si una persona estornudó primero antes de disculparse, o al revés. Sin embargo, la física cuántica parece indicar que, a pequeña escala, podría ser que, a veces, ninguna de estas dos posibilidades es la correcta.

Lo cierto es que el orden temporal entre diferentes eventos está fuertemente ligado a relaciones causales. De hecho, una causa siempre debe preceder a su efecto. Por lo tanto, si el orden temporal entre diferentes eventos no está definido, también podría pasar lo mismo con su orden causal.

¿Cómo dar sentido a un mundo en el que las cosas no se desarrollan en un orden bien definido? Esta pregunta es un desafío para los filósofos de la ciencia. Sin duda, se ofrecerán respuestas audaces, y hasta es posible que tengamos que aceptar un cuestionamiento profundo de nuestra visión del mundo físico.

UNA EXPERIENCIA INQUIETANTE

Una experiencia inquietantePodemos observar órdenes causales indefinidos en el laboratorio, por ejemplo gracias al «interruptor cuántico», una disposición experimental muy particular que se ha llevado a cabo en varias ocasiones.

Detallemos uno de estos logros experimentales, en el que cada uno de dos investigadores realiza una acción sobre la misma partícula de luz, llamada fotón. Estas manipulaciones consisten, por ejemplo, en modificar una propiedad de este fotón, lo que se denomina “modo espacial”.

El orden en el que ocurren las dos operaciones está determinado, no por los propios científicos, sino por el valor de otra propiedad del fotón, llamada «polarización».

Cuando la polarización del fotón está en una «superposición cuántica» de dos valores distintos, y después de que un tercer experimentador haya medido esta polarización al final del experimento, no se puede describir lo que ha pasado.

ORDEN INCIERTO

Orden inciertoEs imposible describirlo, ni poniendo en primer lugar la manipulación del fotón antes de ser enviada al segundo investigador, ni cambiando el orden causal al revés.

Esta intrigante investigación se encuentra todavía en sus primeras etapas. Permitirá estudiar el comportamiento de las relaciones temporales o causales a muy pequeña escala, en el mundo cuántico.

Es importante dar sentido a la ausencia de un orden temporal o causal entre eventos. De hecho, el orden de los eventos a través del tiempo (y el espacio) forma la base sobre la cual los humanos construyen su comprensión de todo.

Por ejemplo, cuando un objeto se rompe después de una caída, lo explicamos por su impacto con el suelo, después de haber seguido un camino específico en el aire.

Asimismo, la historia de la humanidad se cuenta mediante el desarrollo de una sucesión continua de hechos que han ocurrido en diversas partes del mundo, en momentos muy concretos.

FUTURO Y PASADO

Futuro y pasadoPara mantener nuestros métodos de razonamiento clásicos, por lo tanto, debemos comprender qué sucede con las nociones de tiempo y espacio en el mundo cuántico. También debemos dar sentido a su posible ausencia.

Para responder a estas preguntas, ciertos filósofos y físicos consideran, por ejemplo, que el futuro puede influir en el pasado. Otros contemplan la idea de que el tiempo y el espacio sólo pueden ser el «subproducto» de fenómenos más fundamentales, cuya naturaleza aún no se ha comprendido.

Finalmente, el descubrimiento del «interruptor cuántico» y los órdenes causales indefinidos bien podrían resultar útiles en el campo de la informática cuántica y para el desarrollo de futuras «computadoras cuánticas» de nuevo tipo.

De hecho, la existencia de estos fenómenos podría aprovecharse para realizar nuevos desarrollos. También podrían hacer posible realizar ciertos cálculos de manera más eficiente que con más computadoras cuánticas estándar. Así, la investigación reciente en física cuántica promete posibles revoluciones, tanto filosóficas como tecnológicas.

(*) Laurie Letertre es estudiante de doctorado en filosofía de la física en la Universidad Grenoble Alpes (UGA). Este artículo

Científics nord-americans desenvolupen els cristalls del temps, una nova forma de matèria

Sona com a ciència ficció, però els cristalls del temps són una cosa molt real.

Un cristall és una estructura espacial en la qual es repeteixen els àtoms de forma fixa en l’espai. Cristalls són els diamants, els robins o les maragdes, per exemple. La seva bellesa deriva de l’estructura periòdica dels seus àtoms, carboni en el diamant; alumini, ferro, crom i oxigen en el robí, i beril·li, alumini, silici, crom, vanadi i oxigen en la maragda.

Com l’estructura és periòdica en l’espai, la llum que cau sobre ells es difracta en colors preciosos, al combinar-se en freqüències discretes i ordenades, en comptes de ser llum blanca en la qual la combinació de freqüències és contínua (o gairebé) i, en tot cas, aleatòria.

Doncs bé, si els cristalls espacials exigeixen repeticions periòdiques en l’espai de les posicions dels àtoms d’un cos, ¿no hauria repeticions periòdiques en el temps de les posicions dels àtoms d’un cos?

Si bé els cristalls espacials són estructures estables que es mantenen com a tals en equilibri, els cristalls temporals no poden mantenir-se en les seves posicions periòdiques sense una injecció constant d’energia, ja que són estructures lluny de l’equilibri.

Els àtoms en un cristall de temps mai s’estableixen en el que es coneix com a equilibri tèrmic, un estat en el qual tots tenen la mateixa quantitat de calor. És un dels primers exemples d’una nova classe àmplia de matèria, anomenada fase de no equilibri, que s’ha predit però fins ara no s’havia pogut aconseguir.Poden certs sòlids cristal·litzar en el temps, preferint diferents estats a diferents intervals de temps? Continua la lectura de Científics nord-americans desenvolupen els cristalls del temps, una nova forma de matèria

L’espai-temps corbat

Newton va tractar d’explicar la raó per la qual les coses cauen i els planetes giren. Va imaginar una força que tira de tots els cossos uns cap a altres: la va anomenar força de la gravetat. Newton també va imaginar que els cossos es mouen en l’espai, i que l’espai era un gran contenidor buit, una gran caixa per a l’univers. Una immensa prestatgeria en la qual els cossos es mouen en línia recta fins que una força els fa corbar-se, es troben amb un camp gravitatori.

Einstein en la seva teoria de la relativitat general va canviar la idea. L’espai de Newton, en el que es mouen les coses i el camp gravitatori, que transporta la força de la gravetat, són la mateixa cosa. L’espai ja no és diferent de la matèria, és un dels components materials del món. Una entitat que ondula,  es doblega i es torça. No estem en una estanteria rígida, si no un immens mol·lusc flexible. Els planetes giren al voltant del Sol i les coses cauen perquè l’espai es doblega. A causa d’aquesta corba, no només orbiten els planetes, sinó que també la llum deixa de viatjar en línia recta. Però no  més és l’espai que es plega, si no que també ho fa el temps. El temps va més de presa a l’espai,  i passa més a poc a poc quan estem més a prop de la Terra. És a dir un bessó que visqui al mar, sempre serà una mica més vell que el que visqui amb una muntanya…. La relativitat general  és una visió senzilla i coherent de la gravetat, l’espai i el temps. Continua la lectura de L’espai-temps corbat

La ciència sap com viatjar en el temps

Albert Bramon, catedràtic en física teòrica de la UAB, explica com realitzar un viatge al futur. Interesant entrevista…

http://www.lavanguardia.com/vida/20160114/301400937153/entrevista-albert-bramon-viajar-tiempo-futuro-ciencia.html

Para lo que a muchos de nosotros nos suena a ciencia ficción, para los físicos de nuestro tiempo es sólo ciencia. Viajar en el tiempo es algo que muchos doctores en física tienen asumido como perfectamente posible, aunque sea desde un punto de vista teórico y poco práctico.

De todo ello habla a menudo a sus alumnos el profesor Albert Bramon, catedrático en física teórica de la Universitat Autònoma de Barcelona, quien pone la velocidad como verdadero protagonista de toda esta proeza.

Albert Bramon, catedrático en física teórica de la UAB
Albert Bramon, catedrático en física teórica de la UAB

Continua la lectura de La ciència sap com viatjar en el temps