¿Versiones infinitas de ti en universos paralelos sin fin? El físico Sean Carroll dice que es posible.

La interpretación de la mecánica cuántica de muchos mundos sostiene que la realidad se está dividiendo constantemente, creando muchas versiones del físico Sean Carroll, y todo lo demás. (Crédito: Bill Youngblood / Corey S. Powell)

Convencionalmente hablando, hay un solo físico llamado Sean Carroll en Caltech, que se preocupa mucho por la naturaleza del mundo cuántico. Sin embargo, en el sentido teórico, puede ser uno de una multitud, cada uno existente en su propio mundo. Y no hay nada único en él: cada persona, roca y partícula en el universo participa en una realidad infinitamente ramificada, argumenta Carroll, dividiéndose en versiones alternativas cada vez que ocurre un evento que tiene múltiples resultados posibles.

Carroll es muy consciente de que esta idea parece sacada de una película de ciencia ficción (y no ayuda que fuera asesor de Avengers: Endgame ). Pero en estos días, un número creciente de sus colegas toman en serio la idea de múltiples mundos. En su nuevo libro, Something Deeply Hidden , Carroll propone que la "Interpretación de muchos mundos" no es solo una forma razonable de dar sentido a la mecánica cuántica, sino que es la forma más razonable de hacerlo.

Entre los principales partidarios de la Interpretación de Muchos Mundos se incluyen los físicos David Deutsch en la Universidad de Oxford y Max Tegmark en el MIT. Si tienen razón, nuestro sentido intuitivo de cómo funciona la realidad es profundamente erróneo. Por otra parte, algunos otros investigadores piensan que la forma de ver la mecánica cuántica de muchos mundos es errónea, improductiva o incluso totalmente absurda.

Para tener sentido de cómo funciona la Interpretación de Muchos Mundos, y lo que significa para nuestra comprensión del universo, tuve una conversación larga y alucinante con Sean Carroll . Una versión ligeramente condensada de la misma aparece a continuación. Luego, en mi próxima publicación de blog, compartiré una visión drásticamente diferente de la mecánica cuántica. Hay mucho en juego en este debate: ¡Lo que se está disputando aquí es nada menos que la naturaleza de la realidad!

Comencemos por el principio. ¿Cuál es la interpretación de muchos mundos?

Carroll: Comienza con la mecánica cuántica, que es nuestra mejor teoría de las partículas elementales y el mundo microscópico. Hay una cosa en la mecánica cuántica que dice, antes de mirar un objeto, no está en una ubicación definida. Está en una ola que se puede considerar como una superposición [superposición] de todos los diferentes lugares en los que podría estar. Por lo tanto, es más probable que lo observe en un lugar u otro, pero en realidad no se encuentra en ningún lugar en particular hasta que lo observes.

Es realmente extraño pensar que el comportamiento de esta cosa es diferente dependiendo de si lo estás mirando o no. Esa es la rareza fundamental de la mecánica cuántica: que los objetos se comportan de una manera cuando no los estás mirando, de otra manera cuando lo estás.

De acuerdo, la física cuántica es extraña. ¿Cómo te ayuda la Interpretación de Muchos Mundos a darle sentido?

Muchos mundos dicen que lo que realmente sucede cuando miras el electrón, no es que haya una transición repentina en el boom, sino en un lugar que es donde lo viste. En cambio, es que el mundo se ramifica en copias: una donde el electrón estaba aquí y lo viste aquí, otra copia donde el electrón estaba allí y lo viste allí, y así sucesivamente. Esto no es solo una especulación salvaje, esto es exactamente lo que predice la ecuación fundamental de la mecánica cuántica, la ecuación de Schrödinger.

Todo el mundo está de acuerdo en que los sistemas cuánticos obedecen a las ecuaciones de Schrodinger cuando no se está buscando en ellos. Muchos mundos simplemente dicen que también obedecen la ecuación de Schrödinger cuando los estás mirando. Cualquier otro enfoque de la mecánica cuántica tiene que complicar las cosas al decir, no, hay algo especial que sucede cuando los miras. Tal vez eso sea posible, pero si no hay necesidad de eso. Si no hay un beneficio empírico en decir eso, y no hay un beneficio metafísico en decir eso, entonces ¿por qué decirlo?

La formulación de la interpretación de muchos mundos es la versión más simple de la mecánica cuántica que puede haber. El precio que paga es que hay muchos mundos. Pero eso es como decir, hay un número infinito de números en la recta numérica. Eso no nos impide usar el concepto de una recta numérica. Del mismo modo, en la mecánica cuántica hay un concepto, la función de onda que obedece a la ecuación de Schrödinger. No puedes ser más simple que eso.

Digamos que acepto que Many Worlds se aplica a electrones y átomos. ¿Cómo se aplica a las personas? ¿Seguimos recibiendo nuevas copias de nosotros mismos?

Todo es lo mismo. Muchos mundos dicen, mira, si un electrón puede estar en una superposición, tú también puedes. Estás hecho de electrones, átomos y cosas así, por lo que puedes estar en superposición.

¿Eso significa que hay una variedad infinita de "usted" tomando una variedad infinita de decisiones diferentes? ¿Es esa una interpretación válida?

Es casi válido, con un par de notas al pie. Una es que lo más importante es que los mundos no se ramifican porque tomaste una decisión. Lo único bueno de la Interpretación de Muchos Mundos es que es absolutamente inequívoco acerca de cuándo se ramifican los mundos, que es cuando un pequeño sistema cuántico que está en una superposición se enreda con el mundo en general. Esto es, nuevamente, algo que acaba de describir la ecuación de Schrödinger. No tiene que usar palabras como "medición" u "observación" en algún nivel fundamental para definirlo. Puedes derivarlo.

El famoso experimento de pensamiento del gato de Schrödinger podría ser un ejemplo de cómo se divide el universo. Los gatos vivos y muertos pueden existir, pero en realidades separadas. (Crédito: Christian Schirm)

Quiero volver a esa palabra "enredado". ¿Qué significa exactamente y cómo saber cuándo algo está enredado con el mundo que lo rodea?

Esa es una gran pregunta, y aquí está el problema. Matemáticamente, puedo definirlo en dos segundos; es muy fácil. Si quieres que lo defina en palabras, entonces tengo que usar palabras como "si fueras a observarlo …" Aquí hay un punto clave. Nunca hay un solo electrón. Tiene una función de onda, lo que significa que se extiende por todo el lugar, lo que significa que está en una superposición de estar en diferentes lugares. Lo mismo es cierto para cada electrón en el universo. Solo hay un estado para todo el universo.

Lo llamamos, hábilmente, la "función de onda del universo". Hugh Everett, quien inventó la Interpretación de Muchos Mundos, fue una de las personas que lo señaló por primera vez. Si interpreta que esta función de onda le dice cuáles son los posibles resultados de observación, pueden correlacionarse. Es posible que no sepa dónde está un electrón, y es posible que no sepa si el otro electrón está, pero sabe que están en el mismo lugar. Entonces, si observa uno, sabe dónde estará el otro. Eso es lo que es el enredo.

Ese es un concepto difícil, al menos cuando lo pones en palabras. Dado que hay una gran cantidad de partículas que se enredan todo el tiempo, ¿hay un número infinito de versiones del universo?

No sabemos si el número de mundos es finito o infinito. Eso no es algo que el estado de nuestro conocimiento sea lo suficientemente bueno como para responder. Creo que los físicos deberían estar un poco avergonzados de no haber pensado más en esto. Ciertamente es un gran número de mundos, digámoslo de esa manera. No hay forma de que sea … cinco. Definitivamente es un número mayor que eso.

¿Cómo debemos interpretar todos esos mundos diferentes? ¿Son todos igualmente reales?

Todos tienen la misma validez, pero la validez no es realmente la palabra correcta aquí. Algunas ramas de la función de onda, algunos mundos, cuentan para más que otros. Es por eso que, cuando observamos un sistema cuántico, podemos decir, bueno, hay una probabilidad de dos tercios de ver esto, pero solo una probabilidad de un tercio de ver eso . Hay más peso en una posibilidad que en la otra.

La mayor preocupación de Many Worlds es que no puede responder la pregunta de dónde provienen las probabilidades. Pero todo esto está perfectamente bien definido matemáticamente.

No puedo evitar notar que experimentamos una realidad, un solo mundo. ¿Porqué es eso? ¿A dónde van todos los otros mundos?

¿Por qué te encuentras en un mundo en lugar de otro? Bueno, ¿en qué otro te encontrarías? Es como preguntar, dado todo el tiempo que existió en el pasado y existirá en el futuro, ¿por qué vivimos ahora ? Todos en cada momento piensan que viven "ahora". Todos en cada mundo piensan que están en el único mundo. No sé cómo más podría ser.

Saber que esas otras realidades existen naturalmente me hace preguntarme si es posible cruzar y visitar una de ellas, como se ve en las películas de ciencia ficción. ¿Podrías hacer eso?

Puedes imaginar lo que te gustaría hacer, pero no es físicamente posible. Es como viajar más rápido que la velocidad de la luz: no es algo que realmente puedas hacer. Esto es exactamente por qué las diferentes partes de la función de onda cuántica cuentan como mundos separados. Una vez que nacen, siguen su propio camino. No interactúan, no se comunican, no se influyen entre sí de ninguna forma.

Parece que la división del universo sigue creando nueva materia y nueva energía. ¿Cómo se reconcilian muchos mundos con la conservación de la energía?

Parece que estás creando copias adicionales del universo, pero la energía está realmente 100 por ciento conservada en muchos mundos. Realmente no estás creando nuevos universos. Es mejor pensar que toma un universo grande y grueso y lo divide, diferenciándolo en varias copias, cada una de las cuales es más delgada que la otra. Esa es una analogía aproximada e intuitiva, pero está respaldada por las matemáticas.

Es como si tomas un mundo y lo divides en dos. Esa es literalmente la palabra que Hugh Everett usó cuando habló sobre esto: habló sobre dividir el universo. No es como una máquina Xerox donde ahora tiene dos copias de lo que una vez tuvo. No es como los otros mundos se encuentran en algún lugar .

Pero aún así, en muchos mundos, esos otros mundos son posibilidades alternativas reales que contienen versiones alternativas de usted. Y esas otras versiones tuyas podrían haber llevado vidas diferentes, tomando decisiones diferentes, ¿verdad?

Sí. Quiero enfatizar que no son tus decisiones las que hacen que el universo se ramifique. Pero es absolutamente posible que ocurra algo en su cerebro que se ramifique en dos posibilidades cuánticas diferentes, e interpretamos esas diferencias en el mundo macroscópico como decisiones diferentes que se toman. Por lo tanto, es absolutamente posible que haya múltiples mundos donde tomaste diferentes decisiones.

Hay una aplicación que puede descargar para su iPhone que descargará sus decisiones difíciles a un dispositivo de medición cuántica. Si tiene dos opciones para hacer, puede enviarlo a esta aplicación, llamada ingeniosamente Universe Splitter, y le dirá en qué rama de la función de onda se encuentra. Es divertido pensar en eso, pero si realmente puede experimentar otras versiones de ti mismo, realmente no serían otros mundos.

La interpretación de muchos mundos se asemeja a algunos de los clásicos tropos de realidad alternativa de la ciencia ficción, excepto que nunca podríamos encontrarnos con nuestro yo alternativo. (Crédito: CBS)

En ciencia ficción, por supuesto, los personajes saltan del mundo a las palabras todo el tiempo. Eres parte de un grupo que trata de introducir ciencia real en películas y programas de televisión. ¿Funciona o películas como Avengers: Endgame te vuelven loco?

Lo que me molesta es que el universo que se representa en la pantalla es internamente ilógico. Las películas de Marvel utilizan principalmente conceptos científicos para inspirarse, no para una hoja de ruta de lo que se puede y no se puede hacer. Saben lo que quieren que suceda en la película, y trabajarán hacia atrás para que suene científicamente. Pero al menos intentan motivar lo que está sucediendo.

Realmente trabajé como consultor en Avengers: Endgame, principalmente no sobre mecánica cuántica sino sobre viajes en el tiempo. La frase que Paul Rudd dice como Ant-Man, “¿Quieres decirme que Regreso al futuro es una mierda?” Esa es mi influencia allí mismo. Regreso al futuro es una gran película pero terrible física de viajes en el tiempo.

La gente a menudo confunde la Interpretación de Muchos Mundos con el multiverso: la idea de que podría haber otros universos físicos fuera del nuestro. ¿Hay alguna relación real entre los dos?

La respuesta corta es no. Puede ser más sutil al respecto … pero en el nivel popular de tratar de explicar lo que está sucediendo aquí, es más seguro decir que no, estas cosas no tienen nada que ver entre sí.

¿Podría la interpretación de muchos mundos ser simplemente una expresión de nuestra ignorancia? ¿Es posible que solo haya un mundo, y la "división" de la realidad es el resultado de un proceso más profundo que aún no hemos descubierto?

Sí, absolutamente es posible. La gente ha tratado de encontrar ese tipo de alternativas a Many Worlds bajo la rúbrica de lo que se llama mecánica bohmiana, donde hay variables ocultas [que controlan el resultado de los eventos cuánticos]. Para la mayoría de los físicos que trabajan, este enfoque no es atractivo, especialmente porque es más difícil elaborar una visión del mundo con variables ocultas.

Otro intento es QBism, Quantum Bayesianism, que es muy, muy diferente. QBists realmente tiene problemas para decirle qué es la realidad. Algunas veces hablan sobre el mundo, y otras no. Creo que el realismo [tomando la Interpretación de Muchos Mundos al pie de la letra] es mucho más directo que este tipo de punto de vista centrado en el observador.

En muchos mundos, el formalismo subyacente es nítido y claro, pero hay una gran distancia entre ese formalismo y el mundo que vemos. Mientras que en algo como la mecánica bohmiana, los teóricos lo acercan explícitamente a la realidad con variables que le dicen dónde están las partículas. La teoría resultante es más fea, pero es más fácil relacionarse con el mundo que vemos. ¿Cuál es la correcta? No lo sé, y creo que es una muy buena pregunta.

A Albert Einstein le disgustaban todas las probabilidades y el papel del observador en la física cuántica. ¿Crees que se horrorizaría con la interpretación de muchos mundos?

Hice esta pregunta muy explícitamente en el epílogo de mi nuevo libro [ Something Deeply Hidden ]. Creo que Einstein se horrorizaría la primera vez que se enterara de Many Worlds, pero respetaría absolutamente el hecho de que era una visión directa, física y mecanicista de la realidad donde todas las reglas eran perfectamente claras.

Creo que lo que realmente molestó a Einstein sobre la mecánica cuántica fue que no era una teoría clara, era vaga. No sabes qué es una medición, entonces no sabes cómo funcionan las cosas. No hay mecanismo Muchos mundos contesta todas esas preguntas. Puede que no sea de una manera que a Einstein le hubiera gustado, pero creo que sería impredecible para él.

Al final, ¿considera usted la interpretación de muchos mundos más como una forma práctica de utilizar la mecánica cuántica, o más como una forma filosófica de dar sentido a lo que significa?

No soy alguien que piense que "filosófico" es una mala palabra. Está bien ser filosófico, pero por otro lado, esto es física, no filosofía. Eso es lo que significa la frase "algo profundamente oculto" en el título de mi libro. Esto [la división en Muchos Mundos] es un mecanismo que se ejecuta mediante ecuaciones, como cualquier otra regla de la física.

Hay una buena pregunta que debe hacerse, si preocuparse por la respuesta a estas cosas lo ayudó en otras tareas que podría establecerse como físico teórico. Estoy convencido de que sí. He escrito muchos artículos diciendo, mira, aquí hay una forma particular de pensar sobre los agujeros negros, o la gravedad cuántica, o lo que sea, que es mucho más claro cuando admites que son Muchos Mundos en lugar de otra cosa.

¿Cómo puedes poner a prueba Many Worlds en una prueba dura, para que sepamos de verdad si es una forma válida de entender la realidad? ¿Cómo puedes falsificarlo?

Para probar la teoría, necesitas una alternativa. Necesita algo que sería cierto si esta teoría no lo fuera, y hay ejemplos de eso, no solo teorías de variables ocultas, sino también otras llamadas teorías dinámicas de colapso. Estamos haciendo las pruebas en el laboratorio ahora mismo. Si alguien ve uno de estos colapsos [donde no se cumple la ecuación de Schrödinger], eso será evidencia definitiva de que Muchos Mundos está equivocado, tan simple como eso.

Te gustaría hacerlo aún mejor, pero para hacer eso, los teóricos necesitamos entender mejor la teoría. A veces, la dificultad para probar una teoría es simplemente porque todavía no hemos puesto nuestros cerebros a trabajar tan duro como hemos podido descubrir lo que la teoría realmente dice.

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