El futuro influencia el pasado: teoría cuántica de retrocausalidad

Aunque en la teoría cuántica existe un sinnúmero de conceptos contraintuitivos, la idea de que una influencia pueda viajar en reversa en el tiempo (del futuro al pasado), generalmente no es la más conocida. Sin embargo, a últimas fechas algunos físicos han ponderado esta idea conocida como “retrocausalidad”, y es que a través de ella se pueden resolver de forma estratégica algunos viejos enigmas de la física cuántica.

De forma particular, si una retrocausalidad fuera posible, las famosas pruebas de Bell podrían interpretarse como una evidencia del hecho y no de la acción a distancia, un resultado que Einstein y otros escépticos respecto a esta propiedad “fantasmagórica” de retroceder en el tiempo podrían haber apreciado.

En un reciente artículo publicado en Proceedings of The Royal Society, los físicos Matthew Leifer, de la Universidad de Chapman, y Matthew Pusey, del Instituto Perimeter de Física Teórica, ofrecieron un nuevo soporte intelectual al argumento de que si se siguen determinados supuestos razonables, la teoría cuántica debe ser retrocausal.

Retrocausalidad.

Primero, es necesario aclarar lo que es la retrocausalidad y lo que no es: esta no se traduce en que las señales puedan ser comunicadas y transmitidas del futuro al pasado – incluso este tipo de señalización estaría prohibida en una teoría retrocausal, por motivos termodinámicos. En lugar de esto, retrocausalidad significa que cuando un experimentador elige la configuración con que se hará la medición de una partícula, esta decisión puede influenciar las propiedades de dicha partícula (o de otra partícula) en el pasado, incluso antes que el experimentador haga la elección. Es decir, una decisión tomada en el presente puede influir en algo en el pasado.

En las pruebas originales de Bell, los físicos asumieron que las influencias retrocausales no serían posibles. En consecuencia, para explicar sus observaciones de que las partículas distantes parecen conocer inmediatamente cuál medida está siendo utilizada en la otra, la única explicación viable fue la acción a distancia. O sea, de alguna forma las partículas se están influenciando, incluso cuando se encuentran separadas por grandes distancias, de forma que no pueden explicarse por ningún mecanismo conocido. Pero, al reconocer la posibilidad de que la configuración de medición de una partícula pueda influenciar retrocausalmente el comportamiento de otra partícula, no tenemos la necesidad de hablar de una acción a distancia – pues se trata de influencia retrocausal.

Generalizando la retrocausalidad: con o sin un estado cuántico real.

Uno de los principales impulsores de la retrocausalidad en la teoría cuántica es Huw Price, profesor de filosofía de la Universidad de Cambridge. En el 2012, Price presentó un argumento sugiriendo que cualquier teoría cuántica donde (1) se suponga que el estado cuántico es real y (2) el mundo cuántico tiene simetría temporal (es decir, que los procesos físicos pueden suceder de adelante hacia atrás mientras sigan las mismas leyes de la física) debe permitir influencias retrocausales. Sin embargo, comprensivamente, esta idea de retrocausalidad no fue aceptada por los físicos en general.

“Existe un pequeño grupo de físicos y filósofos que creen posible perseguir esta idea, incluyendo a Huw Price y Ken Whartor (profesor de física de la Universidad Estatal de San José)”, dijo Leifer a Phys. “Hasta donde tengo entendido, no existe una interpretación de amplio consenso sobre la teoría cuántica que recupere toda la base teórica y explore esta propuesta. Más bien, se trata de una idea de interpretación puntual, por lo que creo que los otros físicos tienen cierta razón con su escepticismo, y recae sobre nosotros la responsabilidad de comprobarla”.

En este nuevo estudio Leifer y Pusey buscan lograr esto en una generalización del argumento de Price, algo que quizá genere algún interés entre las líneas de investigación recientes. Empiezan negando el primer supuesto de Price, de forma que el argumento sostiene la cuestión sobre si el estado cuántico es o no una posibilidad real, un debate poco analizado que aún ofrece algunas reflexiones.

Un estado cuántico irreal describiría el conocimiento y las teorías sobre el sistema cuántico, sin necesariamente representar una verdadera propiedad física del sistema. Aunque la mayor parte de las investigaciones surgiera que el estado cuántico sea real, es difícil confirmarlo en todas ellas, y aceptar la tesis de retrocausalidad puede ofrecer nuevos puntos de vista y descubrimientos en el tema. “Permitir esa apertura en relación a la realidad del estado cuántico es uno de los principales motivos que incentivan el estudio de la retrocausalidad en general”, explicó Leifer.

“La razón por la que creo vale la pena investigar la retrocausalidad es que ahora tenemos una serie de resultados irrelevantes a partir de interpretaciones realistas de la teoría cuántica, incluyendo el teorema de Bell, Kochen-Specker y las pruebas recientes de la realidad del estado cuántico”, dice. “Estas pruebas indican que cualquier interpretación que encuadre en el marco estándar para interpretaciones realistas debe tener características que yo consideraría indeseables. Por eso, las únicas opciones parecen ser abandonar el realismo o salir del marco estándar”.

“Abandonar el realismo es una práctica muy popular, pero creo que eso limita la mayor parte del poder explicativo de la ciencia y, por eso, es mejor encontrar caminos realistas siempre que sea posible. La otra opción es investigar posibilidades realistas más exóticas, que incluyen la retrocausalidad, relacionalismo y la Interpretación de Muchos Mundos (IMM). Con excepción de la IMM, los demás no han sido investigados lo suficiente, por lo que creo que vale la pena buscar más detalles sobre el tema. No estoy personalmente comprometido con la solución retrocausal más que mis colegas, pero parece posible formularla con rigor e investigarla. Creo que esta práctica debe ser aplicada en varias de las posibilidades más exóticas».

Simetría del tiempo y la no retrocausalidad.

En su artículo, Leifer y Pusey también reformularon la idea tradicional de simetría del tiempo en la física, que se basa en la reversión de un proceso físico, sustituyendo t por -t en las ecuaciones de movimiento. Los físicos desarrollaron un concepto más fuerte de simetría de tiempo, en el que revertir un proceso no sólo es posible, sino que también la probabilidad de su ocurrencia es la misma, tanto para adelante como para atrás.

El resultado principal de los físicos es que una teoría cuántica que presume que este tipo de simetría de tiempo y la retrocausalidad no suceden de forma simultánea, entra en contradicción. Ellos describen un experimento que ilustra esta contradicción, en la que la suposición de simetría de tiempo exige que los procesos para adelante y para atrás suceden con la misma probabilidad, pero la hipótesis de la no retrocausalidad exige que sean diferentes.

Entonces, en última instancia, todo se resume a la elección de mantener la simetría del tiempo o la no retrocausalidad, pues el argumento de Leifer y Pusey muestra que ambas situaciones no pueden acontecer al mismo tiempo. Como la simetría del tiempo parece ser una simetría física fundamental, argumentan que es más sensato permitir la retrocausalidad. Esto eliminaría la necesidad de la acción a distancia en las pruebas de Bell, y aún sería posible explicar porque se prohíbe el uso de la retrocausalidad para enviar información.

“La postura de abrazar la retrocausalidad parece más fuerte para mí por las siguientes razones”, dice Leifer. “En primer lugar, tenerla, potencialmente es algo que nos permite resolver las cuestiones originadas por otros teoremas vistos como imposibles, es decir, nos permite aplicar las correlaciones de Bell sin la acción a distancia. Entonces, aunque aún tengamos que explicar porque no existen señalizaciones que se direccionan hacia el pasado, parece que podemos colapsar varios enigmas en sólo uno. Este no sería el caso sí, en lugar de eso, abandonáramos la simetría del tiempo.

“En segundo lugar, sabemos que la existencia de una flecha de tiempo ya debe explicarse por argumentos termodinámicos, es decir, es una característica que hace referencia a las condiciones especiales del límite del universo y no de una ley física. Como la capacidad de enviar señales sólo al futuro y no al pasado hace parte de la definición de la flecha del tiempo, me parece probable que la incapacidad de señalizar el pasado en un universo retrocausal también pueda surgir de condiciones especiales, que no necesariamente tiene que ser una ley física. La simetría del tiempo parece resultar menos probable de esta forma (de hecho, solemos usar la termodinámica para explicar cómo la aparente simetría del tiempo que observamos en la naturaleza surge de las leyes simétricas en el tiempo, y no al revés).

A medida que los físicos profundicen en las explicaciones, toda idea de retrocausalidad tiene una difícil aceptación debido a que no la vemos en ningún otro lugar. Lo mismo aplica en la acción a distancia. Pero esto no significa que podamos asumir que la no retrocausalidad y la no acción a distancia sean verdades de la realidad en general. En ambos casos, los físicos quieren explicar porque una de estas propiedades emerge apenas en ciertas situaciones muy distantes de nuestras observaciones cotidianas.

“Existe una serie de supuestos sobre el funcionamiento del dispositivo experimental que es necesario aceptar para concluir que el experimento muestra el efecto que se buscaba. Pero, cuando se trata de fundamentos cuánticos, el tema es mucho más controversial, por lo tanto, es más probable que cuestionemos sus supuestos básicos de lo que estamos acostumbrados en el caso de, por ejemplo, una prueba de medicamentos. Sin embargo, estos supuestos siempre estarán allí y siempre será posible cuestionarlos”, finaliza.