El sorprendente vacío cuántico

14 Julio 2010

A veces lo más sorprendente es lo que ocurre cada día. La transparencia del vacío, por ejemplo, que todo el mundo da por natural y lógica, puede que no lo sea tanto. Sobre todo si consideramos las tremendas energías asociadas al vacío cuántico. Es un hecho que a la menor distancia posible,10-35 metros (un decimal con 34 ceros detrás de la coma), llamada longitud de Planck, se le asocia una masa del orden de 0.00002 gramos, por el llamado principio de incertidumbre.

Si mantuviéramos la misma relación y, de igual manera, asignáramos la masa correspondiente a un metro, nos encontraríamos con la friolera de: 1.2 x 1024 toneladas.

Pero el principio de incertidumbre establece que las fluctuaciones cuánticas del vacío están acotadas y dependen del inverso de la distancia: esa es la razón de que observemos el vacío transparente y maravillosamente vacío. Conforme aumenta la distancia las fluctuaciones del vacío son más pequeñas; así podemos disfrutar de todo el mundo que nos rodea, del sol, de los más preciosos paisajes y, en las noches estrelladas, recrearnos en la observación del inmenso firmamento.

En toda esta cuestión tiene mucho que ver un extraño objeto geométrico, por otra parte muy común, llamado fractal. Normalmente trabajamos y estudiamos con aproximaciones: hablamos de líneas rectas o curvas, de superficies lisas, de objetos geométricos como esferas o cubos. Pero somos conscientes de estar simplificando la realidad: una simple línea, en el mundo real, nunca es una línea perfecta. Conforme la observamos aumentada vemos que aparecen fracturas e imperfecciones, la realidad es así, fractal e imperfecta.

Las fluctuaciones cuánticas del vacío no escapan a la realidad fractal, de hecho son las responsables de que algo tan natural como la trayectoria clásica de una partícula (una simple curva geométrica continua) no exista.

En su lugar, se habla de trayectoria fractal (“rota”, “fracturada”), discontinua. Si observamos la trayectoria de cualquier partícula subatómica veremos que es tanto más intrincada cuanto mayor sea el detalle deseado. Ese grado de irregularidad viene determinado por un parámetro llamado dimensión fractal: una línea recta tiene una dimensión topológica o aparente igual a la unidad pero, dependiendo de las discontinuidades y del “arrugamiento” que presente, puede tener una dimensión fractal de 1.5, de 2 o más.

Siendo como son terriblemente intrincadas estas fluctuaciones, el factor de arrugamiento, que se suma a la dimensión topológica para alcanzar la dimensión fractal, es importante. Por fortuna para la preciosa transparencia del vacío, van en su ayuda las dimensiones enrolladas: 6 dimensiones que, según la teoría de supercuerdas, deben existir para poder alcanzar la teoría final que unifique las cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electromagnética, débil y fuerte.

Las dimensiones enrolladas, por el hecho de serlo, suponen restar su valor al total de las dimensiones existentes. Por ejemplo, una cuartilla de papel está representada por dos dimensiones: largo y ancho (despreciando su espesor). Si enrolláramos el an- cho hasta que fuera insignificante nos quedaría un hilo muy fino capaz de ser representado por una sola dimensión: el largo. Al total de dimensiones, dos, habremos restado las enrolladas quedándonos únicamente una. El factor de arrugamiento, al contrario, se suma al número de dimensiones topológicas para dar el valor de la dimensión fractal.

En cierta forma, vemos que son factores opuestos: sus efectos se contrarrestan. De hecho, si igualamos su valor ( factor de arrugamiento = dimensiones enrolladas) obtenemos la fórmula mágica de la transparencia del vacío cuántico y de su apariencia vacua: las fluctuaciones quedan acotadas y dependientes del inverso de la distancia, tal como establece el principio de incertidumbre.

En las distancias del orden de la longitud de Planck, el efecto de las dimensiones enrolladas, tal como lo hemos expuesto, desaparece, debemos tener en cuenta todas las dimensiones, enrolladas y no enrolladas, y el vacío se presenta extremadamente “arrugado” y cambiante, deja de ser “plano” y estable.

http://www.elementos.buap.mx/num53/htm/52.htm

La física cuántica y el conocimiento intuitivo.

El mundo macroscópico que nos rodea está regido por las leyes de causas y efectos. En este mundo, la materia es la materia y las ondas, por ejemplo luminosas, son ondas. Por ejemplo, las olas, las ondas son los movimientos del agua, y el agua es simplemente agua. En cambio, en el mundo microscópico de la física cuántica, las cosas no son tan claras. Se rompe la dualidad a la que estamos acostumbrados en nuestra vida cotidiana. Del mismo modo, estamos acostumbrados a observar sistemas que interactúan, donde la información entre sistemas se transmite, por ejemplo, mediante luz o sonido. Sin embargo, la física cuántica ha demostrado que la dualidad entre ondas y partículas, digamos materia, debería ser superada. De igual forma, la observación de fenómenos inmediatos ha tambaleado nuestras convicciones

Tomemos un primer ejemplo. La luz no existe en reposo, sino que es la propagación de una onda, obviamente, a la velocidad de la luz. Por lo tanto, no es material; no podríamos hacer una mesa con luz puesto que la luz no existe en reposo. Por otra parte, el electrón que es una pequeña partícula, en el sentido del vocabulario común y corriente, no es una onda. Sucede que la luz actúa al mismo tiempo como onda y como partícula, como un grano de luz. Los electrones, por lo tanto las partículas, se comportan igualmente como ondas y no como partículas. Entonces, ¿cuál es la realidad? ¿La luz es una onda o una partícula? Y el electrón, ¿es una partícula o una onda? Por lo tanto, este concepto de dualidad entre ondas y partículas debe superarse. Debería de inventarse una nueva palabra en el lenguaje, por ejemplo «parton». Es ciertamente comprensible hablar de materia en nuestra vida cotidiana, pero en el mundo microscópico materia y energía son el mismo fenómeno.

A lo largo del tiempo, los Maestros zen han afirmado siempre que la materia es los fenómenos (el electrón la onda) y que los fenómenos son la materia (la onda el electrón). La naturaleza fundamental de todas las cosas, materia, fenómenos, es el vacío, llamado ku. Todas las cosas, todos los fenómenos, incluso los fenómenos de la mente, en esencia, permanecen en potencia en ku, provienen de ku y regresan a ku. En este sentido, no existe en nuestro universo más que fenómenos, no existe ningún noúmeno. La materia misma es un fenómeno y carece de existencia intrínseca; su propia esencia es ku. Ku, aunque no se pueda traducir literalmente, quiere representar en palabras, el vacío potencialmente habitado por toda energía o materia, que vienen a ser lo mismo desde la conocida ecuación de Einstein E=mc2. Hoy en día en física, se habla de vacío y de campo, lo que en esencia es la misma cosa. En física de partículas, cuanto más tratamos de comprender los fundamentos de la materia, más nos encontramos con lo que podríamos llamar el vacío. El vacío está habitado por campos interactivos que se materializan cuando son atravesados por un grano original, o por un grano de luz o por una perturbación energética. De alguna manera se polariza. Un campo es el concepto científico de ku, del que habla el budismo desde los tiempos más remotos. El concepto de partículas u ondas es reemplazado por el de campos. Del mismo modo que ku no puede observarse en sí mismo, tampoco los campos, sin embargo, se manifiestan de diferentes maneras según el método de observación, o según la manera en la que son proyectados en nuestro mundo macroscópico.

La esencia de esta nueva física ya estaba contenida en la intuición de los Maestros zen. Hoy en día, el acercamiento intuitivo y científico se están reuniendo; el uno inmediato, completo y expresado mediante imágenes; el otro la verificación mediante observaciones realizadas en nuestro mundo real de cada día. El acercamiento del zen ha sido el acercamiento directo e intuitivo a ku; el acercamiento científico, después de numerosas observaciones, deducciones y contradicciones ha resuelto, ha encontrado por otro camino el mismo concepto.

http://www.zen-deshimaru.com/ES/real-effect/science/zen-physique1.html

Las ondas gravitacionales impiden que estemos en dos sitios a la vez.

Las partículas subatómicas pueden estar en dos sitios a la vez, gracias a su doble naturaleza onda-partícula. Sin embargo, los objetos macroscópicos no disfrutan de esa ventaja, concentrados como están en uno solo de los estados posibles.

Un equipo de físicos franceses afirma ahora que el paso de esa superposición de estados cuánticos al estado único macroscópico podría estar provocado por ondas gravitacionales, oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrofísicos violentos que aún no han podido ser observadas.

Las partículas subatómicas tienen una propiedad aparentemente mágica: pueden estar en dos sitios a la vez, gracias a su doble naturaleza de onda-partícula, fenómeno conocido como superposición cuántica. ¿Por qué nosotros no?

La respuesta más simple es que los objetos de mayor tamaño que el átomo no están sujetos a las mismas leyes que imperan en la mecánica cuántica, y que rigen a las partículas subatómicas.

Pero la frontera entre los mundos regidos por la física clásica y la física de partículas sigue siendo un misterio para los científicos.

Una de las ideas existentes es que todo comienza como un sistema cuántico, existiendo en un estado de superposición cuántico y, después, al interactuar con un medio, se colapsa para concretarse en un estado clásico, siguiendo un proceso conocido como decoherencia cuántica (concreción de un estado determinado).

Brahim Lamine de la Universidad Pierre et Marie Curie de París, y sus colaboradores afirman que las llamadas ondas gravitacionales serían las responsables de la existencia de los objetos en un único estado, es decir, del paso del estado cuántico (superposición de diversos estados) a uno solo.

Se sabe que estas ondas, aunque nunca han sido detectadas directamente, son oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrofísicos violentos, como el Big Bang o las colisiones de agujeros negros.

Como consecuencia de dichos eventos, se producen en dicho espacio-tiempo unas ondas de amplitudes muy bajas que provocarían, según los investigadores, que la ambigüedad de estados típica de la física subatómica se colapse, dando lugar a un único estado.

Lamine y sus colaboradores calcularon cómo estas fluctuaciones del espacio-tiempo podrían contribuir a la decoherencia cuántica. Así, descubrieron que para sistemas de mucha masa, como la Luna, la decoherencia provocada por las ondas gravitacionales haría que cualquier superposición cuántica se disipara inmediatamente.

En cambio, sobre los objetos sin masa o prácticamente sin masa (como las partículas subatómicas), la ondas gravitacionales tendrían un efecto insignificante, explican los científicos.

Ahora, faltaría lo más difícil: comprobar los resultados de los cálculos. Para saber si las ondas gravitacionales realmente son la causa de la decoherencia cuántica de los objetos macroscópicos, los científicos proponen usar un interferómetro de ondas de materia, que permitiría hacer pasar las moléculas de ésta a través de múltiples rejillas.

Dado que las moléculas tienen una naturaleza similar a las ondas, se difractarían en dicho paso, y las ondas de difracción producidas interactuarían entre sí produciendo un patrón de interferencias.

La decoherencia cuántica destruiría ese patrón, así que en principio este sistema podría funcionar como test sobre si el efecto de decoherencia de las fluctuaciones del espacio-tiempo encaja con las predicciones.

http://www.tendencias21.net/Las-ondas-gravitacionales-impiden-que-estemos-en-dos-sitios-a-la-vez_a3877.html