Si miras la olla hervirá más rápido: El efecto anti-Zenón cuántico


En la entrada anterior hablamos del efecto Zenón cuántico que implica que si sobre un sistema cuántico efectuamos medidas de forma continua este queda “congelado” en el estado medido.

Si esto no es suficientemente extraño no os preocupéis, la cuántica nunca defrauda en lo que a sorpresas se refiere.

El efecto Zenón cuántico

En inglés tienen una frase hecha “a watched pot never boils” (si miras la olla nunca hierve) que condensa muy bien el espíritu del efecto Zenón cuántico (además de que todos hemos tenido la sensación de que si estás pendiente del cazo con agua sobre el fuego de la cocina este se empeña en no hervir).  Evidentemente esto sólo es una exageración para el caso que nos ocupa, no basta con “mirar” algo para congelar su evolución. Vamos, que no es muy inteligente ponerse a mirar un nucleo de un reactor nuclear para frenar completamente la fisión.

De hecho, las condiciones bajo las cuales se produciría el efecto Zenón cuántico son muy exigentes. Las medidas han de ser de un tipo determinado (y no fáciles de conseguir experimentalmente) y el tiempo entre medidas (\tau_Z) se estima en 4\times 10^{-15}s para frenar la primer transición en un átomo de Hidrógeno. No está nada mal, es bastante pequeño.

Si no lo frenas… lo aceleras

La sorpresa de la que hablábamos viene del hecho de que en la mayoría de las ocasiones en las que uno mide repetidamente sobre un sistema cuántico en lugar de frenar su evolución, la acelera. A esto se le denomina efecto anti-Zenón cuántico.

La explicación de este fenómeno no es tan simple como la de su opuesto. De hecho, no estoy seguro de poder hacerlo sin recurrir a fórmulas. Pero da igual, lo vamos a intentar.

Versión 1:

Cuando hacemos repetidas medidas sobre el sistema este pierde la capacidad de entrar en superposición de estados.  Pero en la mayoría de las ocasiones esto no implica que pierda la evolución de evolucionar sino que lo que se produce es una evolución entre estados con valores definidos de la propiedad que estamos midiendo.  Ojo, esto lo que implica es que estamos obligando al sistema cuántico a evolucionar clásicamente (con valores definidos de las magnitudes observadas en las medidas en todos los pasos).

Esto, grosso modo, es lo que se puede extraer de este artículo:

Quantum Anti-Zeno Effect

Versión 2:

Al efectuar medidas introducimos una indeterminación en el estado del sistema bajo estudio. Esto, que la gente llama decoherencia, hace que el estado no esté bien determinado y pueda decaer a muchos más estados de los esperados.  Esto hace que la probabilidad de ir a uno de estos estados aumente y por tanto la evolución se acelera.

Esto es lo que se explica en este artículo (mucho mejor que lo que yo he hecho):

Frequent observations accelerate decay: The anti-Zeno effect

Para los interesado en los vericuetos matemáticos de este tema:

Mathematics of the quantum Zeno effect

Ahí se encuentran las herramientas matemáticas y los teoremas que dan las condiciones para la aparición del efecto Zenón y anti-Zenón cuántico.

Nos seguimos leyendo…

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13 Respuestas a “Si miras la olla hervirá más rápido: El efecto anti-Zenón cuántico

  1. No entiendo nada el debate, que alguien me explique: acaso existen sistemas cuánticos a nivel molecular?
    Otra: si el método de medición también fuera cuántico, no podríamos “atrapar” todos los estados al mismo tiempo?

  2. El comentario de Carlos seguramente apoya “científicamente” esta entrada.
    Me refiero a que es tan “científico” como lo otro. Aunque la evidencia lo confirma, hierve cuando te das vuelta.

    • No sirve alegar la evidencia en esta entrada sino qué nos haga una descripción somera de una comprobación experimental sencilla que usted haya realizado y se base para emitir lo que dice para que los demás interesados podamos replicar la experiencia.

  3. A propòsito de esta entrada, algo que se me habìa quedado en el olvido, de niño siempre me decìan cuando ponian la leche a hervir, no la mire que no hierve y se vota y para mi siempre sucedìa, o sea se tardaba màs en hervir y cuando lo hacìa se votaba, nunca pude entender porque lo hacìa.

  4. Anoche estaba repasando teorías sobre el origen del universo. El big bang es desde mi punto de vista infumable. Explica su evolución y no su origen. Considero la postura más científica posible cololar el palabrejo “singularidad” cuando realmente no se, no puedo explicar, nadie puede explicar, no hay suficiente explicación ni evolución de la física para explicarlo de forma satisfactoria y coherente. Solo se pueden decir petardeadas como “nació el espacio”, “nació la energía” esta última en total contradicción con “estaba muy caliente” a una altísima temperatura jamás alcanzada y a partir de ahí se expande y enfría. Bueno para empezar es discutible todo donde nadie sabe nada, de verdad nació el espacio, solo podemos afirmar que nació el espacio tiempo para este universo conocido.

    No es que sea combativa con esa teoría sino que me parece habríamos podido avanzar mejor en el conocimiento sin esa limitación ni lastre y sencillamente con las observaciones de nuestros telescopios en la indagación del pasado de nuestro universo decir hasta aquí estamos reconstruyendo su historia y evolución y esto que observamos puede tener esta explicación mecánica y nada más. Sería más prudente.

    Ahora bien que la física del futuro avanza y podemos probar la teoría de simetría, supersimatría, cuerdas o desestimarlas y que estemos más confiables en otras, esto si es objeto de la física. El big bang no lo considero objeto de la física sino una teoría cosmológica más.

    • No entiendo muy bien qué tiene que ver este comentario con lo dicho en esta entrada.

      • Cc: Te doy toda la razón de la sin razón de esta entrada aquí.

        No pretendía comentar nada sobre astrofísica y únicamente quise expresar que si me mantengo incrédula, escéptica porque me produce más interrogantes que respuestas ante una Teoría como su pone para ser aprobada por toda la comunidad científica del Big-Bang, que si aún en este caso me mantengo con un sinfín de cautelas, dudas e incluso hay otras teorías por ahí de muy brillantes científicos que me dan más sentido. A mi en concreto la teoría de cuerdas me fascina, me parece una bella teoría, me deslumbra y me parece un buen comienzo, fíjate, ni tan siquiera un final, para entender fenómenos extraños -porque este universo es muy extraño-, pues que si permanezco escéptica y distante del big-bang, teoría que todo lo que ha predicho hasta ahora se ha venido cumpliendo y son miles de investigaciones científicas las que en los últimos tiempos se pueden replicar y llevar a cabo, y todo sale a favor de la Teoría del Big-bang, pues doblemente permanezco escéptica de que un recipiente con agua hierva más rápido, en menos tiempo, o tarde más porque lo mire o lo deje de mirar, una persona o un regimiento. No se, hay algo que se me escapa. Me recuerda, con perdón, al Y tú que coño sabes, al que no le presto la mínima relevancia científica, a los cuentos del cometa elenin y el cluster de esos extraños hombrecillos verdes del culebrón del verano pasado en la red.

        Concluyendo que tienes razón y disculpa porque esta temática no tiene aquí cabida, lo reconozco, pero no era por el contenido sino para poder argumentar que me chocaba lo del hervir del agua. No soy dada a las creencias, quizá porque la humanidad lleva siglos de explotación por las mismas, me producen la reacción opuesta.

        No se me gustaría más opiniones, mas información, reconozco que me ha dejado un poco en “suspenso”. Comprendo o lo intento el tener una mente abierta para comprender que la mecánica del mundo diminuto es chocante. Y como dijo, no recuerdo quien ahora “Si usted cree que ha entendido la mecánica cuántica es que no ha entendido la mecánica cuántica”.

        Comprendí y me admiré de la entrada anterior cuando manifestabas toda esa majestuosa inquietud por la función de colapso de onda.

        Disculpa y un abrazo.

      • Y para compensar un poco el error cometido voy a proponer este muy interesante vídeo a favor del enorme interés que nos habéis despertado a muchos desde esta emérita web científica que nos suscita tanto en una aproximación a la Física Cuántica.
        Computación cuántica III: descoherencia y corrección de errores.

        http://redsocial.uimp20.es/video/la-f-sica-cu-ntica-misterios-paradojas-y-aplicaciones-computaci-2

  5. Me parece muy importante la precisión de Oscar. Estamos estudiando el comportamiento y la mecánica de las partículas del mundo de lo muy pequeño, minúsculo e intangible para el ser humano y lo que en ningún momento estamos es en un tratado de la conciencia pues es un objeto no de la física, sino de la neurología, biología molecular, etc que generaran sus propias hipótesis de trabajo. El hombre se cree el ombligo del universo y esto no es así. De hecho la aparición o no aparición de esta especie de simio es irrelevante para el universo.

  6. oscarrobertoernst

    Si lo mido o no lo mido, la información igual sale, no es que midiendo hago que se altere, siempre se altera una partícula, si la miro o no.

    • Bueno, es una buena opinión, lo malo es que está en contra de toda la evidencia experimental acumulada durante el último siglo respecto al comportamiento cuántico de los sistemas. Pero como opinión personal es muy respetable. Como opinión científica carece de todo fundamento.

      Un saludo.

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