¿Quién observa al observador?


2200500024_e93db99b61Esta entrada no pretende explicar nada, no es más que un intento de poner por escrito todas mis dudas acerca del significado y el papel de los observadores en mecánica cuántica.

La verdad es que es un tema que ha dado lugar a miles, tal vez millones, de páginas escritas.  Y yo puedo prometer que no me entero de lo que quieren decir.

En esta entrada no voy a hablar de ontología, epistemología, o cualquier otra cosalogía.  Aquí solo vais a encontrar mis dudas.

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¿Qué pasa con los observadores en mecánica cuántica? ¿Cuál es el problema?

Mi problema es que en muchos sitios puedes encontrar algo así como lo siguiente:

Los observadores conforman la “realidad” en cada acto de observación.

Eso me confunde y cuando intento leer acerca de este tema me encuentro con las siguientes posturas:

  1. Los observadores son entes conscientes.
  2. Los observadores seleccionan una realidad al hacer medidas sobre un sistema cuántico.

Pues muy bien, pero es que para mí eso no significa nada.

¿Qué es un observador?

No tengo ni idea, yo siempre he pensado que un observador es un sistema que puede hacer medidas sobre otro y en el cual nosotros, los experimentadores, leemos los resultados.  Aquí hay poco lugar para la consciencia.

Según mi opinión el nombre observador está mal escogido, yo lo hubiera llamado medidor, todo aquello que puede medir un estado.

En mecánica cuántica ocurre un hecho del que no tenemos ninguna experiencia cotidiana, y eso lo lía todo.  En cuántica un sistema en un estado físico determinado puede dar distintas respuestas para el mismo resultado.  El ejemplo típico es el espín de una partícula.

Básicamente el espín es una característica de las partículas cuánticas que no tiene un análogo clásico.  Se representa por una flecha en un determinado eje, por ejemplo en el eje vertical.  Así podríamos describir un estado del espín de una partícula que fuese una mezcla de flecha apuntando hacia arriba y flecha apuntando hacia abajo en dicho eje.

|Estado\rangle=\dfrac{1}{\sqrt{2}}|Arriba\rangle + \dfrac{1}{\sqrt{2}}|Abajo\rangle

Esto quiere decir que cuando hagamos una medida del espín de este sistema en el eje vertical existen dos resultados posibles:

  • O bien el espín apunta hacia arriba.
  • O bien el espín apunta hacia abajo.

La cuántica nos dice cuáles son los posibles resultados de una medida en un sistema y además, nos dice con qué probabilidad aparecerán.  La probabilidad no es más que el cuadrado de los coeficientes que acompañan a los estados combinados en el estado bajo estudio.  En este caso la probabilidad de obtener arriba o abajo es de 1/2 respectivamente.

El problema gordo nos encontramos cuando nos damos cuenta de que nosotros empezamos con un estado |Estado\rangle que queremos medir.  Si efectuamos una medida podemos obtener arriba o abajo en el eje vertical con un 50% de probabilidad cada caso.  Supongamos que obtenemos como resultado que el espín de la partícula apunta hacia arriba. Entonces, en el proceso de la medida el estado |Estado\rangle pasa a ser |Arriba\rangle.  Pero si hubiéramos medido abajo el estado final sería |Abajo\rangle.  Tanto en un caso como en el otro el estado original cambia de forma impredecible, se pierde la combinación y nos quedamos con solo uno de los factores.  A eso se le denomina el colapso del estado en mecánica cuántica y es conocido como el problema de la medida.  Es un problema porque no sabemos cómo ocurre esto ni por qué.

Todo esto está en las antípodas de nuestra experiencia cotidiana. En nuestra escala las cosas están aquí o allí pero no en una combinación aquí+allí.  En nuestra escala las cosas apuntan hacia arriba o hacia abajo, pero no en una combinación arriba+abajo.  Los estados están permitidos y los resultados de las medidas son únicos sin opciones ni sin probabilidades que valgan.

Esto lo han interpretado muchos como que el observador, consciente e inteligente, modifica el estado del sistema.  Y de ahí a la fácil y trivial extrapolación de que con el hecho de observar modificamos y conformamos la realidad.

Yo la verdad no he visto esto en ningún término de las ecuaciones de la cuántica, pero lo mismo se me ha pasado por alto.

Mis preguntas

Vale, vale, los observadores inteligentes y conscientes modificamos la realidad porque así lo dice la cuántica o al menos, la New Age cuando habla de cuántica.

Entonces supongamos que tenemos un aparato que mide el espín de una partícula en el eje vertical y que la partícula está en el estado combinado indicado más arriba.  El observador podrá obtener arriba o abajo cosa que no sabrá hasta que haga el experimento.

obs1

Pero tal vez, como dicen por ahí, su consciencia seleccione de una manera que no sabemos el resultado de la medida. Vale, me lo creo, pero…

¿Qué pasa si tenemos muchos observadores mirando a la vez dicho experimento?

obs2¿Sabe alguien si ha sucedido alguna vez esto?

obs3

¿Por qué nunca ha pasado esto?  ¿Qué impide que diferentes observadores vean diferentes resultados experimentales de los posibles y permitidos por la cuántica dependiendo de su estado de consciencia en ese momento?  Sería una pasada, ¿qué no?

Si alguien conoce de alguna referencia donde digan que ha pasado esto y me la pasa estaría muy agradecido.

Ya que estamos, compliquemos el asunto.  Mirad esta situación:

obs4Tenemos un observador observando el experimento, y un observador observando al observador que observa el experimento, un un observador observando al observador que observa al observador que observa el experimento. ¡Qué lío!  Pero ya sabéis por dónde voy.

¿Podría pasar esto?

obs5

¿Acaso unas consciencias son mejores que otras? ¿Hay un “racismo” de consciencias en física cuántica?  ¿Por qué no pasa nunca esto?

El caso es…

Bueno, el caso es que los de la New Age y los iluminados cuánticos se han tomado muy en serio algunas opiniones muy formadas acerca del papel del observador en mecánica cuántica.  Sí, hay físicos que se han preocupado de estos temas, por ejemplo John Archibald Wheeler del que recomiendo leer el texto:  Information, physics, quantum: The search for links.

De aquí se extrajo la visión de que el observador daba forma al universo, aunque yo recomendaría leer a Wheeler y no a sus “interpretadores” antes de opinar.  El propio Wheeler lo resumió en este dibujito:

wheeleru101

Habla por sí solo, el universo se ha desarrollado hasta dar con observadores que le han dado significado al universo, por lo visto esos somos nosotros, los humanos.  Yo no estoy muy cómodo con ese papel en el universo.

Pero, quién es el que colapsa al universo, ¿nosotros?  ¿Un subsistema, nosotros, dentro de un sistema mayor, el universo, es capaz de colapsarlo?  Es difícil de decir, hay gente investigando sobre eso, investigaciones serias, pero si nos atenemos a que todo está descrito por las leyes de la cuántica, al enfrentarnos al universo como un todo y al formar parte de dicho todo, ¿quién colapsa a quién? ¿quién nos colapsa a nosotros para que colapsemos la realidad del universo?

Mi experiencia

En mi experiencia jamás he tenido que enfrentarme a estas diatribas cuando quería resolver un problema.  No sé dónde entra la consciencia en las ecuaciones, ecuaciones que dan lugar a predicciones sobre fenómenos que luego comprobamos en los experimentos.   Se me hace difícil ver cómo la consciencia, que no será más que el efecto de complejas redes químicas de nuestro cerebro sometidas a las propias leyes cuánticas, puede jugar un papel en el colapso de un estado de un sistema.

Así que… Nada de observadores conscientes, medidores, y un medidor puede ser un fotón, un protón, o cualquier otra cosa que interactúe con un sistema obligándolo a adoptar un valor de posición, energía, momento, etc.

Es mi opinión, claro está.

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Nos seguimos leyendo…

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23 Respuestas a “¿Quién observa al observador?

  1. Cuando recomiendes un libro como mínimo di que esta en inglés .gracias

  2. Buenas. Sé que esta entrada es bastante antigua y que tal vez a lo que me refiera ya se haya tratado en otros hilos -acabo de descubrir el blog-, pero, a raíz de la misma, me pregunto si tal vez alguna respuesta no se encontraría en los experimentos de doble rendija basados en el que Thomas Young hizo para determinar si la luz se componía de partículas o se trataba de ondas.
    En experimentos posteriores a este, se ha visto que el observador influye en el resultado final, pero no directamente, “creando”, este, dicho resultado (imaginándolo o como sea), sino que el comportamiento cuántico varía según se observe el experimento o no.
    Dicho de otra forma: si no se observa el experimento, el resultado final daría, en este caso, una respuesta de la luz en forma de ondas tras traspasar la doble rendija (los fotones se disponen en la superficie final bajo un patrón de interferencia, intuyendo cuál sería dicha interferencia mientras se lanza progresivamente fotón a fotón). Si, por contra, se observa dicho experimento, por ejemplo, para saber por qué rendija pasa cada fotón, es decir, conocer su recorrido y analizar el momento en que “simula” un patrón de interferencia, entonces el comportamiento del fotón cambia y pasa a ser de partícula. No recrea un patrón de interferencia en la superficie final.

    Vemos aquí que la figura del observador influye, pero no determina el resultado final; más bien sería alrevés. Dicho de otro modo: el observador no “imagina” el resultado creándolo de esta manera, sino que el mero hecho de observar ya genera el cambio.

    Lo más curioso es que los cuantos generan un u otro conportamiento de forma “retroactiva”. Sabrá qué tipo de patrón escoger en función al observador aún antes de que este decida observar.

    Para las dudas respecto a las paradojas que genera el observador, yo creo que con un buen Gato de Schrödinger lo solucionamos todo.

    ¡Saludos!

  3. Esto es viejo pero lo estaba buscando alguna explicación parecida a la de yack, es realmente el observador quien altera el resultado (exp. de doble rendija) o son las condiciones que establece el observador para poder “observar” o “medir” lo que pasa?, no sería como contaminar un experimento?

  4. Pingback: ¿Quién observa al observador? | REDES CUÁNTICAS

  5. La duda que tienes sobre si varios observadores medirian distintas cosas se resuelve rápidamente si te das cuenta de que hay un pequeño detalle que se está pasando por alto, como podrían varios observadores medir “simultáneamente” el estado de una partícula?

  6. Me parece que la interpretación de los muchos mundos resuelve el problema sin importar cuantos “observadores” haya no?

  7. Comparto tu opinión Enrique, Por eso yo prefiero referirme a interacciones. Las medidas solo son interpretaciones de un ser consciente de sí mismo y su entorno como realidad, pero objetivamente, el acontecimiento físico, su naturaleza, es una interacción entre el aparato medidor y el estado a medir.

    También es solo mi opinión. Saludos.

  8. Pingback: ¿Quién observa al observador? | C...

  9. Recomendación de lectura: serie de Eliezer Yudkowsky sobre mecánica cuántica en Less Wrong y en concreto este post http://lesswrong.com/lw/pf/distinct_configurations/

    • Me gusta el post que sigue a ese. El articulista no quiso hablar de ontología y epistemología, y sí sobre consciencia y pseudociencia new age. Filosóficamente las leyes cuánticas se reducen al final a si existe realmente el azar ontológico, o todo es azar epistemológico.

  10. Postmodernismo en la física. Es la perdida de la razón, por el deseo de unos pocos en seguir siendo el centro del universo. Que románticos, que irracionales y que inútil.

    ¿Acaso el humano es el que observa? ¿o es el que observa el resultado del observador, que no es mas que el sensor que capta el suceso?

    Un observador ha de ser cualquier cosa que sea capaz de interaccionar con la otra.

    Cuando los fotones llegan a nuestra retina, son las moléculas fotosensibles las observadoras, lo demás son observaciones de las observaciones que se trasmiten en cadena hasta “llegar a la consciencia”. En este caso y en el caso del resto de sentidos ( y cualquier cambio bio-químico-físico que podamos sufrir del entorno), captamos nosotros mismos , los sucesos, se podría decir que somos observadores reales. Para la mayoría de las cosas que pasan a nuestro alrededor, somos observadores de las consecuencias de otras interacciones ( realizadas por otros observadores). Como cualquier experimento que necesite un sensor externo.

    Pensar que en hecho de observar, se pueda cambiar la realidad, supone destruir la causa-efecto, y eso es muy serio.

    • De hecho la razón es una consecuencia necesaria para dar coherencia a lo observado, pero no se puede hacer referencia a nada externo al observador, solo se puede hablar de la experiencia de este mediante los sentidos en su cognición, que hasta donde se sabe solo opera en los sistemas biológicos.

  11. Esta el determinismo, el principio de Copenhague y el indeterminismo. Son 3 formas de ver lo mismo, pero las consecuencias son muy diferentes, tal como lo veo yo, mas detrerminista aunque acepto todas las interpretaciones hasta que se demuestre lo contrario, lo que importa es lo observado, si colapsan universos o se forman a partir de lo observado, habra que justificar la cantidad de energia requerida

    • Cuando dices “lo que importa es lo observado” te estas metiendo en biología, porque hasta donde se sabe los únicos que observan son los sistemas biológicos a través de los sentidos, su sistema de cognición y finalmente el lenguaje que comparte esa realidad observada.
      Al estudiar el sistema cognitivo biológico nos encontramos con un sistema que opera como cerrado (no es un sistema en base a procesamiento de información).
      Mucho de eso está estudiado por el biólogo Humberto Maturana en el siglo pasado, de ahí parte la física, a través de los sentidos la única manera de hacer referencia a algo externo

  12. Antonio (AKA "Un físico")

    El experimento de la doble rendija es clave. No hay que inventarse ningún medidor (observador), sino que hay que cambiar el principio de complementariedad; antes enunciado como la dualidad o bien como ondas o bien como partículas y ahora como la menor distingubilidad de la trayectoria con mayor interferencia.
    Por otro lado en el problema de la medida hay dos conceptos contrapuestos: colapso de la función de onda y evolución unitaria. Ninguno de estos dos conceptos antagónicos tienen sentido.
    Enrique contacta con alguien que sepa más que yo para aclararte este último párrafo. Yo quería haberte puesto en contacto con un investigador, pero no me responde (¿tal vez más adelante?).

  13. Se ha demostrado que solo pueda ser el ser humano quien colapse las funciones de onda? No pueden ser colapsadas por su interaccion con animales por ejemplo?

    Mi humilde creencia es que lo que tenemos es en realidad unos campos que tienen menos problema que las particulas para manifestarse en varios sitios y con distintas probabilidades o intensidad en su manifestacion a la vez. Pero hay una realidad fisica en la que las funciones de onda solo pueden presentarse colapsadas y en ese momento podemos encontrar al campo manifestado como una particula en un determinado lugar correspondiente a un unico de sus estados pre-colapso. No se trata de que nosotros las colapsemos ya que nosotros podemos saber antes de interaccionar con ellas y colapsarlas cual es la probabilidad de que se presente uno u otro estado y esa probabilidad no depende de nosotros,, por lo que no podemos atribuirnos el.merito de construir la rralidad.
    Yo personalmente no me imagino vqrios universos superpuestos hasta que los obsrrvamos, o un universo inexistente hasta qhe lo.observamos, sino un universo que no se comporta tal y como nosotros queremos entenderlo de una manera fija. Nos hemos empeñado a lo largo de la historia en cosas absolutas y fijas como el tiempo y el espacio y hemos visto que no era asi. Quizas el universo no colapsado simplemente tiene un comportamiento probabilistico.
    Mi pregunta y lo que me gustaria saber a mi es quirn y que tiene el poder de cilapsarlo y por supuesto el por que

  14. El experimento de las rendijas es un buen ejemplo de lo que dices. Con la luz apagada los electrones se comportan como ondas y con la luz encendida como partículas. Pero esto ocurre por la interacción de los electrones con los fotones con independencia de que haya o no un observador humano presente. Basta con poner una placa fotográfica que registre el fenómeno para poner de manifiesto que este no es necesario para que se colapse la función de onda.

    Saludos.

  15. “Según mi opinión el nombre observador está mal escogido, yo lo hubiera llamado medidor, todo aquello que puede medir un estado” Pues volvemos a lo mismo, ¿qué entiendes tú por “medidor”? ¿qué es una “medida”? A fin de cuentas es lo mismo. Medir es observar, medir y obsevar es interactuar sobre lo medido/observado. SIEMPRE que se mide se altera el sistema. Eso es inevitable. Por definición.
    Por otra parte hay un error en el gedanken de los múltiples observadores que observan/miden al unísono. No existe la simultaneidad; principio sagrado de la Relatividad. Siempre habrá uno que será el primero en observar. Por otra parte habría que dejar claro qué piensa la New Age y los “iluminados cuánticos”, y qué es lo que opina la inmensa mayoría de físicos. La New Age afirma que el observador puede MODIFICAR la realidad. Algo así como que la fe mueve montañas; si realmente deseamos algo con una convicción absoluta, tal hecho se dará. En el caso del espín, uno desea que la medida salga hacia arriba, y sale hacia arriba, tan sólo hay que desearlo con fe absoluta. Evidentemente absoluta majadería. Lo que en realidad ocurre es que antes de medir el espín, esa partícula no tiene una dirección definida. La tendrá SOLAMENTE cuando hagamos la medida. Pero nosotros no podemos influir en ella. El 50% de las veces saldrá “arriba” y la otra mitad “abajo”. Como lanzar una moneda. Mientras está girando por el aire no tiene una realidad definida, ni es cara ni es cruz, sino una superposición de ambas. Al caer al suelo, al ser observada nos mostrará indefectiblemente una de las dos opciones. Einstein no aceptaba esta situación. Él quería creer que, el espín, ya lo tenía la partícula de antemano, y la medida tan sólo lo corroboraba. La Escuela de Copenhague decía que no. El famoso gedanken del grupo EPR “demostraba” la imposibilidad de que la observación determinará el resultado. Hasta que el experimento de Alain Aspect verificó el teorema de las desigualdades de Bell, y la “demostración” del EPR se vino abajo. Quedó claro que la medida colapsa el sistema de modo instantáneo. Al medir, al observar, es cuando la partícula presenta un espín, y si dicha partícula está entrelazada, la otra presentará ipso facto espín contrario, aunque esté a miles de millones de kilómetros. Perdón por la extensión, y por los posibles fallos de exposición. Gustoso aceptaré las correcciones que se me hagan. Un cordial saludo.

    • 1.- Esto abierto a cualquier nombre que no induzca a error. Yo he propuesto “medidor” porque, por ejemplo, un termómetro es un medidor de temperaturas y estoy casi convencido de que casi nadie le asigna una consciencia al termómetro. Pero solo era una propuesta.

      2.- No creo que haya un error en los múltiples observadores, tal vez la presentación no sea rigurosa (tampoco lo pretendía). Si todos los observadores están en reposo relativo y están mirando al mismo punto (si quieres disponlos en una circunferencia alrededor del aparato) no hay ningún problema en definir la simultaneidad.

      3.- Todo lo demás me parece impecable 🙂

      Esta entrada solo era para esto, para hacer pensar y para conocer opiniones, así que muchas gracias 🙂

  16. Muy buen articulo para hacer pensar, te has metido en la ontología y epistemología a pesar de lo que mencionas al principio, te faltó el tema del lenguaje, nada es valido si no existe un otro que te confirme tu observación sino todo pasa a ser una ilusión, por suerte somos seres sociales para desarrollar lenguaje y percepción

  17. El único papel que yo le veo a la conciencia es el de elegir colapsar el sistema(poner el aparatico para cambiar el estado del sistema). Pero lo que has dicho: así no se sepa como cambia el sistema cualquier partícula tiene la potestad de cambiar los valores de un sistema y eso ocurre con una determinada probabilidad con independencia de si hay quien observe el proceso o no. Si dejamos el CERN prendido y tomando resultados pero no miramos que resultados ha obtenido ¿entonces no ha ocurrido nada? Bah es lo mismo con el universo creo yo: el universo es un acelerador de partículas prendido y así no miremos ocurren cosas creo yo. Supongo que una forma de darse cuenta de esto es la manera como se comportan los rayos cósmicos cuando entran en la tierra: en diferentes alturas hay diferentes distribuciones de partículas. SI: no sabemos que valores de energía y posición, spin, etc… han tomado las partículas. Pero sabemos que el proceso ha ocurrido(y ocurre) con independencia de si lo observamos o no(y por supuesto con independencia de la dichosa conciencia)…..

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