Cuando Psych encontró a Psi


cuando harry encontró a sallyEn una de esas ocasiones en las tuiter te enseña algo, esta vez gracias al buen amigo @csogorb, acabé leyendo sobre cognición cuántica. Que sinceramente, de primeras suena a mamarrachada.

Pero hete aquí una sorpresa agradable.  En contra de lo que se pueda pensar en un momento, tras la leída ojiplática e incrédula por mi parte del artículo periodístico que me envió Carlos, la cosa tiene miga.  Al final he acabado leyendo un puñado de artículos y sí la cosa es agradable y una bonita sorpresa.

La cuestión es que hay una rama de la psicología que está empezando a utilizar herramientas cuánticas para modelar el comportamiento humano en casos como la de evaluación de probabilidades y riesgos, toma de decisiones, aprendizaje, etc.

Permitidme que dedique esta entrada a comentar esta cosa porque creo que es importante dejar claro qué es lo que hace y qué es lo que en ningún caso está reclamando que hace.  Por lo que pueda pasar.

La mecánica cuántica como herramienta de trabajo

Cuando uno se enfrenta a nombres como “cognición cuántica”, al menos yo, piensa en una tontería de holismos, de todo conectado con todo, de tú construyes tu realidad y cosas de esas.  Sin embargo, en este caso lo que tenemos es una utilización legítima y puede que provechosa de las técnicas cuánticas para modelar el comportamiento humano en algunas situaciones.

La mecánica cuántica es una de las teorías más potentes de las que dispone el ser humano. Esta ha sido esencial, y lo sigue siendo, para entender la constitución íntima de la materia, el comportamiento de los materiales, la estructura atómica, la luz, etc.  Hemos aprendido a manejar rayos láser que podemos emplear en medicina e industria.  Somos capaces de ver dentro de nosotros gracias a las propiedades cuánticas y magnéticas de los núcleos que nos componen como en las resonancias nucleares, empleamos antimateria para estudiar nuestro metabolismo con técnicas como la tomografía por emisión de positrones y gran parte de nuestros aparatos se fundamentan en ideas cuánticas de modo directo o indirecto.

¿Qué nos enseña la mecánica cuántica?

Lo primero que nos enseña es que el sentido común, que es una cosa inventada, no sirve para entender el universo en todos los rangos de energías.

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La cuántica nos ha obligado a aceptar que la descripción de los fenómenos más básicos de la materia son inherentemente probabilísticos.  No es debido a falta de conocimiento es que es así y pare usted de contar.

Cuando me dan una baraja y me preguntan de qué palo es la carta que está encima del montón yo no puedo responder por falta de conocimiento así que puedo decir que hay un 25% de probabilidad de que sean diamantes, picas, tréboles o corazones.

four-aces-2

Eso es asignar una probabilidad por falta de conocimiento de la baraja, pero en pricipio nada me prohibe que pueda obtener ese conocimiento y por lo tanto las probabilidades se esfumarían.

En el rango cuántico de la física la cosa no es así.  Los sistemas responden a las preguntas experimentales no siempre de la misma forma aunque todos los sistemas de una muestra estén preparados en el mismo estado.  La cuántica nos permite saber cuales son los posibles resultados de las medidas y la probabilidad con la que los obtendremos pero en ningún caso nos permite saber el resultado de una medida individual (en realidad si hay casos en los que podemos decirlos pero no son los más interesantes).

Tal vez sea necesaria una explicación un poco más visual.

Imaginemos que tenemos una moneda sin trucar que queremos lanzar y predecir el resultado, si sale cara (+1)  o si sale cruz (-1).

coin-toss

Como no podemos calcular el movimiento exacto de la moneda en el lanzamiento tenemos que asignar unas probabilidades al asunto y suponiendo que la moneda es normal diremos que tenemos un 50% de que salga cara y un 50% de que salga cruz. Al fin y al cabo esos son los dos únicos resultados posibles y han de ser equiprobables en las condiciones establecidas.

Sin embargo, si tuvieramos la capacidad de describir todo el movimiento de la moneda podríamos decir el resultado sin ninguna duda.

cointoss

Una moneda cuántica

Una diferencia clara entre un sistema físico clásico, como nuestra moneda, y un sistema cuántico viene del hecho de que en el ámbito cuántico se permite la superposición de opciones que con clásicamente excluyentes.

Nuestra moneda clásica tiene una cara y una cruz.  Si la parte que vemos es cara excluye que a su vez sea cruz y viceversa.

2002 2 Euro coin

Sin embargo, una moneda cuántica podría estar en un estado superpuesto siendo los elementos de la superposición el estado cara y el estado cruz.

Si representamos el estado de nuestra moneda por (usualmente un estado cuántico general se representa por |\Psi\rangle, siendo \Psi la letra griega Psi, por eso el título. Para los que no lo hubieran pillado ya 😉 ):

mon1La cuántica nos dice que el estado de la moneda no es conocido sino que puede estar en superposición de dos estados mutuamente excluyentes:

mon2

Los C1 y C2 son números que cumplen la siguiente propiedad:

|C_1|^2+|C_2|^2=1

Si tuvieramos una superposición de más estados esta propiedad de los coeficientes de la combinación se mantendría.

Lo que quiere decir eso es que nuestra moneda cuántica tiene en su descripción propiedades de ser cara y ser cruz al mismo tiempo.  Es decir, podemos afirmar que es cara y cruz a la vez.  Esa es una diferencia esencial de la cuántica respecto a la clásica.

Si hago un lanzamiento de esa moneda cuántica la propia teoría me dice que o bien me sale cara o bien me sale cruz.  Es decir, solo puedo obtener como resultado uno de los posibles elementos individuales, y mutuamente excluyentes entre ellos, de la superposición.  Jamás veré un estado superpuesto.

El caso es que cuando mire, el estado inicial, colapsará o bien al estado cara o bien al estado cruz. El término colapso significa que en el momento de hacer una medida sobre el sistema la superposición se destruye y solo nos queda el estado que representa el valor de la medida obtenida.  Este fenómeno es aleatorio en una medida individual y no tenemos forma de predecir el resultado.

Ahora bien, la cuántica nos dice que obtendremos un valor u otro, y solo uno, de la superposición en una observación con una determinada probabilidad.  La probabilidad de obtener cara será (|C_1|^2\times 100)\% y la probabilidad de obtener cruz será (|C_2|^2\times 100)\%.  Así de simple, así de complicado, así de hermoso.

El hecho de que la cuántica permita superposiciones de estados está en la base de todas las paradojas, entendidas desde nuestro sentido común, que se asocian a la cuántica.  Sin embargo, la cuántica ha desarrollado todo un formalismo que nos permite trabajar en estas situaciones y somos capaces de hacer predicciones, sobre valores promedio de un número grande de medidas en sistemas preparados en idénticas condiciones, que luego se confirman espectacularmente en los experimentos.

La Psych y la Psi

Hacer predicciones sobre comportamientos de individuos, sobre su forma de afrontar situaciones en las que no tienen pleno conocimiento de todos los factores y sobre la toma de decisiones es un campo de interés evidente para la psicología.

Por supuesto, en estos estudios se hace necesaria toda una batería de herramientas matemáticas para modelizar las probabilidades, las acciones aleatorias o deterministas de los individuos, la toma de decisiones, etc.  Los que trabajan en la cognición cuántica lo que argumentan es que tal vez el formalismo cuántico sea más rico y general para describir los fenómenos psicológicos que hemos comentado que la estadística clásica.

En ningún caso dicen que estemos viviendo un un nivel donde las leyes cuánticas sean determinantes.  Tampoco dicen que nuestro cerebro funcione como un computador cuántico.  Lo que dicen es que la matemática creada para la cuántica puede ser útil en sus estudios.  Y eso, amigos, me parece una buena idea.  Eso es un ejemplo de utilidad interdisciplinar de esa que se nos llena tanto la boca.

Pongamos un ejemplo muy simplón sobre el asunto.  Todos habremos visto este tipo de figuras:

doble-vínculo

En ella podemos ver una copa o dos caras enfrentadas.  Pero nuesto cerebro es incapaz de ver las dos figuras a la vez, si nos concentramos en una perdemos la otra y viceversa.  Es una especie de colapso.

Lo que dicen los que trabajan en cognición cuántica es que esto se puede modelizar de este modo:

cogquant1

Hay que insistir en el hecho de que esta tendencia solo hace uso de la matemática y de los esquemas teóricos de la cuántica.  No dicen que todo sea cuántico ni ninguna otra chorrada, es simplemente un aprovechamiento de técnicas matemáticas.

¿Pero eso está permitido?

Pues claro que está permitido y en la propia física se hace continuamente.  Por ejemplo hay situaciones en los estudios de fluidos que las ecuaciones se parecen mucho a ecuaciones de agujeros negros. Entonces se exportan las técnicas de agujeros negros a esas situaciones y se pretende ir más lejos que sin ellas.  Por supuesto, los avances en uno de los campos puede ser muy útil para avanzar en el otro.

También se aplican ideas matemáticas de la teoría de cuerdas al estudio de propiedades de materiales.  La teoría de cuerdas es un maremagnum de ideas matemáticas que por lo que parece aún no han encontrado respaldo observacional.  Se estudian espacios de muchas dimensiones, hay cuerdas y branas, etc.  Todo ello con complejas fórmulas.  Pues bien, hay algunos materiales que en determinadas situaciones pueden ser descritos por esa matemática.  Nadie dice que esos materiales sean supercuerdas o algo por el estilo, pero la matemática sí es aprovechable.

Por eso no me ha disgustado, de hecho me ha interesado mucho, leer sobre cognición cuántica. Y me alegro de que la psicología se acerque a la matemática y a la física sin complejos. Es una gran noticia.

Para ampliar

Os dejo dos referencias por si queréis mirar de qué va esto de verdad y todas las aplicaciones que puede tener:

Descriptive and foundational aspects of quantum cognition

The potential of using quantum mechanics to build models of cognition

Y si tenéis más interés ya sabéis, a navegar un rato.

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Nos seguimos leyendo…

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4 Respuestas a “Cuando Psych encontró a Psi

  1. Excelente artículo. Soy psicólogo y me ha interesado mucho este tema del aprovechamiento de las matemáticas para modelar el comportamiento. Investigaré más sobre el asunto. Saludos.

  2. Que dos cosas sean análogas matemáticamente (algo general y abstracto), no quiere decir que funcionan bajo la misma ley física (algo más particular y concreto). En filosofía le llamarían el “problema del ser y el deber ser”.

  3. En el análisis de olas extremas marítimas también se usa una solución de la ecuación de Schrödinger:
    http://folk.uio.no/karstent/waves/index_es.html

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