LA PARADOJA DE EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN (EPR)

LA PARADOJA DE EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN (EPR)

Por: José Márquez Ceas

27 de abril 2019

En 1927 el físico danés Niels Bohr, con ayuda de Max Born, Werner Heisenberg y otros connotados físicos, presentó y defendio en la Conferencia internacional de físicos en Copenhague, Dinamarca, la ¨Interpretación de Copenhague de la Mecánica Cuántica (ICMC)¨.

La ICMC incorpora el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, según el cual un observador no puede medir de manera exacta y simultánea las magnitudes conjugadas de un evento a escala atómica, como por ejemplo la posición y el momento angular (el producto de la velocidad por la masa), porque la medición misma afecta el resultado final.

El principio de incertidumbre de Heisemberg señala que la medición de los eventos a nivel subatómico se expresa con resultados probabilísticos. Esto llevó a Einstein, a pronunciar la conocida frase ¨Dios no juega a los dados¨. Bohr le contestó: ¨Señor Einstein, deje de decirle a Dios lo que debe hacer¨.

La ICMC también incorpora el principio de complementaridad, el cual establece que la descripción ondulatoria y la corpuscular de las partículas son necesarias para comprender la naturaleza del mundo cuántico.

En la conferencia de Copenhague, Bohr señaló que para la física clásica un sistema de partículas en dirección funciona como un mecanismo de relojería, con independencia del observador, pero para la física cuántica el observador interactúa con el sistema, de tal modo que éste no se considera con una existencia independiente.

Albert Einstein y otros físicos que se negaban a aceptar la Interpretación de Copenhague de la Mecánica Cuántica (ICMC), formularon varias objeciones con el fin de desvirtuar esa teoría, una teoría que trabajaba con mediciones probabilísticas y no con mediciones exactas. Por esta razón, Einstein propuso en 1935, junto con dos colegas suyos: Boris Podolsky y Nathan Rosen, un experimento mental conocido como ¨Paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, o simplemente ¨Paradoja EPR¨.

El experimento mental de Einstein considera que se crean simultáneamente dos partículas o fotones, se separan y viajan con igual velocidad en direcciones opuestas, y tienen acoplados ciertos números cuánticos: es decir, si uno tiene una propiedad X positiva, el otro tendrá una propiedad X negativa.

La paradoja surge porque según la Mecánica Cuántica, al observar en el punto A una partícula se conocería su valor X, y la propiedad X de la otra partícula del par quedaría fijada de inmediato en el punto B. Es decir, ambos valores serían conocidos de manera instantánea. Pero, según la Teoría Especial de la Relatividad, esto no es posible, porque nada se transmite más rápido que la luz.

Por tanto, razonaba Einstein, la Mecánica Cuántica o la Teoría Especial de la Relatividad se equivocaban, aunque ambas estaban bien probadas. Para Einstein este experimento permitía concluir que la Mecánica Cuántica es una teoría física incompleta, ya que el ¨entrelazamiento cuántico¨ de dos partículas supone una ¨acción a distancia instantánea¨, pero no permite hacer predicciones deterministas sobre ellas.

El investigador físico, John S. Bell, un físico irlandés del Centro Europeo de investigaciones Nucleares (CERN), de Ginebra, Suiza, analizó teóricamente la paradoja EPR en 1964 y descubrió que el problema estaba en el concepto de ¨realidad objetiva¨ utilizado por Einstein, que seguía siendo el clásico (el que todos intuímos: la realidad está “ahí fuera”, y existe ¨independientemente¨ de la medición del observador). Bell concluyó que no es posible comprender la realidad cuántica desde la óptica de la física clásica.

Para verificar la Paradoja EPR, Bell propuso unas ecuaciones conocidas como ¨las  desigualdades de Bell¨, donde se asume que el proceso de medición en Mecánica Cuántica obedece a leyes deterministas. Si Einstein tenía razón, estas desigualdades serían corroboradas y la Teoría Cuántica resultaría incompleta. Por el contrario, si la Teoría Cuántica es completa, entonces las desigualdades serán violadas.

En 1982, Alain Aspect, científico experimental francés de la Universidad de París, logró una fuente de fotones ópticos entrelazados, utilizando un laser, y de esa forma verificó el teorema de Bell y confirmó las predicciones de la Mecánica Cuántica sobre las ¨partículas entrelazadas¨ de la Paradoja EPR, lo que permitió concluir que la realidad contiene intrínsecamente esa incertidumbre prevista por la Mecánica Cuántica.

Las experiencias de Bell y Aspect señalan que nuestra racionalidad estaba siendo limitada por nuestro prejuicio de un universo mecánico que concebía los atributos cuánticos, como la orientación del espín (el momento angular intrínseco de una partícula),  como una propiedad que se otorga por separado a cada una de las partículas que habiendo estado unidas se alejan. Sin embargo, para la Mecánica Cuántica es una propiedad compartida por una nueva clase de objeto que permite la correlación a la que se refiere el experimento EPR, sin que medie transmisión de señal alguna como asumía Einstein.

¿Cómo se explica este hecho insólito?. Tal explicación se hizo posible con la aparición de una nueva Teoría:  ¨la Teoría de la Totalidad, desarrollada por el físico estadounidense David Bohm (1917-1992). La teoría de Bohm establece que en las explicaciones científicas la apelación a la fragmentación de los hechos y objetos constituye un ¨método epistemológico¨ artificial, puesto que ¨la realidad es una totalidad infragmentable¨.

  

Aplicado al experimento EPR, los dos fotones que inicialmente estuvieron juntos pertenecen a una función de onda, que es infragmentable en el concepto de Bohm, y lo que aparece como fotones en dos puntos de medición A y B, sólo son proyecciones de una totalidad indestructible, infragmentable, que es el sistema constituido por las dos partículas.

Eintein siempre aplicó el paradigma clásico de Newton en sus razonamientos y teorías. Esto le llevó a cometer errores, como la Paradoja EPR. Otro error fue rehusarse a aceptar la ¨expansión del universo¨ confirmada por el astrónomo Edwin Hubble (1889-1953), aunque el primero en descubrirla en 1927, había sido el astrónomo y sacerdote belga Georges Lemaître. Un tercer error de Einstein fue manipular su propia ecuación cosmológica introduciendo la constante lambda ( λ ), a fin de obtener como solución un universo estático. Fueron 3 actuaciones anti-científicas que muestran una parte del lado oscuro de este genio científico.