Hugh Everett III

 

La interpretación de Everett y otras que ponen en cuestión el consenso de Copenhage, son realistas en el sentido de que asumen que la función de onda es real, física, que la mente humana es un objeto natural, y que la conciencia no juega ningún papel en dar forma a la realidad, la cual existe con independencia de la agencia humana. (pp 373-374)

 

El teorema de Bell

El teorema de Bell sostiene que un cambio en una partícula en un sistema entrelazado de dos partículas impacta instantáneamente a la otra partícula. Incluso para dos partículas separadas por años luz, la función de onda de todo el sistema de dos partículas cambia sin, aparentemente, violar la ley dinámica que prohíbe las transferencias de información más rápidas que la luz. The Many Worlds of Hugh Everett III, Peter Byrne, p. 314, nota 3 los "muchos mundos" no son universos separados físicamente, sino formas de organizar la información cuántica que está distribuida en todo el sistema (Kuypers/Deutsch).

Decoherencia

Los sistemas cuánticos dejan de mostrar comportamientos típicos de la mecánica cuántica (como la superposición) y pasan a comportarse de manera clásica, como los objetos que vemos en nuestra vida cotidiana. En mecánica cuántica, las partículas pueden estar en superposición de estados (por ejemplo, un electrón puede estar en dos posiciones a la vez). 

Los físicos dicen que las partículas relacionadas de esta manera están entrelazadas cuánticamente entre sí. La propiedad entrelazada no tiene por qué ser la ubicación: dos partículas pueden girar en direcciones opuestas, pero ninguna gira definitivamente en sentido horario. O exactamente una de las partículas puede estar excitada, pero ninguna lo está definitivamente. El entrelazamiento puede conectar partículas independientemente de dónde estén, qué sean y qué fuerzas puedan ejercer unas sobre otras; en principio, podrían perfectamente ser un electrón y un neutrón en lados opuestos de la galaxia. Así, el enredo crea una especie de intimidad en medio de asuntos antes inimaginables.

Sin embargo, en el mundo macroscópico no vemos esto: los objetos tienen posiciones definidas. ¿Por qué ocurre esta transición? La teoría de la decoherencia sostiene que cuando un sistema cuántico interactúa con su entorno (por ejemplo, con moléculas de aire, radiación, etc.), las fases relativas entre los estados de superposición se pierden. Esto no destruye la superposición en sentido estricto, pero hace que sea inobservable porque la información sobre esas fases se dispersa en el entorno. En otras palabras, el sistema deja de comportarse como un sistema aislado y se convierte en parte de un sistema mucho mayor, donde las correlaciones cuánticas se diluyen. 

Este proceso ocurre constantemente en la naturaleza. No requiere conciencia ni observador externo: la idea de que “la conciencia colapsa la función de onda” (interpretación de Copenhague en su versión más popular) ha sido reemplazada por esta explicación física. Lo que hace que algo parezca “clásico” es la interacción con el entorno, no que alguien lo observe. Gracias a la decoherencia, los estados cuánticos se “deslocalizan” en el entorno y el sistema adquiere propiedades clásicas (como posición definida) para todos los efectos prácticos. La decoherencia es extremadamente rápida para sistemas macroscópicos. 

Ejemplo: Un grano de polvo en el aire pierde coherencia en . Un átomo aislado en vacío puede mantener coherencia durante milisegundos o más. Lo que llamamos “mundo clásico” es una emergencia aparente: el sistema sigue siendo cuántico, pero la información sobre las fases está dispersa en el entorno. Para todos los efectos prácticos, el sistema se comporta como si hubiera colapsado. Imagina que tienes un acorde tocado en un piano (varias notas sonando juntas). Si cada nota se mezcla con ruido ambiental y se dispersa, ya no puedes distinguir el acorde: solo oyes un murmullo. La superposición sigue existiendo, pero es inobservable.

El problema de la base preferida 

está directamente relacionado con la decoherencia y la transición cuántico-clásica. En mecánica cuántica, un estado puede expresarse en muchas bases (por ejemplo, posición, momento, energía). Cuando hablamos de “colapso” o de que el sistema parece tener propiedades clásicas, surge la pregunta:  ¿Por qué el mundo clásico parece estar descrito en términos de ciertas variables (posición, orientación) y no en otras (como momento o combinaciones arbitrarias)?

La función de onda puede descomponerse en infinitas bases ortogonales. Sin embargo, la experiencia macroscópica muestra que los objetos tienen posiciones definidas, no superposiciones en bases extrañas, matemáticamente válidas pero que no corresponden a variables físicas intuitivas como posición o momento.

La decoherencia no solo explica la pérdida de coherencia, sino también por qué ciertas bases se vuelven “robustas” frente a la interacción con el entorno. Cuando el sistema interactúa con el entorno, ciertos estados (llamados pointer states) son más estables porque no se destruyen por la interacción.  Estos estados forman la base preferida: son los que sobreviven a la decoherencia y, por tanto, los que percibimos como “clásicos”. Ejemplo:  Para un objeto macroscópico, la posición es la variable que se correlaciona fuertemente con el entorno (fotones, moléculas).  Si intentaras mantener una superposición en la base de momento, se perdería muy rápido porque el entorno “mide” la posición constantemente. 

En principio, la función de onda puede expresarse en cualquiera de estas bases “extrañas”. Sin embargo, el mundo clásico parece elegir posición como la base en la que los objetos tienen valores definidos. La decoherencia explica esto: las bases extrañas no son estables frente a la interacción con el entorno, mientras que la base de posición sí lo es. Por eso, las bases extrañas se “destruyen” rápidamente y no las vemos en la práctica. En el formalismo de decoherencia, la interacción entre sistema y entorno selecciona los estados que minimizan la pérdida de información.

Darwinismo cuántico

Sabemos que la decoherencia explica por qué las superposiciones se vuelven inobservables, pero ¿cómo obtenemos información “objetiva” sobre el sistema? Es decir, ¿por qué varias personas pueden medir la misma posición de un objeto y coincidir? Zurek propuso que el entorno no solo destruye coherencias, sino que actúa como un canal de información. El sistema interactúa con el entorno (fotones, moléculas). El entorno copia información sobre ciertos estados del sistema (los pointer states). Esa información se distribuye en muchas partes del entorno. Esto significa que los estados más “robustos” frente a la interacción (los pointer states) son los que se replican. Como en la evolución biológica, solo sobreviven los estados que pueden “propagarse” en el entorno. Por eso, todos los observadores que acceden a fragmentos del entorno (por ejemplo, luz reflejada en un objeto) obtienen la misma información: posición, color, etc.

Cuando un sistema cuántico interactúa con el entorno, las superposiciones dejan de ser observables porque las coherencias (las fases relativas) se dispersan. Pero esa información no se destruye, sigue existiendo en el conjunto sistema+entorno. Lo que ocurre es que se oculta a nuestra vista, porque queda codificada en correlaciones complejas entre el sistema y el entorno. Para acceder a ella habría que medir el entorno completo, algo prácticamente imposible. Zurek añade que el entorno no solo dispersa información, sino que copia y distribuye ciertos aspectos del sistema (los llamados pointer states) en múltiples fragmentos del entorno. Estos estados son los más estables frente a la interacción. El entorno actúa como un “medio de comunicación”: la luz reflejada en un objeto, por ejemplo, lleva información sobre su posición. Esa información se replica muchas veces, creando redundancia. Por eso, distintos observadores pueden acceder a fragmentos del entorno y obtener la misma información sin perturbar el sistema. 

La información sobre la superposición original (las fases) no desaparece, pero queda dispersa en correlaciones no locales entre el sistema y el entorno. Para nosotros, esa información es inaccesible porque requeriría medir el entorno entero y reconstruir las correlaciones. Por eso, el mundo nos parece clásico: solo vemos los estados que el entorno ha “publicitado” (posición, orientación), no las coherencias ocultas.

Ejemplo: Imagina que publicas un mensaje en redes sociales, pero el texto original se fragmenta en millones de piezas cifradas repartidas por servidores. Lo que se hace viral son solo unas pocas palabras clave (los pointer states). El mensaje completo sigue existiendo, pero está tan disperso que nadie puede reconstruirlo. Así funciona la decoherencia: la información cuántica completa está ahí, pero inaccesible.

Se llama Darwinismo porque hay un proceso de selección: muchos estados posibles → el entorno “favorece” los que son estables y fáciles de copiar. Esos estados se vuelven “objetivos” porque son redundantes en el entorno.

Quantum Darwinism explica cómo la objetividad clásica surge del mundo cuántico: la decoherencia elimina superposiciones; el entorno amplifica y distribuye información sobre ciertos estados y así, todos los observadores ven lo mismo sin interactuar directamente con el sistema.

Pero —como señala Zurek— no resuelve la cuestión más difícil: ¿Debemos considerar que todas las ramas de la función de onda universal son “reales” (como en Everett), o son solo estados epistemológicos, como pensaba Bohr? Los resultados técnicos sugieren que la verdad está entre ambos extremos, pero no hay consenso.

Según el consenso de Copenhague, los estados cuánticos son epistemológicos, herramientas para describir conocimiento, no realidad física. Everett (Muchos mundos): Todas las ramas de la función de onda universal son igualmente reales. Zeh: Criticó la vaguedad de Bohr, llamando a la interpretación de Copenhague “el mayor sofisma en la historia de la ciencia”. Para Zeh, la decoherencia no es un proceso físico completo, sino un modelo heurístico. Propuso una visión “many minds”: cada observador consciente experimenta una rama, pero esas “mentes” son copias virtuales de cerebros, no una conciencia supra-física. Esto introduce la conciencia como un proceso especial, algo que Everett evitó.

Zurek intenta ir más allá: la decoherencia explica la pérdida aparente de coherencia, pero no la objetividad. El darwinismo cuántico añade que el entorno selecciona y replica información sobre ciertos estados (pointer states) y la distribuye redundante en múltiples fragmentos. Así surge la objetividad clásica: todos los observadores acceden a la misma información sin interactuar directamente con el sistema. Sin embargo, esto no elimina la pregunta ontológica: ¿son todas las ramas reales o solo la que percibimos?  La información cuántica completa no se destruye, se oculta en correlaciones entre sistema y entorno. 

Zeh describe esto como un “cierre relámpago” relativista: la entanglement local se propaga a la velocidad de la luz como una cremallera gigante. Cuando ocurre un evento de decoherencia, el sistema se entrelaza con su entorno de manera local (por ejemplo, una molécula interactúa con un fotón). Ese entrelazamiento no se queda en un punto: se propaga porque el entorno también interactúa con otras partes del entorno, y así sucesivamente. La propagación ocurre a la velocidad de la luz, porque las interacciones físicas (electromagnéticas, por ejemplo) no pueden transmitir información más rápido que eso. ¿Por qué la imagen de una “cremallera gigante”? Imagina una cremallera que se va cerrando desde un extremo: Cada diente que se engancha representa una nueva correlación cuántica que se forma entre el sistema y una parte del entorno. A medida que la cremallera avanza, más y más grados de libertad quedan “bloqueados” en una estructura correlacionada. Al final, tienes una enorme red de correlaciones que abarca regiones macroscópicas del espacio. El entrelazamiento inicial es local, pero su efecto se extiende globalmente porque cada interacción crea nuevas correlaciones. Esto convierte la superposición original en algo distribuido por todo el entorno, inaccesible para cualquier observador local. Por eso decimos que la información no se destruye, sino que queda “oculta” en una estructura gigantesca de correlaciones. Esto refuerza la idea de que la decoherencia es un proceso físico local, pero sus efectos son globales en la función de onda universal. James Hartle resume: “En pocas palabras, la física clásica es una característica emergente aproximada de un universo completamente cuántico, como el que describió Everett.” Es decir, lo clásico no es fundamental, sino una ilusión práctica en un cosmos cuántico.

Cosmología cuántica

La distinción entre lo que es y lo que se sabe que es, tan clara en la física clásica, se difumina, y quizá no exista en absoluto a nivel cuántico. Por ejemplo, interacciones energéticamente insignificantes de un objeto con su entorno cuántico bastan para destruir su naturaleza cuántica. Es como si el “ojo vigilante” del entorno, que “monitoriza” el estado del sistema cuántico, lo obligara a comportarse de manera efectivamente clásica. Sin embargo, incluso fenómenos que implican la gravedad —que ocurren en la escala más macroscópica de todas— llevan la impronta de lo cuántico. ... varios filósofos han propuesto interpretaciones pseudo-everettianas. De hecho, se ha sugerido recientemente que todo el Universo —incluidas las configuraciones de su campo gravitatorio— puede y debe describirse mediante la teoría cuántica. Interpretar los resultados de los cálculos realizados en una “función de onda del Universo” es difícil, ya que las reglas prácticas que suelen aplicarse en experimentos con átomos, fotones y electrones presuponen que tanto el “aparato de medida” como el “observador” son mucho mayores que el sistema cuántico. Esto, claramente, no ocurre cuando el sistema cuántico es el Universo entero. Zurek, 1990.

La cosmología cuántica es el intento de aplicar la mecánica cuántica al universo completo, buscando ir más allá del instante inicial de la creación. Señala que el programa, iniciado en los años 60 por DeWitt, Misner y Wheeler, ganó impulso en los 80 gracias a propuestas formales como la de Hartle‑Hawking (función de onda del universo sin condiciones de frontera clásicas). Este enfoque supone que el universo emergió mediante fenómenos cuánticos, lo que implica que en el origen no había un espacio-tiempo clásico definido, sino una superposición de geometrías posibles descritas por la función de onda del universo. Según la propuesta Hartle-Hawking, el universo no comenzó con una “frontera” temporal clásica (un instante inicial con condiciones fijas), sino que surgió de un estado cuántico sin borde, donde el tiempo mismo es una variable emergente. En este marco, la creación del universo puede entenderse como un proceso de efecto túnel cuántico desde un estado “sin tiempo” hacia un estado donde el espacio-tiempo clásico se estabiliza. Esto conecta con la idea general que hemos discutido: lo clásico no es fundamental, sino una característica emergente de una realidad cuántica más profunda, en la que incluso la geometría y la causalidad son aproximaciones derivadas de la dinámica cuántica universal. 

En los últimos años de su vida, Hawking, junto con el cosmólogo Thomas Hertog, revisó aspectos fundamentales de la cosmología cuántica tal como la conocía. Propusieron que el universo podría surgir sin una frontera temporal definida, y subrayaron que las propiedades aparentemente “ajustadas” del cosmos ordinario emergen de una dinámica cuántica autoorganizada, no de una necesidad matemática o una selección divina. Abandonaron además la idea de una inflación eterna múltiple, argumentando que ese modelo depende demasiado de extrapolaciones clásicas inapropiadas y, en su lugar, apuntan hacia un multiverso reducido que debería ser “testable”, rechazando así interpretaciones especulativas e inverificables del multiverso. 

Dividiendo tigres (pp 381-382)

... Wallace se apoya en el concepto del filósofo Daniel Dennett sobre los objetos reales definidos como patrones persistentes. La idea es más o menos así: piensa en un tigre, la selva y el universo ramificado en el que caza. El tigre y su entorno (incluidos nosotros, los observadores) están compuestos por sistemas microscópicos entrelazados que intercambian constantemente fotones, electrones y ondas de energía. El tigre, y todo aquello con lo que interactúa y se correlaciona, se ramifica continuamente en copias que emprenden historias diferentes. Cuánticamente, el tigre es una mancha de patrones que cambia de forma en una jungla cuántica extendida por múltiples mundos y tiempos; pero para los observadores macroscópicos (y nuestras copias), el tigre (y sus copias) persiste como un patrón, una aproximación a un objeto definido con nitidez a un nivel atómicamente grosero de la naturaleza, pero una entidad, al fin y al cabo: una regularidad viva y palpitante que emerge de un “remolino de moléculas”. Wallace lo explica así: tiene sentido considerar una superposición de patrones, pero carece de significado hablar de un patrón dado como si estuviera en superposición… Los patrones no están superpuestos, sino duplicados por el evento de medición… Conviene recordar el papel crucial que desempeña la decoherencia en esta explicación: sin ella, no tendríamos la estructura de ramificación que permite la existencia de múltiples copias de un mismo proceso casi idénticas y no interactuantes. 

La multiplicidad ocurre a nivel microscópico, de modo que los objetos macroscópicos… se multiplican genuinamente en número. 

Wallace aborda el problema de comprender la definitud de universos individuales dentro de la gran superposición del multiverso, en la que los términos de interferencia entre universos ramificados no se pierden del todo. ¿Son reales las historias consistentes y los mundos que persisten en el tiempo? Sí, en el mismo sentido en que son reales los ríos, los animales o los objetos persistentes: como los mundos o los instantes, no están presentes directamente en el formalismo, y a diferencia de los mundos o los instantes, solo son definibles aproximadamente, pero eso no es razón para no considerarlos entidades legítimas ni para no usarlos en nuestras explicaciones (del mismo modo que no esperamos describir la zoología de manera útil o explicativa usando únicamente el lenguaje de la teoría cuántica de campos). 

...  Everett nos pide... aceptar que existen muchos mundos y luego fusionarlos en un todo y asumir que los mundos son solo secundarios. ... “Todo se reduce al flujo de información”, dice Deutsch, quien compara la estructura del multiverso —con sus realidades separadas clásicamente pero vinculadas cuánticamente— con una computación ejecutada por un ordenador que abarca mundos paralelos... hablar de muchos mundos como una interpretación de la mecánica cuántica “es como hablar de los dinosaurios como una ‘interpretación’ de los registros fósiles”. La gran pregunta es: ¿son reales los mundos de Everett? Para Deutsch, Saunders, Wallace y sus seguidores, sí, según la mecánica cuántica.