Retrocausación: cómo son los extraños experimentos de la física cuántica que aparentan tener un efecto en el pasado

Predecir el recorrido que hará una pelota de golf en el aire puede ser calculado con bastante precisión, a partir de su masa, aceleración y las fuerzas que sobre ella intervienen. Y aunque su tamaño sea pequeño en comparación a otras pelotas, al pertenecer al mundo de lo macroscópico, el de los grandes objetos (estrellas, planetas, personas, etc.), su trayectoria puede ser calculada, como explica la mecánica clásica. A nivel microscópico, en cambio, el sentido común se pone a prueba: en la enrevesada naturaleza de las partículas elementales, solo se podrá alcanzar una probabilidad de que un objeto se halle en un punto determinado del espacio.

Es que la física cuántica desafía a la intuición y obliga a repensar algunas nociones básicas: por ejemplo, un concepto como la causalidad (un suceso es efecto de otro) podría verse afectado por los fenómenos que suceden a nivel subatómico y que desafían al entendimiento.

Cuando la flecha del tiempo parece ir hacia atrás

En el mundo de lo observable a simple vista, el tiempo se comporta como una flecha que se mueve hacia adelante. Pero, ¿podría acaso una acción en el presente modificar algo en el pasado? En el mundo de las partículas, aunque en apariencia, se plantea como algo posible.

La historia de una de las curiosidades más grandes de la física cuántica tiene como protagonista al físico estadounidense John Archibald Wheeler quien, a fines de la década del 70, planteó una serie de experimentos, llamados de elección retardada, en los que se daría una aparente retrocausalidad.

Los experimentos de Wheeler -el creador de la expresión "agujeros negros"- han dado origen a una vasta cantidad de papers. Hay también una gran cantidad de variantes de estas pruebas, pero todas se reducen a lo mismo: una prueba en la cual al modificar el arreglo del experimento se produciría un cambio con aparentes efectos en el pasado.

El experimento está relacionado, a su vez, con otro más famoso, realizado por primera vez por Thomas Young en 1801, y conocido como el experimento de la doble rendija o de la interferencia. Se trata de la prueba que demostró que la luz puede comportarse no solo como una partícula -el fotón- sino también como una onda. Un fotón, entonces, puede tener dos comportamientos al mismo tiempo, denominado dualidad, una característica del mundo microscópico que plantea uno de los retos más complejos para el entendimiento.

Onda o partícula

Sin embargo, cuando quiere observarse esta particularidad, no es posible encontrar ambos comportamientos simultáneamente en un fotón, o en un electrón. Esquiva al ojo humano. Aunque se conoce que la luz puede comportarse ondulatoria y corpuscularmente, esta se muestra, ante una medición, y según cómo se manipule el experimento, de una forma u otra, pero nunca en ambas a la vez. Esto es lo que demuestra el "experimento de la doble rendija", en el que hacen pasar un haz de luz por dos rendijas, ubicadas a mitad de camino entre un dispositivo emisor y una pantalla.

Wheeler se apoyó en la prueba de la doble rendija para proponer sus experimentos de elección retardada. "La idea básica de sus experimentos es ver qué pasa si se trata de ‘engañar’ al fotón (o partícula) para que manifieste un tipo de propiedad (corpuscular, por ejemplo) y que justo antes de que los detectores comprueben dicha propiedad, cambiar el arreglo experimental de modo que se manifieste la propiedad complementaria, la de onda en este caso", afirma el físico y docente Leonardo Vanni, integrante del Grupo de Filosofía de las Ciencias de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

¿Cómo sería el experimento de Wheeler? De modo simplificado, un fotón es disparado "sabiendo", por el arreglo experimental, que, tras interactuar con un divisor de ondas (cuya función es "dividir" la trayectoria del fotón en dos ramas, A y B), se medirá, al llegar a un detector, como una partícula.

Sin embargo, el "engaño" del físico estadounidense consistió en colocar un segundo divisor de ondas en la mitad de la trayectoria de una y solo una de las ramas. Lo que sucede entonces es que el fotón que "se sabía" que iba a tener una propiedad corpuscular al llegar al segundo divisor muestra una propiedad ondulatoria. Pero lo sorprendente es que también modifica a la segunda rama, como si, de alguna manera, una información hubiera retrocedido en el tiempo hasta el primer divisor para cambiar la propiedad del fotón, que, ahora, "viaja" como una onda en ambas ramas (recordando que solo fue intervenida una de las dos posibles trayectorias).

Pasado indeterminado

Una explicación para la interpretación del experimento, pero que no cuenta con demasiados adeptos, dice Vanni, podría ser la retrocausación: "Una posibilidad es pensar que al colocar el segundo divisor la información del cambio de configuración del arreglo experimental del ‘modo partícula’ al ‘modo onda’ viaja al pasado, produciendo un cambio de las propiedades corpusculares del fotón a propiedades ondulatorias, y entonces empieza a viajar como onda, como efecto en el pasado de una causa futura. De ahí que por medio de la mecánica cuántica se podría afectar el pasado debido a una causa futura".

En cambio, la explicación de Wheeler, y que acompaña Vanni y la mayoría de la comunidad científica, hace a un lado la idea de que la retrocausación pueda suceder. "El sistema cuántico- el fotón- no cambia sus propiedades en un tiempo pasado como efecto de una acción futura por una simple razón: los objetos cuánticos no tienen todas sus propiedades definidas hasta tanto no se las midan. La suposición de que el fotón tiene propiedades de partículas cuando se lo lanza con el interferómetro en ‘modo partícula’ es impropia. Y la pregunta acerca de qué propiedades tiene -de ondas o de partículas- a ese tiempo está mal formulada. Dicha pregunta no tiene sentido de ser respondida hasta tanto no se se mida dichas propiedades con los aparatos de medición", sostiene Vanni, que también es profesor de la Universidad Nacional de General Sarmiento y la Universidad Tecnológica Nacional.

"Hay una discusión, pero creo que hay bastante consenso de que no se modificó el pasado, sino que el pasado estaba indeterminado de alguna manera y cuando uno toma la medición elige una de las historias posibles", dice el físico y escritor Alberto Rojo. "Son esas cosas medio extrañas de la física cuántica derivadas del hecho de que no tenemos un concepto para esa dualidad partícula - onda", agrega el autor de Borges y la física cuántica, entre otros libros.

Planteos filosóficos

Los experimentos de Wheeler, así como otros de la teoría cuántica, dan lugar a debates acerca del realismo y la noción de objetividad. "Hay bastante consenso en aceptar que con la mecánica cuántica perdemos el realismo clásico, es decir, no podemos hablar de propiedades pre-existentes de los sistemas cuánticos antes que se midan. En otras palabras, un árbol que cae no produce sonido si no hay ningún detector que detecte el ruido de la caída. Por eso también perdemos la noción de objetividad en la cuántica. La ‘realidad’ que describe la teoría es la compuesta del objeto cuántico más la interacción de los mismos aparatos, que se utilizan para comprobar dicha teoría", describe Vanni.

"En los experimentos de acción retardada, no hay información que viaja atrás en el tiempo, porque no podemos hablar objetivamente de propiedades del sistema hasta tanto este no interactúe con los aparatos", añade.

Para Rojo, no obstante, la teoría cuántica aún debe ser profundizada para despejar "problemas de interpretaciones": "muchos pensamos que es una teoría incompleta, pero que va a ser reemplazada por otra en el futuro; y que muy probablemente ese replanteo, esa solución abarcadora nueva, nos haga repensar la flecha del tiempo, el ir hacia atrás o hacia adelante, porque efectivamente a niveles microscópicos, la flecha se invierte cada tanto, no va constantemente hacia adelante".

Por lo pronto, modificar el pasado podrá hacerse: pero solo, cabe recordar, en apariencia.