Amir D Aczel: "Entrelazamiento"

Voy a repetir en este blog lo que podeis encontrar en mi web http://cosmosabs.googlepages.com (donde redacté este comentario del libro).
El motivo es que actualmente la web gratuita de Google no la actualizo desde hace tiempo, ya que encuentro más cómodo postear algo en este blog, también de Goggle, así que todo queda en familia.


Entrelazamiento, el mayor misterio de la física.

Hace unas semanas pasé por la librería y como siempre, un vistazo por el estante de las ediciones de bolsillo, en especial de la editorial Crítica Drakontos bolsillo.

Vi este ejemplar “Entrelazamiento: el mayor misterio de la física” y me vino a la memoria algún artículo de Investigación y Ciencia que había leído hacía tiempo sobre este fenómeno cuántico.

También me vino a la memoria el arduo camino que suponía leer esos artículos, normalmente de alto nivel, demasiado para mi comprensión. Siempre acababa leyendo hasta el final, pero me cubría de larga sombra el reconocer que poco o nada había entendido: llegaba al final solo por ansias de conocimiento, no porque me enterase de mucho.

Ojeé por primera vez este ejemplar en la misma librería, de autor para mí desconocido y decidí, como otras tantas veces, comprarlo. No sabía si para volver de nuevo a no enterarme de nada o si por el contrario supondría una ayuda a mi sed de conocimiento cuántico...

Ya que lo he leído, solo puedo decir que me ha fascinado. Hay muchas cosas que se me han escapado, pero creo que la esencia de la teoría cuántica se me está pegando, gracias a este “entrelazamiento”.

Solo voy a comentaros unas cuantas cosas del libro. Quizá solo lo que más recuerde, que tampoco no tiene que ser lo más importante, pero es posible que os llene de interés mis palabras y lo compréis. Yo no gano nada, mi interés es solo divulgativo.




El experimento de Thomas Young.

A muchos os vendrá a la memoria este legendario experimento. Siempre he tenido problemas para entender interferencias entre ondas, (y más todavía cómo demonios pueden interferir partículas como si fuesen ondas, ahí es nada!) pero es cierto que desafía completamente el sentido común y eso la hace maravilloso y atrayente.

Entrelazamiento describe una vez más este experimento de las rendijas. Al iluminar una pantalla con un foco de luz todos sabemos que ésta se ilumina sin más. Un manchón blanco cubrirá la pantalla. Sabemos por pura y simple intuición que no aparecerá ningún patrón en la pantalla, solo la iluminamos. Nota: clicar el las imágenes para agrandar.









Bien, pues pongamos un par de cortes paralelos entre el foco y la pantalla. Esto nos demuestra ahora la naturaleza ondulatoria de la luz: ya no aparece un manchón blanco sin más, ahora hay un dibujo en la pantalla indicando ciertamente interferencias entre la luz que llega por las dos rendijas. Para entenderlo, nuestro profe de física en el instituto no se cansó de hablarnos de la naturaleza ondulatoria de la luz. Como las ondas que se crean en el estanque al lanzar una piedra, interfieren a pasar por dos aberturas, sumando o cancelando las pequeñas olas generadas en el estanque.









Hasta aquí, vale.

Y si cambiamos ahora el foco de luz por uno capaz de emitir fotón a fotón? De uno en uno. En principio, dejemos que actúe nuestra intuición: ahora no debería aparecer ni mucho menos un patrón de interferencia: un solo fotón es incapaz de pasar a la vez por las dos aberturas para producir interferencias.

Es eso lo que ocurre? La respuesta es NO!!

Al emitir partícula a partícula de luz, vuelve a aparecer la interferencia! Cómo es eso?

Bueno, esto realmente desafía la intuición. Realmente puede pasar cada fotón por las dos aberturas? Y si es así, cómo sale la interferencia?

Entrelazamiento: el mayor misterio de la física intenta aclararnos un poco el tema. En principio, yo he dibujado “bolas” para simbolizar los fotones, pero los fotones ni son bolas ni nada que se le parezca. Intuitivamente, una bola o pasa por una rendija, o por la otra. No por las dos a la vez. Abandonemos la idea de que una partícula subatómica tiene forma. No la tiene. Solo sabemos que hay posibilidades de encontrar la partícula aquí o allá, pero el mundo subatómico, cuántico, es así, sin formas definidas.

Parece ser que por probabilidades, un fotón pasará por las dos aberturas. Después, interactúa consigo mismo, produciéndose el patrón. Si repetimos el experimento reiteradas veces para poder iluminar finalmente la pantalla, no saldrá el borrón de la primera figura. Aparecen interferencias. Ahí es nada.

Alguien un poco ávido podrá decir que bueno, intentémoslo con algo más “consistente” en vez de con fotones... porqué no lanzamos átomos? O mejor aún... lancemos grupos o “pelotas de átomos”. Como anteriormente, dejemos actuar nuestra intuición.

La intuición nos dice que ahora sí. Al lanzar grupos de átomos (en este caso pelotas de 60 o 70 átomos de Carbono, como veremos después) algunos pasaran por una abertura, otros por la otra, y otros saldrán rebotados en las paredes igual que rebota la pelota de reglamento en el larguero de la portería al chutar Ronaldiño...

...pues de eso nada. Nos vuelve a fallar la intuición. VUELVE A PRODUCIRSE EL PATRÓN EN LA PANTALLA. Aún enviando esos grupos de átomos. Esto se ha experimentado en la Universidad de Viena, y los grupos de átomos los científicos les llaman “fullerenos”.









Esto vuelve a confundir nuestra intuición. Está claro que la intuición humana, de poco sirve en el mundo cuántico. A veces, las cosas no siempre son lo que parecen.

Es fascinante descubrir que hay cosas que se nos escapan a la comprensión. La mecánica cuántica está repleta de observaciones, resultados y conclusiones fantasmagóricas.


El experimento de la imagen fantasma.

Si el experimento anterior huye de la comprensión humana, pues el que comentaré ahora, no digamos.

Entrelazamiento explica a lo largo de varios capítulos muchas experiencias que se han ido llevando a cabo en universidades y laboratorios. También recorre los nombres mas ilustres o influyentes con relación a la mecánica cuántica: Schrödinger , Heisenberg, Einstein, Bohr... Recuerdo sobre todo la “lucha” entre Einstein i Bohr. El primero, no convencido de la mecánica cuántica, arremetía contra Bohr, defensor de esta teoría, siempre que coincidían. Einstein lo hacía con agudos problemas imaginarios intentándolo convencer de que la teoría cuántica no era correcta. Bohr casi siempre salía airoso, excepto en una ocasión, donde en verdad estuvo en jaque (él y la teoría cuántica de la materia).

Comentado esto, resta decir que el propio Einstein tuvo bastante que ver con el descubrimiento de esta propiedad tan interesante como fantasmagórica de la materia: el entrelazamiento. Lo interesante, es que él nunca estuvo de acuerdo con esta propiedad que se deduce de la mecánica cuántica.

“Grosso modo” se puede explicar el entrelazamiento como en la misma contraportada del libro: dos partículas, si quedan entrelazadas, quedan “unidas” para siempre, como si fuesen la misma partícula.

Bueno dicho así, no parece que haya nada de extraordinario, una pareja se casa y son marido y mujer “para siempre” no? Quizás el ejemplo no sea muy acertado, pero ilustrará lo que a continuación quiero explicar. Si ambos componentes de la pareja se separan y supongamos que la mujer se va de viaje a Honolulu y el hombre se va a ver los Fiordos noruegos, sus vidas y acontecimientos son totalmente independientes. Mientras uno puede caer por la borda del barco, el otro puede estar tomándose un capuchino con nata bien calentito en una cafetería. La acción de uno, no influye para nada en la vida del otro, por muy pareja que sean.

Las circunstancias cambian si hablamos de partículas entrelazadas en el mundo subatómico. Dos partículas con esa particularidad, quedan enlazadas de tal manera que aunque éstas se separen (y se pueden separar TODO lo que se quiera) quedan enlazadas de tal manera que un cambio de estado de la primera instantáneamente repercute en el estado de la segunda y viceversa.

Esto solo ocurre a escala subatómica. Si una partícula de un par entrelazado empieza a girar por cualquier circunstancia en sentido contrario, pues la otra, inmediatamente cambiará también. A escala habitual y macroscópica, por ejemplo con nuestra parejita anterior, esto no tiene sentido. No esperaremos que al caer el compañero por la borda del barco, se lance inmediatamente la chica al suelo de la cafetería buscando el agua. No. Esto solo es a escala digamos
”fotónica”.

Hablemos del entrelazamiento y el experimento fantasma que quería comentar.

Realmente, mas que partículas entrelazadas, es más fácil producir fotones, luz, entrelazados usando una fuente láser. El láser se hace pasar por un cristal de borato de radio. En el libro explica sus características y al atravesar el láser este cristal, aparece la luz entrelazada.

Ni idea si el láser al pasar por el cristal cambia de otras propiedades (color intensidad...) si alguien lo sabe, que me lo explique a la dirección de correo electrónico que debe aparecer al principio del Blog.

Bien, decir que este experimento se ha llevado a cabo en la universidad de Maryland , Baltimore y desde luego no es invención mía.

Una vez tenemos la luz entrelazada, se separa en dos haces por polarización; digamos el haz A y el haz B. Si el primer haz, A, se le hace pasar con ayuda de unas lentes por una rendija con una forma cualquiera de figura, es fácil deducir (si el óptico que nos ha hecho el apaño es bueno) que se formaría en una pantalla de proyección una imagen de la figura que hay en la rejilla, supongamos una forma de estrella.

Hasta aquí todo normal. Ahora veamos el otro haz B que separado del primero va por su camino, con sus fotones entrelazados al primer haz A. El haz B campando a sus anchas, le intercalamos una serie de lentes como al haz A, PERO EL HAZ B NO PASA EN ABSOLUTO POR RENDIJA ALGUNA, NO ENTRA EN CONTACTO CON NINGUNA FORMA DE ESTELLA.

Veamos alguien apuesta por la imagen que se formaría en la pantalla del haz B? Un borrón acaso? Un punto? Saldría la imagen del ratón Mickey que no viene a cuento? Alguien quizás piensa que el segundo haz adivina por donde ha pasado el primero y tiene las narices de proyectarnos la imagen de la estrella?

El resultado es realmente sorprendente, fantasmagórico o quizás increíble. En forma ideal del experimento (realmente se han de hacer modificaciones para que esto funcionara así) realmente se formaría la misma imagen con el haz A y con el B, siendo solo el primero (haz A) el que ha estado en contacto con la rejilla que tiene gravaba una forma de estrella. La siguiente figura, lo ilustra.










Bien este mecanismo es ideal, como he comentado antes, realmente no funcionaría. Para que realmente funcione, se debe informar al haz B de lo que ha de hacer, con un bucle cerrado, tal y como resumo en la siguiente figura. Este bucle de información implica que se ha de usar un canal clásico de información (luz, no efecto de entrelazamiento) y reduce la velocidad de cambio de un haz a otro a la velocidad de la luz.

De todos modos, el efecto de imagen fantasma es real y se observa, sin haber pasado por la rejilla grabada!!










Conclusiones arriesgadas.

La experiencia de “la imagen fantasma” es totalmente real. Huye de nuevo de la intuición, como la experiencia de Young aplicada a grupos de átomos. Esto, es muy interesante, desde luego creo que mucho más que ponerse a mirar la porquería de programación que hacen por la tele...

Con detenimiento, qué es el entrelazamiento? Funciona realmente? Realmente funciona, es un principio físico tan fundamental como la gravedad que nos aprieta contra el suelo. Otra cosa es intentar explicarla. Yo no puedo, pero quizás alguien por ahí que lea esto esté mas enterado y sea tan amable de explicármelo para divulgarlo. Leer este libro Entrelazamiento: El mayor misterio de la física me ha ayudado a enterarme de muchas cosas, aunque no llego a un nivel profundo del porqué.

Recientemente he comprado de la misma editorial “el universo elegante” de Brian Greene y “hiperespacio” de Michio Kaku. Ojear por encima estos dos nuevos libros como he podido hacer hasta ahora, me han hecho volar la imaginación para explicar los fenómenos de mas arriba:

Podría ser que los fotones entrelazados creen una especie de “túnel” dimensional que realmente comunique los fotones como si estuviesen juntos, aunque nosotros los veamos separados?

El hiperespacio recreado en el libro de Michio Kaku podría explicar estos fenómenos? Según parece, emplear más dimensiones de las tres espaciales y la temporal a que estamos acostumbrados, ayuda a unificar las diversas fuerzas de la naturaleza.

La nueva teoría de las supercuerdas, que a la vez utiliza hasta 10 dimensiones, puede explicar estos fenómenos?

Quizás en un futuro, que espero cercano, se pueda dar respuesta directa. A veces oigo de la gente lo de “huy está ya todo descubierto”. Ni mucho menos, hay cosas por descubrir y con esta serie de libros de divulgación científica me doy cuenta que no tenemos claro ni qué es el espacio, el tiempo, la energía o la materia.

A mi me da a que TODO son diversas manifestaciones de lo mismo.

Estas son las cosas interesantes de las que espero seguir escribiendo aquí.

Michio Kaku: Hiperespacio

Voy a repetir en este blog lo que podeis encontrar en mi web:
http://cosmosabs.googlepages.com/hiperespacio
el motivo es que actualmente la web gratuita de Google no la actualizo desde hace tiempo, ya que encuentro más cómodo postear algo en este blog, también de Goggle, así que todo queda en familia.


Unos preliminares sobre este interesante libro del popular divulgador Michio Kaku "Hiperespacio" editorial Crítica Drakontos bolsillo.

En el capítulo "Matemáticos y visionarios" , M. Kaku nos adentra en la tortuosa vida de Georg Bernhard Riemann, a partir de ahora, Riemann. Es curioso que un personaje extraordinariamente tímido y huraño, hiciese reventar los cimientos de la geometría Euclidiana en una conferencia sobre “fundamentos de la geometría”, lugar donde se supone que uno expresa sus dotes de orador.

Se nos muestra la profundidad e importancia de las ideas de Riemann, que extendió matemáticamente el número de dimensiones espaciales para explicar las diversas fuerzas de universo. Utilizando el concepto de campo, llegó a desarrollar el tensor de Riemann. Aun con graves problemas de salud, este matemático salía adelante, plantando los cimientos matemáticos del Hiperespacio, tema principal del libro. Einstein y Maxwell serían los futuros científicos que aprovecharían la potencia del trabajo de Riemann.

Seguramente os llegará a la mente ciertas películas o libros de ciencia-ficción si hablamos de agujeros de gusano. Esa posibilidad siempre atrayente de comunicarnos de forma instantánea con otros mundos... otros universos. Riemann fue el primero en introducir este concepto y en el libro queda bien explicado.

Hasta el final del capítulo, se hace un recorrido por ese nuevo mundo fantasmal o milagroso, si incorporáramos más dimensiones espaciales en nuestra vida, vale la pena leerlo.


Se podría resumir el capítulo "el hombre que vió la cuarta dimensión". Una de las formas mas usadas para entender la cuarta dimensión es imaginar que nosotros, seres tridimensionales todopoderosos contemplamos un mundo bidimensional, donde figuras geométricas planas hacen su vida cotidiana. Podemos imaginar que desde nuestra perspectiva introducimos el dedo al plano bidimensional “Planilandia” y sus seres huirían pasmados al ver como aparece de la nada una serie de círculos, secciones de nuestro dedo, que desaparecen al sacarlo de ese limitado espacio.

Imaginar que existen mas dimensiones y como interferirían en nuestro mundo tridimensional, como si fuéramos habitantes de planilandia, ha sido objeto de estudiosos a la largo de la historia. H. G. Wells contribuyó a la popularización de la cuarta dimensión con sus obras “el hombre invisible” , “la historia de Plattner” o “la máquina del tiempo” (no olvidemos que el tiempo, a partir de las teorías de Einstein, todos deberíamos considerarlo como una dimensión más). Sin embargo, hubo un hombre que dedicó grandes esfuerzos a popularizar y visualizar la cuarta dimensión: Charles Hinton.

Hinton se dio cuenta que puede haber como mínimo tres formas de acercarnos a la cuarta dimensión:

. Examinando sombras. Imaginemos que proyectamos la sombra de un cubo tridimensional a un plano como “Planilandia”. Sus habitantes pueden imaginar el cubo tridimensional observando sus sombras, aunque no lo puedan ver. Nosotros podríamos imaginar un cubo u otra figura tetradimensional observando sus sombras en tres dimensiones.

. Examinando despliegues. Imaginemos que desplegamos un cubo como lo hacíamos con recortables en el cole. El despliegue es bidimensional. Un cubo de cuatro dimensiones también tendría que poderse desplegar y así es. Es una figura tridimensional, el llamado tesseract .

. Examinando secciones. Imaginemos las formas irregulares que producía mi dedo tal y como he explicado al principio en un país bidimensional. Se supone que la incursión de una figura de cuatro dimensiones en la nuestra, produciría una serie de formas tridimensionales variables que incluso nos parecerían salir de la nada.

Bueno, y esto de la cuarta dimensión realmente existe, se puede ver, se puede vivir, experimentar o solo es palabrería? Lo que he deducido leyendo este libro de Michio Kaku es que realmente existe, pero no podemos medirla por pequeña. Exageradamente pequeña para que podamos contactar con ella, aunque se recurre a la cuarta dimensión o mas de ellas para explicar fenómenos de la naturaleza y no precisamente ocultos no, hechos cotidianos... como por ejemplo el movimiento de la luz.

Hasta el final de este interesante capítulo, el autor nos sorprende con un exposición de cómo seria el contacto con seres de mas dimensiones o como seria nuestra vida de ajetreada viviendo en un hogar tridimensional. ¡Dios mio que estrés.



Hasta aquí llegan mis comentarios. Vivimos realmente en un universo plagado de ocultas dimensiones, necesarias para expolicar su comportamiento?.

Vuestro turno para descubrir cosas nuevas en este interesante libro.

Giroscopios: de la teoría al espacio

Aquí coloco un par de curiosos videos sobre giroscopios.

Este primero, para repasar un poco de teoría y sus aplicaciones. La verdad es que parece mentira lo que se ve, parece que es un desafío a la gravedad!



Este otro, aplicaciones de la estabilidad que obtenemos en microgravedad...



...curioso no?