Lo que miro es lo que mido. La influencia del observador

Si afirmamos que la mecánica cuántica establece que el acto de medir no brinda información acerca de un estado pre-existente de la variable medida, sino que por el contrario, fuerza a un sistema indeterminado a tomar una apariencia definitiva; entonces debe haber razones empíricas para que esta afirmación sea valedera. Aun en el campo de la física teórica, no se podría lanzar una idea tan extraña y  contraria a la intuición y sentido común, si no hubiera algo muy fuerte que la demostrara.

Una de estas primeras demostraciones y tal vez la mas sencilla de comprender, fue llevada a cabo en Alemania en 1921 por Otto Stern y Walter Gerlach. Para el propósito de esta explicación, imaginemos a los átomos como pequeños imanes en forma de barritas. Lo que S&G hicieron fue enviar un chorro de átomos a través de un campo magnético, para luego registrar en que dirección estos átomos salían de dicho campo. Si dicho campo magnético fuera uniforme es decir con la misma intensidad en toda la región por donde pasan los átomos, a estos nada les ocurriría, dado que la fuerza magnética de atracción ejercida por el campo sobre un polo del imancito, se equilibraría con la de repulsión ejercida sobre el otro polo. Por eso S&G regularon la intensidad de su campo magnético, digamos que desde arriba hacia abajo. De esta manera según como entran los imancitos al campo magnético, la fuerza hacia arriba será la de mayor intensidad, entonces algunos átomos (imancitos) saldrán hacia arriba, otros hacia abajo, y aquellos que entraron verticalmente no serán afectados. Para conocer como salen ,se coloca una pantalla fosfórica como de TV o una placa fotográfica para detectar donde los átomos impactan. Cuando realizamos este experimento vemos que lo pronosticado no ocurre. Lo que se observa es que los átomos son desviados en dos direcciones, de igual magnitud respecto del centro del campo magnético. Es como si los átomos fueran forzados a alinearse en paralelo o en antiparalelo con el campo magnético. Además si el campo magnético se rota 90⁰ de manera que ahora sus líneas de fuerza sean horizontales en lugar de verticales, los átomos se marcaran en la pantalla en dos posiciones a la izquierda y a la derecha de la línea central del campo. Lo que S&G descubrieron, fue que no importa como estaban alineados los átomos a la entrada, a la salida siempre adoptaban dos posiciones equidistantes y ambos lados de la línea central del campo. Este resultado que no puede explicarse con los conceptos clásicos, se explica en física cuántica de la siguiente manera: al pasar un átomo por este mecanismo ideado por S&G, lo que estamos haciendo es medir el alineamiento magnético de los átomos con el campo, hasta ese momento de la medición o paso a través del campo, no tiene sentido hablar del alineamiento o hacia donde apunta el campo magnético de nuestro imancito (átomo) porque no existe. Los clásicos dicen que los átomos en este experimento tienen una alineación o dirección determinada de su campo magnético aunque es desconocida, y que estas orientaciones de todos los átomos se distribuyen al azar, algunos hacia arriba, otros hacia abajo, otros intermedios, etc y que entre todas estas orientaciones de la alineación de los átomos, encontramos la totalidad posible de alineamiento o dirección magnética, que es la propiedad que estamos midiendo. Por eso nos resulta inexplicable ver que los átomos al salir luego de traspasar un campo magnético, no tengan todos orientaciones diferentes. Lo que los cuánticos afirman, es que las orientaciones magnéticas de los átomos no son desconocidas y azarosas, sino que son indeterminadas, es mas, no existen hasta tanto se realice una medición de las mismas. Aun mas, algunos dicen que el termino orientación magnética no tiene sentido hasta tanto no realicemos la medición. Así debemos definir la orientación magnética, no como una propiedad del átomo indeterminada o desconocida, sino que es el resultado que obtenemos cuando realizamos una medición que , valga la redundancia, intenta medir la orientación magnética del átomo. Si bien esto resulta como un circulo vicioso o una tautología, en mecánica cuántica, una medición significa solamente el resultado del acto de medir.

Este es el corazón del asunto. En física clásica estamos acostumbrados a pensar que las propiedades físicas tienen valores definidos, los cuales intentamos conocer a través del proceso de medición. Mientras que en física cuántica, solo el proceso de medición puede rendir un resultado o numero definido para una cantidad física, y la naturaleza de la medición cuántica es tal que no es posible pensar que una propiedad física definida, tal como la orientación magnética de los átomos, pueda tener una realidad definitiva y comprobable antes de realizar el proceso de medición correspondiente.

Para ponerlo de otra forma, en física clásica, pensamos en forma convencional que los sistemas físicos tienen ciertas propiedades, y así imaginamos y llevamos a cabo experimentos que nos brindan información acerca de dicho sistema físico pre-existente. Pero en física cuántica, es solo la conjunción de dos cosas de igual importancia: un sistema físico, y un mecanismo de medición, lo que nos brindara un resultado definitivo. Debido a que diferentes mediciones brindan resultados que son incompatibles con la existencia de un estado o características del sistema que sean pre-existentes, no podemos entonces definir ninguna clase de realidad física a menos que describamos el sistema físico que estamos investigando (átomos en este caso) y el tipo de medición que estamos llevando a cabo sobre dicho sistema. Esta conclusión es realmente asombrosa, dado que nuestro intelecto ha sido educado a basarse en la premisa de la existencia de una realidad externa, objetiva y definitiva, sin importar cuanto o cuan poco conociéramos de ella. Es difícil aprehender el concepto de que la realidad de algo solo llega a ser real, se materializa en el acto de medir/observar, hasta tanto eso no ocurre no existe esa realidad. Cuando miro, lo que veo es lo que mido. Mas adelante veremos que esta es una de las interpretaciones de la realidad quántica, y que tiene mucho peso dado que estos conceptos fueron defendidos por algunos de los mas notables personajes de esta nueva rama de la ciencia, tales como Bohr, Heisenberg y Born.   

( Última modificación: 12 de octubre de 2001)

--- La física cuántica  casi sin ecuaciones  ---