Cómo transmitir información a mayor velocidad que la de la luz…

… gracias a la paradoja EPR (Einstein-Podolsky-Rosen)

luz

Voy a proponer una idea para transmitir información a una velocidad mayor que la de la luz.

En primer lugar, hay que recordar que para la teoría física actual no existe la posibilidad de transmitir información a mayor velocidad que la de luz, por la sencilla razón de que no hay nada más veloz que la luz. Esta es una de las bases de la teoría de la relatividad de Einstein. La velocidad de la luz es de 300.000 km por segundo en números redondos.

Todos conocen algunas de las curiosas paradojas de la relatividad einsteniana. La más célebre dice que viajando a velocidades próximas a las de la luz el tiempo corre más lentamente. Si un gemelo embarca en una nave espacial a velocidad cercana a la de la luz y su hermano se queda en la Tierra, al regresar el hermano viajero treinta años después (según su reloj) , quizá habrían pasado 200 años en la tierra y su gemelo sedentario estaría criando malvas.

Esta paradoja es el origen de la novela y las películas de El planeta de los simios.

planetadelossimios

Paradoja relativista de los gemelos en El planeta de los simios

Así que nada puede viajar más rápido que la luz. Eso dice la teoría de la relatividad.

En el siglo XX nació otra teoría física que se disputa con la relatividad el protagonismo: la mecánica cuántica o MC.

A Einstein nunca le acabó de convencer la física cuántica y, aunque no podía negarla por entero, aseguraba que estaba incompleta. Para demostrarlo, ideó varios experimentos mentales que, según él, conducían a inevitables paradojas y callejones sin salida, pero que siempre eran refutados por su gran rival, Bohr.

El más célebre de estos experimentos es el experimento EPR, conocido así por las iniciales de sus tres creadores: Einstein, Podolsky y Rosen.

Para explicarlo de manera sencilla es bueno, como recomienda Martin Gardner, seguir la variante propuesta por David Bohm:

“La paradoja EPR adopta varias formas, pero la más fácil de comprender es la propuesta por el difunto físico estadounidense David Jacob Bohm. (Fíjense en que su apellido sólo se diferencia en una letra del de Bohr.) Tiene que ver con una misteriosa propiedad de las partículas llamada spin. El spin es más o menos similar al giro de una peonza, porque tiene un momento angular que siempre adopta una de dos formas posibles, que reciben nombres diversos: derecho o izquierdo, positivo o negativo, arriba o abajo.

Imaginemos una reacción cuántica que genera dos partículas idénticas, A y B, que salen en direcciones opuestas. En la Mecánica Cuántica típica, cada partícula tiene sus spins derecho e izquierdo «superpuestos». Cuando se mide el spin de la partícula A, se dice que su función ondulatoria «colapsa» (se desvanece). La partícula adopta inmediatamente un spin derecho o izquierdo, con igual probabilidad.

Ahora viene la magia. Para conservar el momento angular, después de haber medido A (que así adquiere un spin definido), B tiene que adquirir el spin contrario. Supongamos que A, medida en Chicago, tiene un spin izquierdo (recuerden que no tiene un spin definido hasta que se mide). En un planeta de una lejana galaxia, un físico mide la partícula B cuando ésta llega allí. Infaliblemente, tiene un spin derecho. Pero, ¿cómo «sabe» B el resultado de la medición de A? ¿Envía A algún tipo de señal telepática a B, bien instantáneamente o bien a una velocidad igual o superior a la de la luz?

Einstein ridiculizaba esto, diciendo que era «acción fantasmal a distancia». Creía que el experimento EPR, que por entonces sólo era un experimento imaginado, demostraba que la MC no era completa. Tenía que haber «variables locales ocultas» que dotaban de spins definidos a ambas partículas antes de que se midiera una de ellas”.

La respuesta de Bohr al desafío EPR fue que, independientemente de lo separadas que estén A y B siguen formando un único sistema. Cuando se mide A, desaparece la función ondulatoria de todo el sistema y las dos partículas adquieren simultáneamente spins contrarios. Se dice que las partículas están correlacionadas, entrelazadas o enredadas. Lo asombroso del asunto es que queriendo refutar la mecánica cuántica, Einstein y sus amigos crearon lo que ahora se acepta como uno de sus fundamentos, la no localidad.

Espero, lector, que me hayas seguido hasta aquí. No te preocupes si no acabas de entenderlo, porque, como decía Niels Bohr, uno de los principales creadores de la cuántica: “Si entiendes la mecánica cuántica es que no la has entendido” (otros atribuyen la frase a Feynmann). Puedes obtener más imformación aquí: “Entrelazamiento cuántico“.  Y si quieres profundizar en este fascinante asunto, puedes consultar la mejor página de divulgación de Física cuántica y relativista que  conozco: “Cuántica sin fórmulas: entrelazamiento cuántico“.

Piensa, tan sólo, que tenemos dos principios aceptados por la física actual:

1. No se puede transmitir información a más velocidad que la luz

2. Cuando el spin de una partícula es medido eso conlleva que si el spin resulta ser izquierdo el de su partícula correlacionada sea por fuerza derecho.

Consecuencia de lo segundo es que:

3. Esas dos partículas idénticas, que han surgido al mismo tiempo de una reacción cuántica, ahora se pueden encontrar a años luz (pues se han dirigido a distintas direcciones).

Resulta en cualquier caso, dice Gardner, que todos los físicos están de acuerdo en que no se pueden enviar mensajes codificados más veloces que la luz usando el fenómeno EPR. ¿Por qué?

Porque no es posible saber qué spin tendrá una partícula antes de medirlo. Una vez medido sí sabemos que el de su partícula enredada será el contrario, pero nada más.

Es como si alguien, dice Gardner, lanza una moneda al aire en París y otra en Nueva York y por alguna extraña razón si en una sale cara en la otra sale cruz. Pero es imposible saber si ahora me saldrá cara o me saldrá cruz. No puedo decidir, por ejemplo que si salen tres caras eso significará “Hola”, porque es imposible saber si van a salir caras o no antes de mirar la moneda (antes de medir el spin). No se puede hacer una especie de morse de rayas y puntos con las propiedades del spin para, de este modo, transmitir un mensaje.

Esto es cierto. Sin embargo, hay algo que yo si sé cuando mido el spin: sé que si he obtenido “derecho”, la persona que mida la otra partícula obtendrá “izquierdo”.

Es cierto que eso no es estrictamente transmitir información, pero sí parece ser de alguna manera obtener información. Para verlo más claro, podemos diseñar un sencillo experimento mental.

LA INVASIÓN SKRULL

The Skrulls

skrulls

Los skrulls planificando la invasión

El Sistema Solar va a ser atacado por los Skrulls. No sabemos cuándo, pero sabemos que tarde o temprano los skrulls regresarán.

Los terrestres tenemos una flota destacada en Alpha Centauro, a años luz de la Tierra.

Por allí pasarán los Skrulls en su camino a la Tierra.

Sólo vamos a tener dos posibilidades para golpear a los Skrulls y detener su invasión, una en Alpha Centauro y la otra en el Sistema Solar.

Afortunadamente, tenemos un arma doble, magnético-atómica, tanto en Alpha Centauro como en la Tierra. Si en Alpha Centauro se emplea la parte magnética del Arma, en el Sistema Solar deberemos emplear la parte atómica para completar la destrucción del Escudo Skrull que protege sus naves.

Tras el primer golpe, los Skrulls, debilitados pero no vencidos, aniquilarán a su primer atacante de Alpha Centauro y seguirán su camino hacia la Tierra. El sacrificio de Alpha Centauro salvará a la humanidad.

Pero resulta que no hemos podido contactar con Alpha Centauro para decidir con qué atacarán ellos y con qué atacaremos nosotros, porque el ataque skrull ha sido imposible de prever. El problema es que la coordinación en el uso del arma es indispensable: si no sucede así, la flota Skrull sobrevivirá y la humanidad terrestre será aniquilada.

Afortunadamente, poseemos un código para casos de emergencia como éste (que hemos conservado desde las Guerras Mutantes): consiste en medir el spin de partículas correlacionadas de Alpha Centauro y del Sistema Solar. Regularmente, tanto en Alpha Centauro como en la Tierra se mide el spin de partículas entrelazadas entre Alpha Centauro y el Sistema Solar. En cuanto veamos a la flota acercándose a la órbita de Urano, debemos comprobar esa correlación o entrelazamiento.

Si, entonces, medimos el spin de una partícula entrelazada y obtenemos “derecho” sabemos que en Alpha Centauro obtuvieron “izquierdo” al medir la otra partícula y que izquierdo significa usar el arma magnética, con lo que nosotros deberemos usar el arma atómica y completar la destrucción de los skrulls. Parece difícil, pero si eso ha sido posible entre dos partículas correlacionadas en Japón y Francia (según el experimento de Aspect), no parece una imposibilidad.

Esta es la idea. Ya sé que eso no es exactamente transmitir información: nosotros no recibimos ningún mensaje de nuestros aliados de Alpha Centauro, ni ellos nos lo mandan y, sin embargo, sí sabemos lo que han hecho y lo que, en consecuencia, debemos hacer nosotros para detener a los skrulls.

No sé si ha resultado muy convincente, pero es sólo una idea o sugerencia para pensar en este asunto interesante de transmitir un mensaje sin transmitir un mensaje.

Los Skrulls en Times Square: alguien midió mal el spin de una partícula

Los Skrulls en Times Square: alguien midió mal el spin de una partícula

[Escrito en 2004]

NOTA 2014

Recupero esta vieja entrada tras una conversación con mi hijo Bruno acerca de un descubrimiento reciente relacionado con un experimento reciente que mostraba de alguna manera la posibilidad de trasmitir información a mayor velocidad que la de la luz. No sé si tenía relación con el experimento de Aspect (que se hizo en 1982) o es otra cosa. Tal vez lo explique él en un comentario a esta entrada.

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NOTA EN 2004

Creo que todo esto tiene que ver también con lo analógico y digital en más de un sentido.

2014: esto lo explicaré en otro momento. Tiene relación, creo, con mi ensayo “Porqué el mundo digital no es digital”

NOTA EN 2004: En una próxima ocasión, cumpliré la promesa hecha a la atenta Proserpina en Seingalt diario secreto y explicaré cómo es posible ver el pasado (pero no viajar al pasado).

2014: No sé si he cumplido ya esa promesa: buscaré en mis entradas antiguas.

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