El Experimento de Eleccion Demorada de Wheeler, 1978

El experimento tiene 2 configuraciones. En la imagen de la izquierda un rayo de fotones (en la práctica un rayo láser) entra desde la esquina inferior izquierda a un divisor de haz, que divide el rayo en dos partes iguales, una parte rebota hacia arriba y la otra pasa a través hacia la derecha. Cada uno de los 2 rayos rebota en sendos espejos, colocándolos en el curso de ambos caminos haciendo que ambos rayos se crucen para luego llegar a 2 detectores de fotones (detector 1 y 2).

Ahora, consideremos una variante del mismo experimento, donde se agrega un segundo divisor de haz en el punto donde los 2 rayos se cruzan (esquina superior derecha) antes de que lleguen a los detectores. En este nuevo divisor de haz, cada uno de los 2 rayos se dividen nuevamente. La mitad de cada rayo se dirige hacia arriba (al detector 1) y la otra mitad hacia la derecha (al detector 2). Pero este divisor es distinto al primero. Este divisor está construido específicamente para que las 2 componentes del rayo que salen hacia arriba (al detector 1) estén en fase (los picos y valles de ambas ondas coincidan), haciendo que se refuercen entre sí. Mientras que las 2 componentes del rayo que salen hacia la derecha (al detector 2) estén en contrafase (los picos de una onda coincidan con los valles de la otra) haciendo que se cancelen entre sí.

El resultado de esta nueva configuración es que el rayo que llega al detector 1 tiene la intensidad del rayo original mientras que ningún rayo llega al detector 2. Hasta ahora, todo lo que hemos descripto es física clásica: óptica.

Pasemos al mundo cuántico. Hagamos que el rayo láser sea realmente tenue, lo más tenue posible, enviando de a un fotón (mínima cantidad de luz) a la vez a través de este experimento. En la versión simple donde no tenemos el segundo divisor de haz en la esquina superior derecha, lo que ocurre es bastante simple de entender. Cada fotón se detecta en el detector 1 o en el detector 2, y podemos saber que camino tomó el fotón (detector 2: arriba y luego derecha, detector 1: derecha y luego arriba). Si enviamos muchos fotones, uno a la vez, aproximadamente la mitad aparecerá en cada detector.

Las cosas se vuelven mucho más extrañas cuando agregamos el segundo divisor de haz al experimento. Si hacemos eso, ningún fotón llega nunca al detector 2. Esto se debe a que cada fotón tomó ambos caminos e interfirió consigo mismo, impidiéndole llegar a detector 2. Puedes enviar tantos fotones como quieras a través del experimento, de a uno a la vez y todos aparecerán en el detector 1.

Segun Wheeler, al insertar el segundo divisor de haz, literalmente “hacemos que toda la idea de seguir un único camino carezca de sentido”. Es sumamente tentador concluir que el fotón “sabe” si el segundo divisor de haz está allí antes de comenzar su viaje a través del experimento. Si sólo hay un divisor de haz, el fotón viaja sólo por un camino. Pero si el segundo divisor de haz está en su lugar, el fotón viaja por ambos, de modo de poder interferir consigo mismo.

Podes hacer algo aún más extraño que Wheeler llamo elección demorada. Como existe cierta distancia entre el primer divisor de haz y el espejo en el lado inferior derecho el fotón tardara cierto tiempo en recorrer ese trayecto. Podemos hacer que esa distancia sea muy grande, en realidad tan grande como queramos (no cambiara el resultado). Con que sea de unos cuantos km es suficiente para introducir un retraso de algunos microsegundos para llegar desde el divisor de haz a los detectores. Eso es un tiempo pequeño pero suficiente para que una computadora inserte (o elimine) el segundo divisor de haz, después de que el fotón abandona el primer divisor de haz. En otras palabras, nosotros podemos retrasar la elección de qué experimento queremos hacer (con o sin el segundo divisor de haz, figura izquierda o derecha) hasta que el fotón ya haya pasado el primer divisor de haz y este largamente en camino al segundo. Sin embargo, haciendo esto, los resultados son los mismos. Cuando se agrega el segundo divisor de haz, el fotón nunca llegará al detector 2. Y cuando se lo elimina, los fotones llegarán a cada detector aproximadamente en partes iguales.

Estos resultados son bastante extraños, pero esto es realmente lo que sucede pues han sido confirmados por múltiples estudios reales. Pero ¿cómo puede el fotón “decidir” si recorrer solo un camino o ambos después de haber pasado por el primer divisor de haz? Y como dijimos antes, los resultados son indiferentes a la distancia que deben recorrer los fotones. En principio, no hay ninguna razón por la que este experimento no se pueda realizar usando una configuración donde dicha distancia no sea de unos km sino de miles de años luz. A todo efecto es como si un fotón además de poder estar a veces en 2 lugares al mismo tiempo (siguiendo 2 caminos a la vez), pudiera editar su propio pasado en función de una decisión que nosotros hacemos al cambiar el experimento. Insistimos, en una configuración de miles de años luz de distancia, la decisión de si insertamos o no el segundo divisor de haz afecta lo que ocurre miles de años después de que el fotón paso por el primer divisor de haz.

Wheeler respaldó la idea de que “debemos concluir que nuestro acto de medición en cierto sentido determinó la historia de miles de años. ¡La historia pasada del universo no tiene más validez que la que le asignan las mediciones que hacemos ahora!”

Esta es una conclusión que se deriva de la Interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Al igual que Wheeler, esta interpretación nunca explica que es y cómo funciona una “medición”, con la excepción de aclarar que no tiene nada que ver con la conciencia o la vida (y esto en 1978, porque antes de eso, no pocos expertos sostenían que SI tenía que ver con la observación consciente)

Más allá de eso, Wheeler simplemente afirma que una medición “es un acto irreversible en el que la incertidumbre colapsa ante la certeza”. Wheeler, al igual que la Interpretación de Copenhague se niega a definir que es una medición y como ocurre. Esa es la “esencia” de la mecánica cuántica para la formulación original de la mecánica cuántica defendida por Bohr y Heisenberg, entre otros y duramente cuestionada por Einstein y Schrodinger, entre otros.

Afortunadamente hoy sabemos más y si bien, esta interpretación anacrónica se sigue enseñando (vergonzosamente) en las universidades, pocos expertos hoy siguen sosteniéndola como una explicacion de la realidad.

Ahora bien, ¿qué es lo que realmente pasa y que maneras alternativas existen de explicar este fenómeno?