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Desde que el científico austriaco Erwin Schrodinger puso su desafortunado gato en una caja, sus colegas físicos han estado usando algo llamado teoría cuántica para explicar y comprender la naturaleza de las ondas y partículas. Pero un nuevo estudio por el profesor de física Andreas Albrecht y el estudiante graduado Dan Phillips de la Universidad de California, Davis, argumenta que estas fluctuaciones cuánticas en realidad son los responsables de la probabilidad de que todas las acciones, con implicaciones de largo alcance para las teorías del universo.

La teoría cuántica es una rama de la física teórica que se esfuerza por comprender y predecir las propiedades y el comportamiento de los átomos y las partículas. Sin ella, no existirían  transistores y ordenadores, por ejemplo. Un aspecto de la teoría es que las propiedades exactas de una partícula no se determinan hasta que  se observa y «colapsa la función de onda» en la jerga de la física.

El famoso experimento mental de Schrodinger extiende esta idea a nuestra escala. Un gato es atrapado en una caja con un frasco de veneno que se libera cuando un átomo radiactivo se desintegra al azar. No se puede saber si el gato está vivo o muerto sin abrir la caja. Schrodinger argumentó que hasta que se abra la caja y se mire dentro, el gato no está ni vivo ni muerto, sino en un estado indeterminado. Para muchas personas, esto es un concepto difícil de aceptar. Pero Albrecht dice que, como físico teórico, concluyó hace unos años que así es como funciona probabilidad a todas las escalas, aunque hasta hace poco, no se veía como algo con un impacto crucial en la investigación.

Eso cambió con un documento de 2009 por Don Page de la Universidad de Alberta, Canadá. «Me di cuenta de  nuestra forma de pensar acerca de las fluctuaciones cuánticas y cómo afecta la probabilidad  acerca de nuestras teorías sobre el universo», dijo Albrecht, un cosmólogo teórico.

Una de las consecuencias de las fluctuaciones cuánticas es que cada función de onda cuando colapsa da realidades diferentes: una donde el gato está con vida y otra donde muere, por ejemplo. La realidad tal como la experimentamos toma su camino a través de este próximo al infinito de alternativas posibles. Múltiples universos podrían ser incorporados en un vasto «multiverso».

Hay básicamente dos maneras teóricas que han tratado de abordar el problema de la adaptación de la física cuántica al «mundo real», dijo Albrecht: se aceptar ésta y la realidad de muchos mundos o universos múltiples, o se puede asumir que hay algo mal o que falta en la teoría. Albrecht cae firmemente en el primer bando. «Nuestras teorías de la cosmología dice que la física cuántica funciona a través del universo», dijo. Por ejemplo, las fluctuaciones cuánticas en el universo temprano explican por qué las galaxias se forman como lo hicieron -una predicción que puede ser confirmado con observaciones directas.

El problema con los universos múltiples, dijo Albrecht, es que si hay un gran número de universos de bolsillo diferentes, se hace muy difícil obtener respuestas sencillas a las preguntas de la física cuántica, como la masa de un neutrino, una partícula subatómica eléctricamente neutra. «Don Page mostró que las reglas cuánticas de probabilidad simplemente no puede responder a preguntas clave en un multiverso grande donde no estamos seguros en qué universo de bolsillo realmente residen», dijo Albrecht. Una respuesta a este problema ha consistido en añadir un nuevo ingrediente a la teoría: un conjunto de números que nos dice la probabilidad de que nos encontramos en cada universo de bolsillo. Esta información puede ser combinada con la teoría cuántica, y  puede conseguir con sus matemáticas (y el cálculo de la masa de un neutrino) volver a la pista. No tan rápido, dice Albrecht y Phillips. Mientras que las probabilidades asignadas a cada universo de bolsillo puede parecer simplemente más de lo usual, son en realidad un cambio radical de los usos cotidianos de las probabilidades, ya que, a diferencia de cualquier otra aplicación de la probabilidad, estas ya han demostrado que no tienen ninguna base en la la teoría cuántica. «Si toda probabilidad es realmente la teoría cuántica, entonces no se puede hacer», dijo Albrecht. «Universos de bolsillo son mucho, mucho más de una desviación de la teoría actual de lo que la gente había asumido».

El documento está publicado en el servidor de pre-impresión ArXiv.org y presentado para su publicación y ya ha estimulado una discusión considerable, dijo Albrecht. «Nos obliga a pensar en las diferentes clases de probabilidad, a menudo se confunden, y tal vez puede ayudar a trazar una línea entre ellos», dijo.

Más información: albrecht.ucdavis.edu