Sunday, June 24, 2012

Un Mecanico Cuenta Borges

Un mecánico cuenta El Sur de Jorge Luis Borges

Pido perdon a los lectores que vienen en coche, no soy un mecánico del coche sino del quantum.

La influencia de la Mecánica Cuántica en El Sur, de Jorge Luis Borges

Leen el texto antes de leer el ensayo.

La obra del escritor Jorge Luis Borges ha sido analizada de diversos puntos, entre ellos el matemático. Su cuento mágico-realista El Sur es un texto asignado muy frecuentemente a los estudiantes de la literatura en Español. Borges escribió el cuento antes del año 1944, para cuando la física moderna (la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica de Schrödinger, Heisenberg, Bohr, Einstein, Dirac y otros) ya estaba en pleno aflorecimiento y se habían metido las ideas (sobre todo la de la relatividad del tiempo y la de la evolución probabilística) en las mentes de los artistas y del pueblo vulgar. (Claro, puede que Foucault lo vea como una violación de la causalidad.)

¿Que es lo que viene a la mente vulgar cuando se menciona la Mecánica Cuántica? Emocionalmente, fascinación y miedo, y luego los pensamientos sobre el gato de la caja de Schrödinger, la separación entre el observador y lo observado, el efecto de una interacción entre ambos (un “experimento”), las probabilidades y el principio de incertidumbre de Heisenberg. Se ven estos lemas en el texto.

El gato del café de la estación del tren, “el mágico animal”. Su presencia en el texto sirve para subrayar la irrealidad de la situación de Dahlmann, que el ya no forma parte del mundo (“aquel contacto era ilusorio”) y como un sutil recordatorio del gato de Schrödinger.

Un sistema cuántico puede estar en una combinación de estados que son distinguibles: por ejemplo el sistema de un átomo radioactivo puede estar en un estado mixto de puro intacto y puro fisionado, (pero no puro fumado)
por ejemplo: |átomo> = (0,87)|intacto> + (0,71 +i 0,71)(0,5)|fisionado>
con amplitudes complejas cuyas magnitudes son las probabilidades de encontrar el átomo o intacto o fisionado cuando hagamos una prueba. (En el caso de arriba cuando hagamos el experimento sobre un conjunto de átomos idénticos en el promedio saldrán 75% intactos y 25% ya fisionados.)
Sin embargo, un animal, un sistema macroscópico, solo puede estar o vivo o muerto, nos perturba hablar del estado de gato como una combinación compleja de estado vivo y estado muerto, por ejemplo, ¿que significaría nuestra representación del estado de gato como:
|gato> = (0.87)|vivo> + (0.71 +i 0.71)(0.5)|muerto> ?
Normalmente no nos tiene que dar dolor de cabeza este tema puesto que no podemos poner un gato en tal estado mixto.

El truco consiste en acoplar el estado macroscópico del gato con el estado cuántico de algun sistema. En el gedankenexperimento de Schrödinger, metemos un gato dentro de una caja cerrada con un átomo fisíl y un detector de radioactividad que abre una botellita de gas venenoso cuando detecta la fisión del átomo, lo cual consigue el acomplamiento de los estados correspondientes del átomo y del gato.
Cuando empezamos el experimento el átomo está en un estado puro de no haber fisionado. Por la dinámica del núcleo, inmediatamente empieza a evolucionar al estado mixto de puro intacto y puro fisionado y a lo largo del tiempo la amplitud de la parte fisionada aumenta con un decaimiento exponencial hacía uno. El gato empieza vivo y en un estado vivo. Después de un rato, tanto el átomo como el gato van a estar en estados parecidos a los de arriba.

Analógicamente, después de que le pinchan con la aguja en el sanatorio, en nuestra representación Dahlmann está en un estado mixto de vivo o muerto/soñando febrilmente. Su estado y nuestra certidumbre sobre ello evolucionan hacía su muerte segura. Pero en algún momento dado, está vivo o muerto?

r”, o la separación entre observado y observador: Dahlmann siente “que estaban como separados por un cristal”. Si hay dos seres conscientes, cualquier puede ser observador y el otro observado. El gato puede estar allí para probar el estado de Dahlmann. Como meta-observadores, nosotros no sabemos si el gato ha sentido las acaricias de Dahlmann, y seguimos con dudas sobre el estado de Dahlmann.

El experimento: En la mecánica clásica, si sabemos la dinámica de un sistema, las observaciones después de un experimento de medir, por ejemplo, la posición y velocidad de una pelota tirada, nos permiten saber tanto el pasado como el futuro estado del sistema. En la mecánica cuántica, a cambio, si no sabemos el estado anterior ya, el experimento solo nos permite saber su futuro estado y en general predecir solo probabilísticamente el resultado de un futuro experimento. (Usando analysis de Bayes sobre un conjunto de experimentos se puede saber algo del estado anterior.) Al contrario, en El Sur, en el sanatorio, “un hombre enmascarado le clavó una aguja”. Sabiamos el estado de Dahlmann anterior – herido y enfermo. Pero la clavada causa en los lectores el comienzo de las incertidumbres, la bifurcación de su estado entre muerto y vivo. Además, la dinámica del cuento causa cada vez mas separación entre los dos rumbos y mas incertidumbre.

La incertidumbre: Hay incertidumbre sobre el estado de Dahlmann hasta el fin del cuento, pero no veo que tenga la forma segun el principio de Heisenberg.

Las probabilidades: Podemos discutir, y los alumnos lo hicieron mucho, las probabilidades de que este muerto o vivo Dahlmann durante la segunda parte del cuento. Pero lo que distingue a la mecánica cuántica de la clásica no es la estocacidad y la distribución probabilística del estado – esas ya la tenemos en la mecánica clásica estadística – sino que que el estado es una distribución de amplitudes complejas, cuyo valor absoluto es la distribución de probabilidades, y la interferencia entre las amplitudes da lugar a los efectos mas espectaculares de la mecánica cuántica (por ejemplo el experimento de Young con intensidades ultra-bajas de luz).

-->Les recuerdo tambien que a Borges como a los físicos les gustan mucho las simétrias. A Borges como a la realidad, le gustan las leves anacronísmos, y en eso Borges anticipa la cuestión de la posible violación de causalidad por la Mecánica Cuántica: la paradoja de Einstein, Podolsky y Rosen y el corespondiente gedankenexperimento se describió solo en los 1950s.

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