Esta es una muy buena pregunta, y llega directamente al corazón de una de las preguntas más importantes de la física actual. Sin embargo, para aquellos que toman en serio su teoría de campo cuántico, aquellos que creen que el mundo está hecho de campos y solo campos, la respuesta es simple. Es “colapso cuántico”.
Sí, las ecuaciones de QFT son relativistamente invariantes, pero solo te llevan hasta cierto punto. No describen cómo un trozo (cuántico) de campo deposita su energía en un átomo absorbente y luego desaparece. De hecho, las interacciones no describen ninguna interacción en la cual la energía o el momento se transfieren a otro cuerpo, y sin embargo sabemos que sucede. Incluso si se crean dos cuantos juntos de tal manera que sus propiedades estén vinculadas (enredadas), entonces si una colapsa, también debe hacerlo la otra. Esta no es la primera vez en física cuando sabemos que algo sucede pero no tenemos una teoría para describirlo.
Lo preocupante del colapso cuántico, como lo indica la pregunta, es que no es local (es decir, “más rápido que la luz”). Cuando un átomo absorbe un campo cuántico extendido, todo el cuántico desaparece instantáneamente, sin importar cuán extendido sea, y toda su energía se deposita en el átomo. Hay un gran “silbido” y el cuanto desaparece, como un elefante que desaparece del escenario de un mago.
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Esto es especialmente preocupante cuando ocurre con dos cuantos “enredados”. Sin embargo, el colapso cuántico se deriva necesariamente de la idea central de QFT: que cada cuanto (o par de cuantos) actúa como un cuerpo autónomo e independiente. Para citar de mi libro (ver quantum-field-theory.net):
La no localidad es un hecho. Se ha documentado experimentalmente y no genera paradojas ni inconsistencias. De hecho, es necesario si los cuantos deben actuar como unidades indivisibles. Incluso aquellos que creen en las partículas como la realidad última reconocen que algo sucede de manera no local.
Einstein argumentó con vehemencia contra la idea de no localidad, alegando que violaba un resultado de su Principio de Relatividad: que nada se puede transmitir más rápido que la velocidad de la luz. Ahora, el postulado de Einstein (que debemos recordar fue solo una suposición) es realmente válido en relación con la evolución y propagación de campos como se describe en las ecuaciones de campo. Sin embargo, el colapso cuántico no se describe en las ecuaciones de campo, por lo que no hay razón para esperar o insistir en que caiga en el dominio del postulado de Einstein.
El colapso cuántico puede no ser lo que esperábamos, pero tampoco esperábamos que la Tierra fuera redonda, que la Tierra orbita alrededor del sol, y que la materia está hecha de átomos. Así como llegamos a aceptar esas ideas, podemos aprender a vivir con la no localidad del colapso cuántico.