EL PENSAMIENTO HUMANO y REGLAS DE LA FISICA CUANTICA5 septiembre 2011. La falta de claridad y la lgica extraa de la forma en como las partculas se comportan se aplica sorprendentemente bien a la forma en que somos y pensamos los seres humanos. El mundo cuntico desafa las reglas de la lgica ordinaria. Las partculas habitualmente ocupan dos o ms lugares al mismo tiempo, y ni siquiera tienen propiedades bien definidas, hasta que se miden. Todo es extrao, pero cierto la teora cuntica es la teora cientfica ms exacta en las pruebas y sus matemticas se adapta perfectamente a las rarezas del mundo atmico.Sin embargo, las matemticas realmente valen por s mismas, independiente de la teora. De hecho, gran parte de ella se invent mucho antes de que existiera la teora cuntica, sobre todo por el matemtico alemn David Hilbert. Ahora, est comenzando a parecer como si se podra aplicar a mucho ms que a la fsica cuntica, y posiblemente incluso a la forma de pensar de los seres humanos.El pensamiento humano, lo que ya muchos de nosotros sabemos, a menudo no respeta los principios de la lgica clsica. Cometemos errores sistemticos en el razonamiento de probabilidades, por ejemplo. El Fsico Aerts Diederik de la Universidad Libre de Bruselas, Blgica , ha demostrado que estos errores realmente tienen sentido dentro de una lgica ms amplia basada en las matemticas cunticas.La misma lgica parece encajar de manera natural con el nmero de personas vinculadas a conceptos similares, a menudo sobre la base de asociaciones libres y las fronteras borrosas. Esto significa que los algoritmos de bsqueda basados en la lgica cuntica podran descubrir significados en las masas de texto de manera ms eficiente que los algoritmos clsicos.Puede sonar absurdo imaginar que las matemticas de la teora cuntica tiene algo que decir sobre la naturaleza del pensamiento humano. Esto no quiere decir que hay algo cuntico sobre todo lo que ocurre en el cerebro, slo que el cuanto en las matemticas realmente no es una propiedad unicamente de la fsica, y resulta ser mejor que las matemticas clsicas en la captura de las formas difusas y flexibles que los humanos usan en sus ideas.Las personas siguen a menudo una forma diferente de pensar que la dictada por la lgica clsica, dice Aerts. Las matemticas de la teora cuntica resulta ms adecuadas para describir el pensamiento humano bastante bien.Es un hallazgo que ha iniciado una floreciente campo conocido como la interaccin cuntica, que explora cmo la teora cuntica puede ser til en reas que no tienen nada que ver con la fsica, que van desde el lenguaje humano y el conocimiento de la biologa y la economa. Y ya est dibujando a los investigadores en las principales conferencias .Una cosa que distingue a la cuntica de la fsica clsica son las probabilidades de accin. Supongamos, por ejemplo, que algunas partculas de aerosol atraviezan una pantalla con dos rendijas en ella, y se analizan los resultados producidos detrs en la pared. Cerca de la hendidura B, las partculas pasan por ah dibujando un patrn detrs de l. Un patrn similar se forma detrs de hendidura B. Pero al mantener las dos hendiduras A y B abiertas se espera resultados coherentes con la probabilidad como la fsica ordinaria y la lgica lo sugiere y que debe ser la suma de estos dos modelos de componentes.Pero el mundo cuntico no obedece a ello. Cuando los electrones o fotones en un rayo pasan a travs de las rendijas, se comportan como ondas y producen un patrn de interferencia en la pared. El patrn con la rendija B abierta ya no es la suma de los dos patrones con A o B abiertos, sino algo completamente diferente uno que vara en franjas claras y oscuras.Estos efectos de interferencia se encuentran en el corazn de muchos fenmenos cunticos, y encuentran una descripcin natural en las matemticas de Hilbert. Pero el fenmeno puede ir mucho ms all de la fsica, y un ejemplo de esto es la violacin de lo que los lgicos llaman el principio de algo seguro. Esta es la idea subtyacente de si usted prefiere una accin u otra en una situacin caf o t en una posible situacin A, por ejemplo, cuando es antes del medioda y prefiere lo mismo en la situacin opuesta el caf o el t en la situacin B, cuando es despus del medioda entonces usted debe tener la misma preferencia cuando no se conoce la situacin, es decir, caf, o el t, cuando no sabes qu hora es.Sorprendentemente, la gente no respeta esta regla. En la dcada de 1990, por ejemplo, los psiclogos Amos Tversky y Eldar Shafir de la Universidad de Princeton pusieron a prueba la idea en un experimento de juego simple. A unos jugadores les dijeron que tenan la misma probabilidad de ganar o perder $ 200 $ 100, y se les pidi eligieran si deseaban o no jugar el juego una segunda vez. Cuando se les dijo que haban ganado la primera apuesta (situacin A), el 69 por ciento de los participantes optaron por volver a jugar. Si se les dijo que haban perdido (situacin B), slo el 59 por ciento quera volver a jugar. Eso no es sorprendente. Pero cuando no se les inform sobre los resultados de la primera apuesta (situacin A o B), slo el 36 por ciento quera volver a jugar.La lgica clsica exigira que la probabilidad de la tercera posibilidad es igual al promedio de los dos primeras, pero no es as. Como en el experimento de la doble rendija, la presencia simultnea de dos partes, A y B, parece conducir a algn tipo de interferencia extraa que arruina las probabilidades clsicas.Otros experimentos muestran rarezas similares. Suponga que le pregunta a la gente sobre donde colocar varios objetos, como un cenicero, una pintura y un lavabo, en una de dos categoras: muebles para el hogar y muebles. A continuacin, les preguntar si estos objetos pertenecen a los muebles para el hogar o muebles en una categora combinada. Obviamente, si el cenicero o pintura pertenece en muebles para el hogar, entonces sin duda pertenecen a la categora ms grande, ms incluyente combinada. Sin embargo, muchos experimentos en los ltimos dos decenios han confirmado lo que los psiclogos llaman el efecto de separacin que la gente suele poner las cosas en la primera categora, pero no en una ms amplia. Una vez ms, las dos posibilidades que figuran al mismo tiempo llevan a resultados extraos.Estos experimentos demuestran que las personas no son lgicas, por lo menos para los estndares clsicos. Pero la teora cuntica, Aerts argumenta, ofrece ricas posibilidades lgicas. Por ejemplo, dos eventos cunticos, A y B, son descritos por las amplitudes de probabilidad de los llamados, alfa y beta. Para calcular la probabilidad de que ocurran, debe obtener el cuadrado de alfa y la amplitud del mismo modo para calcular la probabilidad de que ocurra B. Por que A o B puedan suceder, la amplitud de probabilidad es alfa y beta. Cuando en esta plaza para trabajar la probabilidad, se obtiene la probabilidad de que A (alfa cuadrados), adems de la de B (al cuadrado beta) se obtiene una cantidad adicional un trmino de interferencia, que podra ser positivo o negativo.Este trmino de interferencia hace que la lgica cuntica sea ms flexible. De hecho, Aerts ha demostrado que los resultados que demuestran el efecto de separacin en forma natural en un modelo en el que la interferencia cuntica puede desempear un papel. La forma en que viola el principio de lo que puede ser igualmente se explica con la interferencia cuntica, segn el economista Jernimo Busemeyer de la Universidad de Indiana en Bloomington y el psiclogo Manuel Pothos de la Universidad de Gales, en Swansea . Las probabilidades cunticas tienen el potencial de proporcionar un mejor marco para el modelado de la toma de decisiones humanas, dice Busemeyer.Los enlaces extraos van ms all de la probabilidad, Aerts argumenta, al reino de la incertidumbre cuntica. Un aspecto de esto es que las propiedades de partculas como los electrones no existen hasta que se miden. El experimento de realizar la medicin determina qu propiedades un electrn puede tener.La Matemtica de Hilbert que incluye este efecto representa el estado cuntico de un electrn por un vector de estado llamada una especie de flechas existentes en un resumen, de alta dimensin del espacio conocido como espacio de Hilbert. Un experimento puede cambiar la flecha de vector de estado, proyectndola en una sola direccin en el espacio. Esto se conoce como la contextualidad y representa cmo el contexto de un experimento de cambios especficos en las posibles propiedades de los electrones que se miden.El significado de las palabras, tambin cambia de acuerdo a su contexto, dar un lenguaje quantum se siente. Por ejemplo, se podra pensar que si una cosa, X, es tambin una Y, entonces una X alta tambin sera una Y alta un gran roble es un rbol muy alto, por ejemplo. Pero eso no es siempre el caso. Un chihuahua es un perro, un chihuahua de altura, pero no es un perro alto, el significado altocambia en virtud de la palabra a su lado. Del mismo modo, la forma en que rojo se define depende de si se trata de vino tinto, pelo rojo, ojos rojos o tierra roja. La estructura del conocimiento conceptual humano es cuntica, porque el contexto juega un papel fundamental, dice Aerts.Estas similitudes peculiares tambin se aplican a los motores de bsqueda para recuperar informacin. Alrededor de hace una dcada, el cientfico de computacin Domingo Widdows, ahora en Google de Investigacin en Pittsburgh , Pennsylvania, y Keith van Rijsbergen de la Universidad de Glasgow, Reino Unido, se dieron cuenta de que las matemticas con las que se haban estado construyendo los motores de bsqueda es esencialmente el mismo que el de la teora de la fsica cuntica.Saltos cunticosNo pas mucho tiempo para ellos encontrar que estaban en algo. Un desafo urgente es lograr que las computadoras encuentren el significado de los datos en la mayor parte de la misma manera que la gente lo hace, dice Widdows. Si quieres investigar un tema como la historia de las rocas con la geofsica y la formacin de las rocas en mente, usted no quiere un motor de bsqueda que le arroje millones de pginas en la msica rock.Un enfoque consistira en incluir -canciones en los trminos de bsqueda con el fin de retirar las pginas que mencionan a canciones. Esto se llama negacin y se basa en la lgica clsica. Aunque sera una mejora, todava se encuentra gran cantidad de pginas sobre la msica rock que no pasan a hablar de las canciones de la palabra.Widdows ha encontrado que una negacin basada en la lgica cuntica funciona mucho mejor. La interpretacin de No en el sentido cuntico significa tomar canciones como una flecha en un espacio de Hilbert multidimensional llamado espacio semntico, donde las palabras con el mismo significado se agrupan. La Negacin significa la eliminacin de las pginas de bsqueda que no comparten ningn componente en comn con este vector, que incluyen pginas con palabras como la msica, la guitarra, Hendrix, etc. Como resultado, la bsqueda se vuelve mucho ms especfica a lo que el usuario realmente desea.Parece que funciona, ya que se ajusta ms a la gente que a menudo usan el razonamiento vago en la bsqueda de informacin, dice Widdows. A menudo se basan en corazonadas, y tradicionalmente, las computadoras son muy malas en presentimientos. Esto es slo en los modelos cunticos de inspiracin para generar nuevas ideas.El trabajo est siendo utilizado para crear formas completamente nuevas de recuperacin de informacin. Widdows, que trabaja con Trevor Cohen de la Universidad de Texas en Houston, y otros, ha demostrado que las operaciones cunticas en semntica de los espacios de Hilbert son un medio poderoso de encontrar asociaciones entre conceptos no reconocidos previamente. Esto puede incluso ofrecer un camino hacia las computadoras que sean realmente capaces de descubrir las cosas por s mismas .Para demostrar cmo podra funcionar, los investigadores comenzaron con 20 millones de conjuntos de trminos denominados objeto-objeto-trillizos, que Thomas Rindflesch de los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, Maryland , antes haba extrado de una base de datos de citas de revistas biomdicas . Estos tros estn formados por pares de trminos mdicos que aparecen con frecuencia en las revistas cientficas, tales como la protena beta-amiloide y la enfermedad de Alzheimer, vinculado por cualquier verbo que significa asociado con.Luego, los investigadores crearon un espacio multi-dimensional de Hilbert con vectores de estado que representan los trillizos y las matemticas aplicadas en cuntica para encontrar otros vectores de estado que, en trminos generales, apuntan en la misma direccin. Estos vectores de nuevo estado representan trillizos potencialmente significativos en realidad no en la lista original. Su enfoque hace saltos lgicos o hiptesis informando sobre pares de trminos, que estn fuera del mbito de la lgica clsica, pero parece una probable vas prometedora para un estudio adicional. Estamos con el objetivo de aumentar en los cientficos las asociaciones mentales propias de las asociaciones que se han aprendido de forma automtica a partir de la literatura biomdica, dice Cohen.l y sus colegas le preguntaron a los investigadores mdicos sobre utilizar el mtodo para generar hiptesis y de las asociaciones ms all de lo que podran, llegar por su cuenta. Uno de ellos, el bilogo molecular Graham Kerr Whitfield de la Universidad de Arizona en Phoenix , las utiliza para explorar la biologa del receptor de la vitamina D y su papel en la patognesis del cncer. Se sugiere un posible vnculo entre un gen llamado ncor-1 y el receptor de la vitamina D, algo totalmente inesperado para Kerr Whitfield, pero ahora el se encuentra en el centro de experimentos en su laboratorio.Sin embargo, una gran pregunta sigue vigente: por qu la lgica cuntica es adecuada para describir el comportamiento humano? Peter Bruza en Queensland University of Technology en Brisbane, Australia, sugiere que la razn tiene que ver con el hecho de que nuestro cerebro finito puede ser abrumado por la complejidad del medio ambiente an cuando se tengan que tomar medidas a largo plazo antes de que pueda calcular su camino a la certeza exigida por la lgica clsica.Lgica cuntica puede ser ms adecuado para la toma de decisiones que funcionan bastante bien, incluso si no son lgicamente impecables. Las restricciones que nos enfrentamos a menudo son el enemigo natural para obtener respuestas precisas y totalmente justificadas, dice Bruza.Esta idea encaja con la opinin de algunos psiclogos, que sostienen que la lgica clsica estricta slo desempea un pequeo papel en la mente humana. El Psiclogo cognitivo Peter Gardenfors de la Universidad de Lund en Suecia, por ejemplo, sostiene que gran parte de nuestro pensamiento opera en un nivel en gran parte inconsciente, donde el pensamiento sigue una lgica menos restrictivas y formas sueltas asociaciones entre conceptos.Aerts est de acuerdo. Parece que estamos de verdad en algo muy profundo que todava no comprendemos totalmente. Esto no quiere decir que el cerebro humano o la conciencia tiene nada que ver con la fsica cuntica, slo que el lenguaje matemtico de la teora cuntica es apropiado para la descripcin de la toma de decisiones humanas.Tal vez slo los seres humanos, con nuestras mentes aparentemente ilgicas, somos los nicos capaces de descubrir y comprender la teora cuntica. Ser humano es ser cuntico.FUENTE: Traducido con pequeas adptaciones de un escrito deMark Buchanan, un escritor de ciencia en el Reino Unido. Publicado en Newscientist