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Física Cuántica: Fantasía

Entrevista (Parte 1 de 2) de Objetivismo Internacional a Juan Manuel Muñoz, aclarando uno de los campos de la ciencia moderna más confusos para el hombre de la calle.

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Objetivismo Internacional: ¿Qué es la física cuántica? y ¿por qué causa tanto revuelo?

Juan Manuel Muñoz: Pues empezó así: En los últimos años del siglo XIX y los primeros del XX se descubrieron varios fenómenos, relacionados siempre con lo microscópico, con lo muy pequeño, que parecían sugerir un conjunto de leyes naturales cualitativamente diferentes a las leyes de lo macroscópico. El desarrollo posterior que buscó abarcar y describir esos fenómenos dio lugar a la «teoría cuántica» o, más generalmente, a la “física cuántica”; se usa normalmente la palabra «física» porque hay diversas ramas de la física con su versión cuántica: mecánica cuántica, física estadística cuántica, electrodinámica cuántica… Todos esos campos tienen aplicación en medidas iguales o inferiores a una millonésima de milímetro.

Desde un punto de vista técnico, la forma de trabajar en cuántica es bastante diferente a la clásica, porque aparecen una serie de fenómenos muy generales que afectan a todas las ramas a la vez, y lo hacen drásticamente. Eso nunca había pasado antes: que todas nuestras teorías encontrasen, en el mismo punto, un límite a su aplicación. Algo interesante debe estar ocurriendo para que todo cambie, y además, ese cambio es lo bastante sonado como para que interpretar lo que ocurre en cuántica haya demostrado ser una labor formidable. Todo eso ha generado muchas interpretaciones arbitrarias que le han sido presentadas al público general como verdades demostradas que desafían el sentido común y que, por consiguiente, levantan polémica.


OI: Y al ser supuestamente «verdades demostradas que desafían el sentido común», por eso tienen que ver con filosofía.

JMM: Exactamente. Hay una enorme diferencia entre: 1) la interpretación que tienen habitualmente los principios de la cuántica en el contexto técnico/profesional; y 2) las interpretaciones fantasiosas que algunos físicos decidieron divulgar hacia el público general y que, con el tiempo, van arraigando en la cultura popular hasta ser consideradas “hechos demostrados que todos los físicos conocen y aceptan”, lo cual es completamente falso.

Estas últimas interpretaciones contradicen directamente los principios metafísicos o las observaciones directas, causando polémica entre el público no especializado.


OI: Muy buena aclaración. ¿Qué temas en concreto son los más polémicos, los que han pasado a formar parte de la «cultura popular»? Si te parece bien, explica primero la versión “divulgativa” o “popular”, la que tal vez les sea familiar a algunos lectores, y luego puedes explicar algo sobre su contexto técnico.

JMM: Eso es exactamente lo que iba a hacer. Pues aquí tienes algunas afirmaciones que oímos en la cultura popular hoy día, cosas que la gente se «cree», o que por lo menos acepta como posibilidades a considerar, sin saber qué hacer con ellas:

– es posible que un objeto esté en dos sitios a la vez, o actuando simultáneamente de dos formas opuestas (lo que llaman «superposición de estados»);

– la naturaleza de los objetos microscópicos tiene aspectos contradictorios (dualidad onda-corpúsculo y onda-partícula);

– el universo contiene un azar fundamental que viola la causalidad (la famosa expresión de Einstein “Dios no juega a los dados con el universo” hace referencia a eso);

– la realidad no tiene una naturaleza bien definida hasta que la observamos (asociándolo erróneamente al “principio de indeterminación” o “principio de incertidumbre” de Heisenberg);

– la observación es capaz de afectar a la realidad observada;

– es posible traer materia a la existencia, o sea, crearla de la nada, o hacer que deje de existir, debido a la energía que contiene la nada (teoría cuántica de campos);

– es posible que dos objetos se influyan mutuamente al instante y a distancias arbitrarias, debido a una conexión misteriosa entre ellos (entrelazamiento cuántico);

– es posible teletransportar partículas (teletransporte cuántico).


OI: OK. Casi todo el mundo ha oído hablar de alguna de esas teorías. ¿Puedes profundizar un poco más en cada una de ellas?

JMM: Sí, claro. Recordemos que estamos hablando de la versión “popular” de esos temas.

En primer lugar, tenemos la superposición de estados. Se dice que la materia está en dos situaciones físicas distintas al mismo tiempo; pero lo cierto es que, en mecánica cuántica, jamás detectamos esos supuestos comportamientos contradictorios. De hecho, uno de los postulados fundamentales de la mecánica cuántica es: el resultado de lo que medimos es un único valor de entre un conjunto de valores que físicamente pueden resultar. La «superposición» es la descripción matemática del sistema físico en el tiempo entre dos mediciones, que especifica los posibles resultados en una medición futura; pero esa descripción matemática no implica ninguna interpretación física. Hay agujeros que se describen como siendo materiales; lugares sin electrones que se describen como siendo cargas positivas, temperaturas que se comportan como “fuerzas”; luz en el vacío que se propaga como si estuviese inmersa en un medio material con ciertas propiedades eléctricas; sistemas magnéticos que se comportan como si su temperatura absoluta fuese negativa; imanes que se comportan como circuitos eléctricos o como los inexistentes “monopolos magnéticos”; y un larguísimo etcétera. Todas ellas son analogías que reflejan alguna propiedad de semejanza en la descripción matemática de situaciones físicas diferentes, pero que no dicen nada sobre la explicación causal correcta del fenómeno (¡el agujero sigue sin ser un material!). Por ello, toda interpretación extraída de estas analogías es arbitraria hasta que se investiguen suficientemente los detalles cualitativos del fenómeno, algo que casi no se hace actualmente, sobre todo en mecánica cuántica.


OI: Entiendo. Y si en algún momento esos detalles cualitativos del fenómeno de hecho se investigan, no podrán contradecir las leyes de la lógica ni de la metafísica.

JMM: Exactamente. Las contradicciones no existen.

Luego tenemos la dualidad onda-corpúsculo. (Un corpúsculo es una entidad muy pequeña). Al igual que con la superposición de estados, es falso que en mecánica cuántica las partículas presenten estas dos naturalezas a la vez. En primer lugar, una onda no es un tipo de entidad material, sino una forma de movimiento; además, las supuestas “ondas” en mecánica cuántica no son tales matemáticamente hablando, aunque el término se mantiene como un anacronismo que data de los primeros años de desarrollo de la mecánica cuántica. Desde el punto de vista físico, esa “dualidad” aparece en la forma de moverse una partícula, o en cómo describimos ese movimiento, pero no en su naturaleza. Algunos problemas se resuelven con una descripción corpuscular, y otros con una descripción “ondulatoria”. Pero, al igual que en la superposición de estados, eso no indica nada sobre la realidad de las partículas.


OI: Ya estoy viendo surgir un cierto patrón en cuanto al enfoque «popular». ¿Cuál es la siguiente teoría?

JMM: La siguiente es el supuesto “azar” intrínseco a la naturaleza, algo que tampoco tiene fundamento. Es cierto que no podemos predecir el resultado de un experimento en cuántica más allá de saber con qué probabilidad puede ocurrir cada una de las posibilidades físicamente disponibles. Pero eso también pasa en el lanzamiento al aire de una moneda. En cambio, los físicos que quisieron interpretar arbitrariamente la mecánica cuántica prefirieron ignorar otros casos de azar, de los cuales tampoco se puede decir mucho sobre el proceso exacto que lleva a su resultado, aunque tales experimentos tampoco arrojen dudas sobre la causalidad.

Otro principio mal representado afirma que la realidad no está definida hasta que la observamos. Como ya he dicho, queda explícito en los postulados de la mecánica cuántica que la teoría no afirma nada sobre la naturaleza de la entidad antes de medirla. Decir que no tiene naturaleza definida sería afirmar algo sobre ella, lo cual es ciertamente una mala interpretación. Además, esta idea no tiene nada que ver con el verdadero principio de indeterminación, que describe una cierta limitación física a la hora de dejar fijados ciertos pares de magnitudes físicas, de tal manera que uno no puede evitar afectar al valor de ciertas magnitudes al medir otras.


OI: Es curioso, parecen hacerlo a propósito. Llegan a conclusiones totalmente absurdas y se quedan tan tranquilos. En vez de cuestionarlas, nos piden que seamos nosotros quienes cuestionemos nuestras premisas metafísicas.

JMM: Eso mismo. Y en una línea similar al punto anterior, se cree que la observación influye sobre la realidad. El concepto mal definido aquí es el de “observación”. En mecánica cuántica, “observar” una magnitud de una partícula consiste en medir su valor. Casi me da vergüenza tener que decir esto, pero no tiene nada que ver con que nosotros, como seres conscientes, tengamos nuestra mirada dirigida a un objeto cuántico, o que nuestra mente esté procesando la información: lo que importa es que medir una magnitud involucra, de un modo u otro, interactuar con la entidad mediante el instrumento de medida. Estas entidades son las más pequeñas existentes, de forma que cualquier interacción con ellas es, como poco, comparable en intensidad a la energía de movimiento en el instante de ser medidas. Es fácil entender por qué esto no ocurre a nuestra escala. Imagina que quieres medir la longitud de una mesa; para ello tienes que ponerla en contacto con una regla de medir, pero no hay problema porque la presión de la regla sobre la mesa es totalmente insuficiente como para deformar la mesa y afectar a la medida. En cambio, para observar un electrón, necesitamos captar luz proveniente de éste, y para ello es necesario hacerlo colisionar con fotones de energía similar a la del movimiento del electrón, y que los re-emitan. Todo proceso de medida involucra un cierto encuentro entre la entidad medida y el sistema de observación, y a escala cuántica este último puede perturbar significativamente el sistema (y, como resultado, las partículas medidas se comportan diferente de las no medidas). El principio de indeterminación nos permite conocer el grado mínimo de influencia sobre el valor de una magnitud que tendrá el acto de medir otra concreta.


OI: De la forma como lo explicas no veo problema ninguno. Pero ciertamente el aceptar este punto es confundir la existencia con la consciencia, y asumir que la segunda puede influenciar a la primera. Es casi, casi, aceptar la primacía de la consciencia. ¿Cuál es la próxima teoría «popular»?

JMM: Pues hablemos del vacío cuántico. Mira, nadie que sea realmente honesto en física moderna (y ni siquiera muchos de los deshonestos) piensa que el vacío esté vacío. Lo llaman así por tradición, pero cuando descubrieron algunos fenómenos relativos a la energía del vacío y la creación de partículas aceptaron que el vacío estaba lleno de un mar de partículas que no se detectan en condiciones normales. Así, lo que detectamos son fenómenos esporádicos de acumulación de esas partículas en un punto (fluctuaciones del campo de “vacío”). La interpretación anti-metafísica de esta teoría cuántica de campos (o teoría de campos cuánticos) sí que se mantiene en el ámbito de la física técnica. Esa interpretación dice que las partículas del campo no son siempre las mismas: están siendo creadas de la nada y devueltas a la no-existencia constantemente, manteniendo en promedio su número y energía total. Aunque algunos físicos crean en ella, esta interpretación no es menos arbitraria que las demás, y ni las evidencias experimentales (que siempre miden valores concretos y reales), ni la teoría matemática (que no garantiza nada sobre la explicación cualitativa), ni los principios de una filosofía racional, arrojan luz sobre esa interpretación.


OI: Muy interesante. Se pueden ver los pasos que hacen que mentes científicas rechacen sus propios fundamentos científicos y se vayan tornando cada vez más irracionales.

JMM: Es eso, digamos que han perdido el contexto filosófico sobre el que apoyarse, y ahora se tragan cualquier cosa.

Te comentaré un par más. Del entrelazamiento de estados (una tecnología desarrollada en el marco de las leyes cuánticas) se puede decir bastante. En esencia, consiste en influir sobre dos partículas de tal forma que sus comportamientos futuros queden correlacionados; obtener información sobre una de las partículas influye de inmediato en la información poseída sobre la otra. Una consecuencia de esto es una aparente influencia instantánea entre las dos partículas, provocada por el hecho de que la información nueva sobre una también actualiza la información sobre la otra. Se han realizado muchos experimentos al respecto, y muchos de ellos sorprenden por sus resultados. Esto no es nuevo en ciencia; significa que todavía no hemos comprendido algo. En cambio, la actitud epistemológica correcta (y honesta) cuando uno no ha comprendido algo es no defender ninguna posible explicación hasta saber un mínimo al respecto; y en este caso no sabemos nada en absoluto. Por este motivo, decantarse por una interpretación al respecto es, por ahora, una decisión arbitraria. Además, la interpretación de que existe una influencia mística entre dos partículas, sin que medie ninguna fuerza ni acción entre ellas (es decir, de forma a-causal) no es una mera arbitrariedad: es una contradicción manifiesta con todo nuestro contexto de conocimiento.

Finalmente, en cuanto al teletransporte de partículas poco hay que decir: ni se ha conseguido, ni los intentos actuales apuntan hacia ello. Lo que se pretende “teletransportar” es el estado de unas partículas, que podría definirse como “el perfil de movimiento” que sigue la partícula. En cuanto al éxito… pues han tenido éxito en transportar información (con la inestimable ayuda de un soporte material), pero ni han intentado, ni conseguirán, teletransportarla. En términos más exactos: se ha usado entrelazamiento, pero éste requiere de un medio material para transportar la información codificada en el estado de una partícula hacia otra (replicando el estado inicial y, con ello, la información en él contenida).


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Juan Manuel Muñoz es Físico, colaborador de Objetivismo Internacional, y co-traductor del libro El Salto Lógico: La Inducción en Física.

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