FAQ:Física Post-Cuántica, el elixir de la New Age
La mecánica cuántica es más que una teoría: es el leguaje en que se expresa la Naturaleza cuando le preguntamos por sus procesos más elementales, por sus componentes más simples, por sus leyes más profundas. Cuando estudiamos el comportamiento de los fotones, los electrones, los quarks, los átomos, etc.,vemos enseguida que lo hacen de manera que nada tiene que ver con lo que entendemos como mundo macroscópico, como el medio ambiente que nos rodea y en el que nos movemos a diario; sin embargo, todas las partículas que hemos mencionado se comportan de la misma forma, de igual manera: "a la cuántica".
Con la mecánica cuántica como base, hemos sido capaces de formular un gran número de teorías que nos ha permitido un conocimiento cada vez más profundo y preciso del mundo; de las tecnologías fruto de esos saberes, hemos sacado tanto provecho que algunos expertos en macroeconomía cifran en el 20% de la suma total de los productos nacionales brutos de los países desarrollados, la contribución de las industrias que se basan en dichas tecnologías.
Frente a esta realidad, y basándose más en lo que desconocemos que en lo que sabemos con certeza, existen hoy muchos intérpretes de esta extraordinaria creación de la racionalidad humana que intentan darle la vuelta y usarla, con extrapolaciones injustificadas, para fundamentar creencias tales como el poder de la mente sobre la materia, de forma que es aquella, la mente, la que crea la realidad; la parapsicología y demás fenómenos llamados paranormales. En particular, en la literatura de la New Age aparece frecuentemente la palabra cuántica: medicina cuántica, percepción cuántica, consciencia cuántica, espiritualidad cuántica, etc., como si lo cuántico fuese una versión moderna del viejo elixir mágico y de múltiples usos, que lo mismo servía para un roto que para un descosido. ¿Cómo es posible que una ciencia que nos ha dado, entre otras, una teoría sobre la interacción de la luz y la materia, la electrodinámica cuántica, cuyos resultados muestran un extraordinario y asombroso acuerdo con la realidad experimental, cómo es posible, repetimos, que se preste a tanta pseudociencia e irracionalismo, a tanto misticismo cursi y de colorido orientalista?
EL "COLAPSO DE LA FUNCIÓN DE ONDA": DEL INDETERMINISMO CUÁNTICO A LA
REALIDAD CLÁSICA
La razón está en las varias interpretaciones posibles de determinados aspectos fundamentales y básicos de la teoría cuántica, así como en nuestro conocimiento parcial de ciertos mecanismos complejos como son el paso del mundo cuántico al de nuestra realidad cotidiana (que llamaremos mundo clásico). Cuando, cómo y por qué un conjunto de partículas, como son los átomos de una piedra o del planeta Marte, dejan de comportarse "a la cuántica" y se convierten en un objeto clásico (que sigue las leyes de la mecánica clásica, relativista o newtoniana, según los casos), es una de las preguntas que aún espera una respuesta precisa.
Sin embargo, la mayoría de los físicos, incluyendo algunos que apoyan una interpretación mística ontológica para la mecánica cuántica, recurren a las mismas fórmulas matemáticas y a su interpretación, según la escuela de Bohr (o de Copenhague ), a la hora de obtener resultados que se puedan usar con fines prácticos o tecnológicos, o para contrastarlos con la realidad experimental. La escuela tradicional de Bohr no hace mención alguna a la consciencia, limitándose a cosas tan materiales y racionales como qué se puede medir de un sistema cuántico con un determinado aparato de medida
macroscópico (y por tanto, de comportamiento "clásico" ), y qué predicciones se pueden hacer de los resultados estadísticos de las mediciones ( el llamado "problema de la medida", ya tratado magistralmente por von Neumann, en 1932).
Si bien, como queda dicho más arriba, existe acuerdo generalizado en la interpretación de los resultados, no sucede lo mismo con la interpretación del hecho de la propia medida, esto es, de cómo el sistema cuántico deja de serlo y nos ofrece un resultado concreto para la variable ( energía, momento, posición, momento magnético, espín, etc. ) objeto de la medida. Y es que un sistema cuántico se caracteriza por ser una superposición (llamada coherente ) de estados que corresponden a los distintos valores permitidos de las variables o magnitudes a medir; esta superposición de estados se expresa matemáticamente mediante una función de onda, que según la opinión de Bohr y de la mayoría de los físicos, contiene toda la información que podemos obtener de dicho sistema cuántico en su estado de superposición coherente. Este hecho se expresa también diciendo que los objetos, a escala cuántica, muestran un doble comportamiento de onda y partícula, la llamada "dualidad onda-partícula"; actualmente se tiende a considerar de naturaleza corpuscular los cuantos de los distintos campos en interacción ( electromagnética, gravitatorio, electrónico, etc. ), siendo su aparente comportamiento ondulatorio resultado de la necesaria descripción de los fenómenos cuánticos mediante la correspondiente función de onda. Como ejemplo sencillo, vemos que la luz, tantos años contemplada como determinadas oscilaciones del campo electromagnético, se analiza hoy día, a escala cuántica, a partir de sus cuantos o partículas elementales: los fotones.
¿Qué sucede cuando sometemos un sistema cuántico a una observación? Que le forzamos a abandonar su estado de superposición coherente, o como si dijéramos, de ambigüedad, y a elegir un estado caracterizado por el valor de una o varias (siempre que sus medidas sea compatibles, esto es, que se puedan hacer simultáneamente; esto es consecuencia del principio de indeterminación de Heisenberg) de las variables o magnitudes que estamos midiendo. Este proceso se llama "colapso de la función de onda" o decoherencia de los estados cuánticos.
Este proceso lo interpretan algunos como ejemplo claro de que es la mente, la consciencia del observador, al elegir qué y cómo medir u observar, el que efectivamente crea la realidad, ya que antes de esa decisión consciente, el sistema cuántico no estaba determinado y era una ambigua mezcla de posibles resultados; o como si dijéramos, estaba en el "limbo de lo posible" para materializarse en la realidad que le impone la consciencia del observador.
Esta opinión, que no deja de ser una forma curiosa de decir que el experimentador, amén de no poder dejar de interaccionar con lo experimentado, tiene cierto derecho a medir lo que le parece más interesante para su trabajo ( o su "curriculum vitae" ), esta opinión, repito, no se puede extrapolar así como así a sistemas cuánticos más complejos, y menos al universo en general, negando que haya una realidad independiente del observador, observador que para el caso del universo entero, se convierte en una especie de consciencia cósmica de la que nuestra mente forma parte o está ligada a ella de alguna manera. Cuenta Murray Gell-Mann lo difícil que le resultaba a Enrico Fermi y a él mismo creer que la "función de onda de Marte se colapsara", esto es, se llegase a la situación de que dicho planeta siguiese majestuosamente la órbita clásica y determinista de la mecánica newtoniana ( en vez de comportarse como un electrón en un átomo, esto es, ambiguamente, con el indeterminismo de los sistemas cuánticos ), simplemente porque había observadores de Marte.
Hay varias explicaciones, todas ellas compatibles con el estado actual de la teoría y la experimentación, que permiten que los sistemas cuánticos den lugar de forma natural al mundo clásico que llamamos realidad sin necesidad de recurrir a un observador cósmico, a una consciencia universal y mística, que decide cuándo y cómo colapsan las funciones de onda cuánticas.( Hug Everett [1957] propuso que la función de onda no colapsaba en el acto de la medida, sino que seguía la indeterminación sólo que en universos paralelos, cada uno de los cuales correspondería a las distintas medidas posibles de la variable o magnitud objeto de la medida; ni que decir tiene que no hay ninguna prueba de la existencia de universos paralelos, reales pero independientes, en los que se realizan todas las posibilidades de los sistemas cuánticos; lo que no impide que la noción de "universos paralelos" sea una de las preferidas por ciertos intelectuales de la New Age). Volviendo a la pérdida de decoherencia espontánea, esto es, sin necesidad de observadores conscientes, vemos que el medio ambiente ( y se entiende por medio ambiente todo, absolutamente todo lo que puede afectar a un determinado sistema, a un objeto concreto ), al interaccionar con un sistema cuántico, puede ocasionar que éste desprenda información ( por ejemplo, fotones ajenos al sistema cuántico que interfieren con él y salen despedidos portando datos sobre ese suceso ). Esta información, INDEPENDIENTEMENTE que sea o no recogida por un aparato de medida, ES una
medición en el sentido cuántico; se produce, pues, la decoherencia, el colapso de la función de onda, y el sistema cuántico "se define", toma una determinación y, perdiendo todo su misterio, todo su "exotismo cuántico", queda reducido a una parte de la realidad clásica, newtoniana y determinista que nos rodea. De los experimentos que se están realizando ultimamente se desprende:
a) que bastan unas pocas partículas elementales ( generalmente fotones ) representando al ambiente, para que se produzca rápidamente el "colapso de la función de onda".
b) que cuantas más partículas compongan la mezcla coherente de estados cuánticos, más fácil y rápida es la decoherencia, esto es, más rápidamente el sistema tiende a comportarse con la "educación sólida y prosaica" de los sistemas clásicos, lo que entendemos por la "cruda realidad que nos rodea".
c) que las fórmulas y ecuaciones llamadas cuánticas sean, posiblemente, de los conocimientos más hermosos y precisos que tengamos para hablar de y con la Naturaleza.
Es posible entender ahora que algo tan masivo como Marte no puede sino comportarse como un objeto clásico: su órbita es newtoniana y precisa no porque lo estemos observando ( ¿o acaso cree alguien que antes de aparecer en la Tierra observadores conscientes, Marte "saltaba" en torno al Sol como lo hace un electrón alrededor de un núcleo? ), sino porque su tamaño le hace interactuar activamente con su medio ambiente ( fotones de la radiación cósmica de fondo, fotones del Sol, partículas materiales del resto del resto del universo que "bombardean" el planeta, etc. ).
EL GATO DE SCHRODINGER: ENTRE LA VIDA Y LA MUERTE
Formulado por uno de los fundadores de la mecánica cuántica, E.Schrodinger, se trata de uno de los más famosos experimentos mentales sobre los "misterios" de la mecánica cuántica. Schrodinger imaginó una caja cerrada con un gato, un átomo radioactivo, un contador Geiger, un frasco con un gas venenoso y un martillo u otro sistema que, accionado por el contador Geiger, al romper el frasco, origina la muerte del gato.
El átomo radioactivo es un sistema cuántico que resulta de la superposición de dos estados: intacto o desintegrado, habiendo ya irradiado; sólo sabemos si se ha producido o no la desintegración al observar expresamente el estado de dicho átomo. El átomo tiene un 50% de posibilidades de desintegrarse en una hora, y al hacerlo, activa el contador, que a su vez activa el martillo, que rompe el frasco del gas venenoso y... Si la caja está aislada del exterior, y si de verdad creemos que es la consciencia del observador la que crea la realidad, no tenemos más remedio que considerar todo lo que hay dentro de la caja como un sistema cuántico en superposición coherente, lo que necesariamente nos lleva a aceptar que el gato, mientras no miremos dentro, se encuentra en una especie de "tierra de nadie", en un hipotético estado mitad vivo y mitad muerto. No hace falta decir que, estirando un poco el argumento, se llega sin dificultades a los espíritus descarnados, a las experiencias de los que mueren pero que resucitan, a las reencarnaciones, etc.
Hoy, la mayoría de los físicos no ven tal paradoja: el gato actúa como aparato de medida o como medio ambiente y no ha lugar a la superposición coherente de estados gato-vivo/gato-muerto. El gato vivo, por ejemplo, respira, mueve átomos de aire, crea gradientes de temperatura; que deseemos o no observar esta información que escapa a raudales del sistema, no le interesa a la Naturaleza; la interacción entre medio ambiente y sistema se produce y ello basta para que el gato se Schrodinger se comporte como un felino real y espere vivo hasta que abramos la caja o se muera si tiene tan mala fortuna que el átomo se desintegra antes de que termine el macabro experimento. A fin de cuentas, la experiencia, según ha contado un conocido físico, es la misma que si encerramos a un gato en una caja y emprendemos un complicado viaje en el que el gato tiene un 50% de posibilidades de morir accidentalmente. Y aunque tuviésemos que esperar hasta el final del arriesgado viaje para saber la suerte que ha corrido el felino, a nadie se le ocurre pensar en estados superpuestos de vida y muerte sino en que el gato, si tiene mala suerte, morirá en el momento en que se produzca el posible accidente.
La mecánica cuántica es más que una teoría: es el leguaje en que se expresa la Naturaleza cuando le preguntamos por sus procesos más elementales, por sus componentes más simples, por sus leyes más profundas. Cuando estudiamos el comportamiento de los fotones, los electrones, los quarks, los átomos, etc.,vemos enseguida que lo hacen de manera que nada tiene que ver con lo que entendemos como mundo macroscópico, como el medio ambiente que nos rodea y en el que nos movemos a diario; sin embargo, todas las partículas que hemos mencionado se comportan de la misma forma, de igual manera: "a la cuántica".
Con la mecánica cuántica como base, hemos sido capaces de formular un gran número de teorías que nos ha permitido un conocimiento cada vez más profundo y preciso del mundo; de las tecnologías fruto de esos saberes, hemos sacado tanto provecho que algunos expertos en macroeconomía cifran en el 20% de la suma total de los productos nacionales brutos de los países desarrollados, la contribución de las industrias que se basan en dichas tecnologías.
Frente a esta realidad, y basándose más en lo que desconocemos que en lo que sabemos con certeza, existen hoy muchos intérpretes de esta extraordinaria creación de la racionalidad humana que intentan darle la vuelta y usarla, con extrapolaciones injustificadas, para fundamentar creencias tales como el poder de la mente sobre la materia, de forma que es aquella, la mente, la que crea la realidad; la parapsicología y demás fenómenos llamados paranormales. En particular, en la literatura de la New Age aparece frecuentemente la palabra cuántica: medicina cuántica, percepción cuántica, consciencia cuántica, espiritualidad cuántica, etc., como si lo cuántico fuese una versión moderna del viejo elixir mágico y de múltiples usos, que lo mismo servía para un roto que para un descosido. ¿Cómo es posible que una ciencia que nos ha dado, entre otras, una teoría sobre la interacción de la luz y la materia, la electrodinámica cuántica, cuyos resultados muestran un extraordinario y asombroso acuerdo con la realidad experimental, cómo es posible, repetimos, que se preste a tanta pseudociencia e irracionalismo, a tanto misticismo cursi y de colorido orientalista?
EL "COLAPSO DE LA FUNCIÓN DE ONDA": DEL INDETERMINISMO CUÁNTICO A LA
REALIDAD CLÁSICA
La razón está en las varias interpretaciones posibles de determinados aspectos fundamentales y básicos de la teoría cuántica, así como en nuestro conocimiento parcial de ciertos mecanismos complejos como son el paso del mundo cuántico al de nuestra realidad cotidiana (que llamaremos mundo clásico). Cuando, cómo y por qué un conjunto de partículas, como son los átomos de una piedra o del planeta Marte, dejan de comportarse "a la cuántica" y se convierten en un objeto clásico (que sigue las leyes de la mecánica clásica, relativista o newtoniana, según los casos), es una de las preguntas que aún espera una respuesta precisa.
Sin embargo, la mayoría de los físicos, incluyendo algunos que apoyan una interpretación mística ontológica para la mecánica cuántica, recurren a las mismas fórmulas matemáticas y a su interpretación, según la escuela de Bohr (o de Copenhague ), a la hora de obtener resultados que se puedan usar con fines prácticos o tecnológicos, o para contrastarlos con la realidad experimental. La escuela tradicional de Bohr no hace mención alguna a la consciencia, limitándose a cosas tan materiales y racionales como qué se puede medir de un sistema cuántico con un determinado aparato de medida
macroscópico (y por tanto, de comportamiento "clásico" ), y qué predicciones se pueden hacer de los resultados estadísticos de las mediciones ( el llamado "problema de la medida", ya tratado magistralmente por von Neumann, en 1932).
Si bien, como queda dicho más arriba, existe acuerdo generalizado en la interpretación de los resultados, no sucede lo mismo con la interpretación del hecho de la propia medida, esto es, de cómo el sistema cuántico deja de serlo y nos ofrece un resultado concreto para la variable ( energía, momento, posición, momento magnético, espín, etc. ) objeto de la medida. Y es que un sistema cuántico se caracteriza por ser una superposición (llamada coherente ) de estados que corresponden a los distintos valores permitidos de las variables o magnitudes a medir; esta superposición de estados se expresa matemáticamente mediante una función de onda, que según la opinión de Bohr y de la mayoría de los físicos, contiene toda la información que podemos obtener de dicho sistema cuántico en su estado de superposición coherente. Este hecho se expresa también diciendo que los objetos, a escala cuántica, muestran un doble comportamiento de onda y partícula, la llamada "dualidad onda-partícula"; actualmente se tiende a considerar de naturaleza corpuscular los cuantos de los distintos campos en interacción ( electromagnética, gravitatorio, electrónico, etc. ), siendo su aparente comportamiento ondulatorio resultado de la necesaria descripción de los fenómenos cuánticos mediante la correspondiente función de onda. Como ejemplo sencillo, vemos que la luz, tantos años contemplada como determinadas oscilaciones del campo electromagnético, se analiza hoy día, a escala cuántica, a partir de sus cuantos o partículas elementales: los fotones.
¿Qué sucede cuando sometemos un sistema cuántico a una observación? Que le forzamos a abandonar su estado de superposición coherente, o como si dijéramos, de ambigüedad, y a elegir un estado caracterizado por el valor de una o varias (siempre que sus medidas sea compatibles, esto es, que se puedan hacer simultáneamente; esto es consecuencia del principio de indeterminación de Heisenberg) de las variables o magnitudes que estamos midiendo. Este proceso se llama "colapso de la función de onda" o decoherencia de los estados cuánticos.
Este proceso lo interpretan algunos como ejemplo claro de que es la mente, la consciencia del observador, al elegir qué y cómo medir u observar, el que efectivamente crea la realidad, ya que antes de esa decisión consciente, el sistema cuántico no estaba determinado y era una ambigua mezcla de posibles resultados; o como si dijéramos, estaba en el "limbo de lo posible" para materializarse en la realidad que le impone la consciencia del observador.
Esta opinión, que no deja de ser una forma curiosa de decir que el experimentador, amén de no poder dejar de interaccionar con lo experimentado, tiene cierto derecho a medir lo que le parece más interesante para su trabajo ( o su "curriculum vitae" ), esta opinión, repito, no se puede extrapolar así como así a sistemas cuánticos más complejos, y menos al universo en general, negando que haya una realidad independiente del observador, observador que para el caso del universo entero, se convierte en una especie de consciencia cósmica de la que nuestra mente forma parte o está ligada a ella de alguna manera. Cuenta Murray Gell-Mann lo difícil que le resultaba a Enrico Fermi y a él mismo creer que la "función de onda de Marte se colapsara", esto es, se llegase a la situación de que dicho planeta siguiese majestuosamente la órbita clásica y determinista de la mecánica newtoniana ( en vez de comportarse como un electrón en un átomo, esto es, ambiguamente, con el indeterminismo de los sistemas cuánticos ), simplemente porque había observadores de Marte.
Hay varias explicaciones, todas ellas compatibles con el estado actual de la teoría y la experimentación, que permiten que los sistemas cuánticos den lugar de forma natural al mundo clásico que llamamos realidad sin necesidad de recurrir a un observador cósmico, a una consciencia universal y mística, que decide cuándo y cómo colapsan las funciones de onda cuánticas.( Hug Everett [1957] propuso que la función de onda no colapsaba en el acto de la medida, sino que seguía la indeterminación sólo que en universos paralelos, cada uno de los cuales correspondería a las distintas medidas posibles de la variable o magnitud objeto de la medida; ni que decir tiene que no hay ninguna prueba de la existencia de universos paralelos, reales pero independientes, en los que se realizan todas las posibilidades de los sistemas cuánticos; lo que no impide que la noción de "universos paralelos" sea una de las preferidas por ciertos intelectuales de la New Age). Volviendo a la pérdida de decoherencia espontánea, esto es, sin necesidad de observadores conscientes, vemos que el medio ambiente ( y se entiende por medio ambiente todo, absolutamente todo lo que puede afectar a un determinado sistema, a un objeto concreto ), al interaccionar con un sistema cuántico, puede ocasionar que éste desprenda información ( por ejemplo, fotones ajenos al sistema cuántico que interfieren con él y salen despedidos portando datos sobre ese suceso ). Esta información, INDEPENDIENTEMENTE que sea o no recogida por un aparato de medida, ES una
medición en el sentido cuántico; se produce, pues, la decoherencia, el colapso de la función de onda, y el sistema cuántico "se define", toma una determinación y, perdiendo todo su misterio, todo su "exotismo cuántico", queda reducido a una parte de la realidad clásica, newtoniana y determinista que nos rodea. De los experimentos que se están realizando ultimamente se desprende:
a) que bastan unas pocas partículas elementales ( generalmente fotones ) representando al ambiente, para que se produzca rápidamente el "colapso de la función de onda".
b) que cuantas más partículas compongan la mezcla coherente de estados cuánticos, más fácil y rápida es la decoherencia, esto es, más rápidamente el sistema tiende a comportarse con la "educación sólida y prosaica" de los sistemas clásicos, lo que entendemos por la "cruda realidad que nos rodea".
c) que las fórmulas y ecuaciones llamadas cuánticas sean, posiblemente, de los conocimientos más hermosos y precisos que tengamos para hablar de y con la Naturaleza.
Es posible entender ahora que algo tan masivo como Marte no puede sino comportarse como un objeto clásico: su órbita es newtoniana y precisa no porque lo estemos observando ( ¿o acaso cree alguien que antes de aparecer en la Tierra observadores conscientes, Marte "saltaba" en torno al Sol como lo hace un electrón alrededor de un núcleo? ), sino porque su tamaño le hace interactuar activamente con su medio ambiente ( fotones de la radiación cósmica de fondo, fotones del Sol, partículas materiales del resto del resto del universo que "bombardean" el planeta, etc. ).
EL GATO DE SCHRODINGER: ENTRE LA VIDA Y LA MUERTE
Formulado por uno de los fundadores de la mecánica cuántica, E.Schrodinger, se trata de uno de los más famosos experimentos mentales sobre los "misterios" de la mecánica cuántica. Schrodinger imaginó una caja cerrada con un gato, un átomo radioactivo, un contador Geiger, un frasco con un gas venenoso y un martillo u otro sistema que, accionado por el contador Geiger, al romper el frasco, origina la muerte del gato.
El átomo radioactivo es un sistema cuántico que resulta de la superposición de dos estados: intacto o desintegrado, habiendo ya irradiado; sólo sabemos si se ha producido o no la desintegración al observar expresamente el estado de dicho átomo. El átomo tiene un 50% de posibilidades de desintegrarse en una hora, y al hacerlo, activa el contador, que a su vez activa el martillo, que rompe el frasco del gas venenoso y... Si la caja está aislada del exterior, y si de verdad creemos que es la consciencia del observador la que crea la realidad, no tenemos más remedio que considerar todo lo que hay dentro de la caja como un sistema cuántico en superposición coherente, lo que necesariamente nos lleva a aceptar que el gato, mientras no miremos dentro, se encuentra en una especie de "tierra de nadie", en un hipotético estado mitad vivo y mitad muerto. No hace falta decir que, estirando un poco el argumento, se llega sin dificultades a los espíritus descarnados, a las experiencias de los que mueren pero que resucitan, a las reencarnaciones, etc.
Hoy, la mayoría de los físicos no ven tal paradoja: el gato actúa como aparato de medida o como medio ambiente y no ha lugar a la superposición coherente de estados gato-vivo/gato-muerto. El gato vivo, por ejemplo, respira, mueve átomos de aire, crea gradientes de temperatura; que deseemos o no observar esta información que escapa a raudales del sistema, no le interesa a la Naturaleza; la interacción entre medio ambiente y sistema se produce y ello basta para que el gato se Schrodinger se comporte como un felino real y espere vivo hasta que abramos la caja o se muera si tiene tan mala fortuna que el átomo se desintegra antes de que termine el macabro experimento. A fin de cuentas, la experiencia, según ha contado un conocido físico, es la misma que si encerramos a un gato en una caja y emprendemos un complicado viaje en el que el gato tiene un 50% de posibilidades de morir accidentalmente. Y aunque tuviésemos que esperar hasta el final del arriesgado viaje para saber la suerte que ha corrido el felino, a nadie se le ocurre pensar en estados superpuestos de vida y muerte sino en que el gato, si tiene mala suerte, morirá en el momento en que se produzca el posible accidente.
(Continuará)
Fernando Peregrin
Fuente: http://the-geek.org/escepticos/199708/msg02302.html
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