por Eduardo Martinez de la Fe
Eduardo Martinez de la Fe es editor del WebZine Tendencias Científicas
01 agosto 2001
100 años de física cuántica nos indican que lo que sabemos del mundo puede evolucionar en cualquier dirección inesperada. No podemos asegurar que lo que sabemos sea incuestionable para siempre, sino que responde a un conocimiento específico del mundo que, como ha ocurrido en el pasado, puede sufrir cambios profundos y alumbrar otra concepción de la realidad muy diferente a la que hoy conocemos.
La física cuántica es una manera de describir el mundo. Es una teoría que ha dado resultados espectaculares, como la supraconducción, los transistores y los semiconductores, además de contribuir enormemente al desarrollo de la física atómica. El campo de actuación de la física cuántica es el de las partículas elementales, entendiendo como tales las que componen la estructura más elemental de la materia. El estudio de estos componentes básicos de la materia ha descubierto que el mundo subatómico se desenvuelve de manera misteriosa para la percepción ordinaria, y que las leyes de los objetos físicos no pueden aplicarse en el ámbito de las partículas elementales.
La gran constatación es que las ondas y partículas que componen el universo cuántico intercambian su naturaleza constantemente, siendo ondas por la mañana y partículas por la tarde, o viceversa. Además, se comunican entre sí a pesar de las enormes distancias infinitesimales que las separan y recorren el tiempo en las dos direcciones: hacia el pasado y hacia el futuro.
Además, pueden realizar funciones contradictorias en tiempo real. Por ejemplo, si nosotros llegamos a un semáforo que se va a poner en rojo, tenemos dos opciones: o aceleramos y pasamos o nos detenemos. Si fuésemos partículas cuánticas, nos detendríamos y al mismo tiempo pasaríamos.
Este es el mundo que describe la física cuántica, que puso fin al sueño de la física del siglo XIX. La física clásica creía conocer la realidad profundamente, a falta de sólo un epílogo, pero la física cuántica abrió a comienzos del siglo XX infinitas posibilidades al conocimiento humano.
Partículas y ondas
Por partícula se entiende un objeto real identificado en forma de punto, con una posición determinada. También puede representarse como trayectoria en una sucesión de puntos.
Por onda o campo se entiende no el movimiento de la materia, sino "en" la materia, como es el caso de las olas del mar. Las ondas son por definición transmisoras de energía.
La física clásica entendía que estos conceptos agotaban la noción de realidad, pero una serie de experiencias derivadas de la así llamada catástrofe ultravioleta (1880), llevaron a establecer (Schrödinger, 1926) que las partículas, en realidad, no son sino ondas agrupadas en paquetes que emergen a los ojos del observador como partículas puntuales.
Además, añade Heisenberg (Principio de incertidumbre, 1925), en el mundo cuántico es imposible atribuir a una partícula, en un instante dado, una posición y velocidad determinadas, ya que cuanto más definida está la posición, menos es posible conocer la velocidad y viceversa. Esta imprecisión cuántica se debe más a la propia naturaleza de las partículas que a la imperfección de los sistemas de medición.
Bohr (1916) complementa estas paradojas al señalar que, en realidad, no existen ondas y partículas, sino que ambas son dos representaciones de una misma realidad: esa realidad, decía, se expresa a veces en forma de ondas y otras veces en forma de partículas.
Einstein (1926) pensaba, sin embargo, que la realidad profunda no podía ser tan imprecisa. Dios no juega a los dados, decía. Seguramente, existen variables ocultas, inaccesibles todavía a nuestra tecnología, que nos impiden conocer la verdadera naturaleza de las ondas y las partículas cuánticas.
Los físicos de la Escuela de Copenhague (Bohr, Heisenberg), que son la mayoría, piensan que, a pesar de su imprecisión, la física cuántica es una teoría válida porque permite prever los resultados de las experiencias si estas experiencias son medidas como probabilidades.
Un electrón, por ejemplo, puede describirse matemáticamente por una función de onda. La función de onda permite describir a un electrón como si estuviera situado en una zona del espacio y al mismo tiempo conocer exactamente las diferentes probabilidades de su presencia en este o aquel lugar de la zona donde se encuentra.
La teoría cuántica es capaz, por lo tanto, gracias a esta función de onda, de prever en todo momento la evolución de un sistema microfísico, pero desde el momento que queremos verificar experimentalmente esta evolución, introducimos una perturbación en el sistema que modifica su evolución.
A esta perturbación se le conoce como reducción del paquete de ondas porque se refiere a que la interferencia del observador reduce las ondas de probabilidad y concreta alguna de ellas, materializando la realidad que, antes de la observación, sólo estaba definida como ondas probabilísticas.
Realismo e idealismo cuántico
Ahora bien, ¿implica esta reducción de un paquete de ondas, que se produce en el momento de la observación, la existencia de una entidad material influyente en el mundo real?
El ejemplo del gato de Schrödinger destaca la importancia del observador en la creación de realidad y corresponde con una filosofía concreta llamada idealismo cuántico. El gato de Schrödinger está encerrado en una caja que contiene, de un lado, comida y, de otro lado, veneno. El dueño lo sabe y espera. Pasado un tiempo abre la caja y puede encontrarse con que el gato ha tomado el alimento y vive, o bien que ha tomado el veneno y ha muerto. Schrödinger piensa que es el observador el que, al mirar dentro de la caja, convierte en real una u otra posibilidad.
Otra interpretación señala que la reducción del paquete de ondas (el gato vivo o muerto) se produce por efecto del dispositivo de medición, que es el que en realidad reduce a uno concreto los diversos estados de probabilidad, descartando el papel del observador que pretendía Schrödinger. Esta interpretación se conoce como realismo cuántico.
En medio de ambas teorías emerge la Escuela de Copenhague, para la cual la física cuántica no debe ir tan lejos. Considera que esta teoría se refiere no a la realidad en sí misma, sino al conocimiento que tenemos de ella.
Ese conocimiento está descrito por la función de onda y es normal que la función de onda se altere por la medición, ya que al actuar modificamos nuestro conocimiento de la realidad.
¿Un orden implicado?
Pero el debate sigue abierto, ya que se puede evitar la elección entre realismo e idealismo cuántico suponiendo la existencia de una realidad más profunda, de la cual materia y espíritu, ondas y partículas, serían sus manifestaciones.
Según Bohm, existe en el espacio un potencial cuántico, además de los campos de fuerza reconocidos por la física clásica y cuántica. Ese potencial cuántico no transporta energía y no puede ser detectado directamente, pero las partículas sufren sus efectos y se sirven de ellos para comunicarse entre sí.
A su vez, Jean Pierre Vigier parte del potencial cuántico de Bohm y supone que el vacío está en realidad colmado de millones y millones de partículas subcuánticas, totalmente inaccesibles, que interactúan a velocidad superior a la de la luz y permiten comunicar entre sí a las partículas cuánticas.
Bohm llegó luego más lejos y propuso la idea del orden implicado, sistema en el que se desenvuelve toda la realidad física y cuántica, en el cual los conceptos de tiempo y espacio no tienen validez. El orden implicado es asimilado por Bohm a la idea holográfica.
Según Bohm, la realidad profunda no es espíritu ni materia (ni onda ni partícula), sino que se trata de una realidad de una dimensión superior que es la base común del espíritu y la materia, de las ondas y las partículas, y en la cual prevalece el orden implicado. El físico norteamericano Jack Sarfatti va aún más lejos y atribuye a las variables ocultas no locales (Bohm) el papel de variables psíquicas, que serían la explicación de ciertos fenómenos parapsicológicos como la telepatía.
¿Existen el tiempo y el espacio?
El tiempo y el espacio son conceptos que se ven afectados también por la física cuántica. La noción de espacio se diluye por el principio de inseparabilidad, según el cual dos sistemas están descritos en una misma función de onda hasta que una medición los separa (experiencia de Aspect).
El concepto tradicional de espacio es así insostenible en el marco de la teoría cuántica y ha llevado al físico Bernard d'Espagnat a decir que el espacio es sólo un modo de nuestra sensibilidad.
Asimismo, de la física cuántica se desprende que el tiempo puede ser recorrido en los dos snetidos (hacia el pasado y hacia el futuro), como dicen Costa de Beaugerard (idealista cuántico) y Cramer y Davidön (realistas cuánticos).
Otros físicos sugieren la existencia de universos paralelos, al entender que, en el momento de la medición, no se produce la reducción de una sola posibilidad (como pasaba en el ejemplo del gato de Schrödinger), sino que en realidad se produce una división o duplicación de escenarios y observadores, uno en el que el gato aparece vivo a los ojos del observador, otro en e que el gato aparece muerto a los ojos de otro observador parelelo, del que el primero es totalmente inconsciente.
El conocimiento como función de onda
La física cuántica, además de ser una manera de describir al mundo que ha dado resultados espectaculares y ha potenciado el desarrollo de la física atómica, tiene también el valor primordial de habernos ayudado a profundizar en el conocimiento del mundo.
Las paradojas que nos describe del universo sobre el que nosotros edificamos nuestra experiencia cotidiana, nos habla de la conveniencia de relativizar nuestro cuerpo de conocimientos, que hoy más que nunca permanece abierto a todas las posibilidades de evolución.
De lo que sabemos del mundo subatómico, podemos incluso describir el conocimiento como una función de onda capaz de reducir su paquete de probabilidades en cualquier dirección. No podemos asegurar que lo que sabemos es incuestionable para siempre, sino que responde a un conocimiento específico del mundo que, como ha ocurrido en el pasado, puede sufrir cambios profundos y alumbrar otra concepción de la realidad muy diferente a la que hoy conocemos.
El Teorema de Gödel, aplicado al campo de la aritmética, dice que, en sí misma, la teoría matemática o carece de sentido (inconsistencia), o bien su sentido se encuentra fuera de sí misma.
Este significado, aplicable no sólo a los entes matemáticos, creo que es perfectamente extensible a la física cuántica, un sistema que sólo puede encontrar todo su sentido más allá de sí mismo, en regiones del conocimiento que 100 años después del descubrimiento de los cuantos, aún están por descubrir y explorar.
Más información:
Sven Ortoli y J.P. Pharabod, El cántico de la cuántica, Gedisa, Barcelona, 1987. Gary Zukav. La danza de los maestros: la física moderna al alcance de todos. Argos Vergara, Barcelona, 1981.
Enlaces de interés (divulgación):
http://leo.worldonline.es/calambre/homepage.htm
http://caminantes.metropoli2000.com/web/cuantica.htm
http://www.clarin.com/diario/2000-12-13/s-05001.htm
http://www.cienciadigital.net/septiembre/frame_cuantica.html
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/menu.htm
http://www.ciudadfutura.com/einstein/html/fisicaxx.html
http://milenio.heraldo.es/hemeroteca/241/html/reportaje4.html
Eduardo Martinez de la Fe
montesdeoca@worldonline.es
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