Philip Ball

Nadie, absolutamente nadie, es capaz de dar una respuesta coherente y sin fisuras a la pregunta: “¿Qué significa la mecánica cuántica?”. Ya en 1965 –año en el que recibió el Nobel de Física precisamente sobre sus investigaciones al respecto de esta rama de la ciencia-, Richard Feynman aseguraba que “nadie entiende la física cuántica”, y se incluía a él mismo. Por supuesto, conocía las matemáticas asociadas y los experimentos que intentaban describirla y categorizarla -que en parte había desarrollado- pero el terreno sobre el que se asentaba, las mismas ideas que la sustentaban, continuaban siendo un problema. Sencillamente, no nos entran en la cabeza.

Las matemáticas cuánticas proporcionan números, predicciones de cantidades contrastables en experimentos verificados por otros. Pero Feynman, ni nadie después de él, ha podido aprehender qué nos dicen sobre el mundo real. Hay diversas teorías al respecto, pero que no pasan de ser meras conjeturas, caminos apenas recorridos que aún habrán de traer nuevos y más excitantes enigmas sobre la naturaleza íntima de la realidad.

¿Cuál es la realidad que describe la física cuántica?

Cuántica”, de Philip Ball (Editorial Turner, 2018, con meritoria traducción de Inmaculada Pérez Parra) trata precisamente de lo que significan en realidad las matemáticas cuánticas. O al menos indicios sobre lo que podrían llegar a significar, ya que ahora mismo los físicos no tienen respuestas claras. Aunque sí cada vez mejores preguntas, en una transformación radical de este campo de la física que cada vez nos acerca más a una interpretación plausible sobre lo que entendemos como universo físico. Si algo es la mecánica cuántica, según Philip Ball, es un desafío a la imaginación, que deberá aceptar cualquier lector que acometa la apasionante lectura de un ensayo que proporciona una amplia visión sobre el tema, pone en discusión los tópicos más manidos y nos introduce en las distintas interpretaciones de la teoría de forma completa y crítica.

CuánticaPara Ball, la física cuántica no es “rara” o incognoscible, sino que pone a prueba nuestra intuición, se ve obligada a despegar sus anclajes del mundo macroscópico, en el que impera la llamada física clásica, e introducirse en un mundo aparentemente nuevo, en el que gobierna la probabilidad y las cosas no son lo que parecen. Para Ball, el mundo cuántico no permanece al margen del clásico, sino que lo primero es un caso particular del segundo. Incluso los objetos macroscópicos notan la influencia de las leyes cuánticas. Por las ideas y paralelismos con las que se suele explicar la física cuántica, parece que las leyes que la rigen están metidas con calzador en los conceptos familiares de nuestra vida diaria, y no encajan ahí ni por asomo. O no parecen hacerlo. “Cuántica” nos ayuda a encuadrar estas leyes en el mundo que tomamos como familiar, y a entender sus límites y conceptos básicos.

Suele decirse que alguien no entiende algo hasta que puede explicárselo a su abuela/o de forma sencilla y sin recurrir a trampantojos o a conceptos que están más allá de la realidad diaria de la persona con quien se comunica. Dejando de lado la poca justicia que el dicho hace con nuestros mayores –que a menudo pueden enseñarnos cómo encajan las cosas en nuestro mundo a nivel fundamental- muchos físicos se enfrentan precisamente a este dilema cuando se trata de explicar la física cuántica. Ball cree –y muchos otros físicos lo hacen- que la actual teoría cuántica es tan sólo un esbozo y que algún día lograremos conectar las piezas sueltas en el terreno de las ideas y lograr sintetizar leyes cuánticas fácilmente comunicables y entendibles, y abogan por un reinicio de esta teoría, que algunos están llevando a cabo en estos instantes.

La mecánica cuántica no desafía tanto nuestra comprensión ni nuestra intuición, sino el mismísimo sentido de la lógica. Nos dicen que… Un objeto puede recorrer dos trayectorias al mismo tiempo, que sus propiedades pueden estar en parte situadas en otro sitio ajeno al objeto mismo, que puede estar entrelazado, que no se puede medir algo sin alterarlo, que puede estar en dos estados al mismo tiempo, que todo lo que pueda suceder sucede… Sin embargo, la mecánica cuántica no nos dice realmente nada de esto. De hecho, no dice nada sobre cómo son las cosas, sino los resultados que se pueden esperar al realizar ciertos experimentos. Todo lo que “nos dicen” son interpretaciones añadidas a la teoría. En este libro, Ball plantea hasta qué punto estas interpretaciones son correctas, matizables o engañosas, y están teñidas de tópicos, metáforas incompletas e imágenes poco fiables, como el famoso gato de Schrödinger. No con el fin de engañar o confundir, sino con la loable intención de llegar al gran público, que sin embargo queda razonablemente confundido y abrumado. Como a veces lo están los propios físicos que intentan desentrañar los secretos cuánticos.

¿Está el mundo cuántico separado del resto de la realidad?

El mundo microscópico es sensible a interacciones de cualquier clase, resulta sumamente excitable a ciertas condiciones y estímulos. Nuestra intervención como agentes activos que investigan y experimentan tiene importancia. La mecánica cuántica es la maquinaria que necesitamos a escalas a medio camino entre lo subatómico y lo gigantesco para intentar compilar y desentrañar la información en un mundo de ese tipo. Para abordar nuestra intervención –o la de cualquier otro agente influyente, vivo o inanimado- en este tipo de universo. En el mundo cuántico –que como decimos es tan sólo un caso especial de mundo pero no está separado del conjunto de la realidad- no podemos decir cómo las cosas pasan exactamente y mucho menos por qué. Son las leyes de la probabilidad las efectivas en la mecánica cuántica y que se pueden convertir en las del determinismo en las escalas de las cosas corrientes que observamos a diario. La decoherencia cuántica nos dice que un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico (no entrelazado) en determinadas condiciones, que es lo que ocurre con la materia que tiene grandes escalas -como por ejemplo, los seres vivos-, en comparación con las subatómicas del mundo cuántico.

La mecánica cuántica no nos dice cómo es una cosa, sino lo que podría ser (con una probabilidad que puede calcularse), junto con una lógica de las relaciones entre esos “podría ser”. Si esto, entonces se cumple aquello. Por ejemplo:

No deberíamos decir “aquí es una partícula, ahí es una onda”, sino “si medimos las cosas de esta forma, el objeto cuántico se comporta de una forma asociada a las partículas, pero si la medimos de esta otra, se comporta como una onda”.

No deberíamos decir “la partícula está en dos estados a la vez”, sino “si llevamos a cabo la medición, detectaremos este estado con probabilidad X y aquel estado con probabilidad Y”.

Esta condicionalidad desconcierta porque no está habitualmente asociada con la ciencia. Estamos acostumbrados a que esta nos diga qué son las cosas, y los síes se derivan a menudo del desconocimiento parcial en una teoría, no de la naturaleza de la realidad. Pero en la mecánica cuántica, esos síes son esenciales, porque se basa en probabilidades.

Estamos acostumbrados a utilizar la ciencia para responder a preguntas concretas, como “¿cuánto pesa?”, “¿de qué color es?”, “¿qué velocidad lleva?”, pero no nos damos cuenta de la cantidad de cosas que no sabemos de los objetos que estudiamos. Y creímos que esas preguntas podrían servirnos para indagar a escalas de tamaño cada vez más pequeñas, hasta llegar a la esencia misma de la materia. Cuando descubrimos que no es posible, y que la mecánica cuántica no nos ofrece las respuestas concretas, sino probabilidades, nos sentimos estafados y la calificamos de “rara”. Pero no, la naturaleza es lo que es, y hemos de adaptar nuestras expectativas y nuestros métodos. Hemos de adentrarnos en ese “mundo raro” y desentrañar lo que podamos. Este libro nos ayuda a conseguirlo en parte.

Un ensayo sincero y abierto a una nueva visión de la Física cuántica

A ratos sencillo, a ratos apabullante pero siempre fascinante, Cuántica” supone, como lectura, todo un reto, como lo es la materia que trata. Aconsejo este libro encarecidamente, no sólo porque proporciona una visión de conjunto de la física cuántica, sino porque se introduce en todos sus aspectos de una manera crítica y posibilista, facilitando que el lector se quede con una impresión diferente que la que proporcionan otros ensayos del tema, más encorsetados y que a menudo se contentan con ofrecer una visión clásica, sin matices.

Confieso que, en determinados momentos me he visto obligado a pausar la lectura y dejarla para otro instante. Incluso a volver sobre mis pasos para reafirmar conceptos o reformular la visión de conjunto que estaba creciendo en mi mente. Estamos ante un libro ambicioso y a ratos exigente para quien desee sacarle todo el jugo, pero que también sabe contentar al lector casual interesado en el tema pero neófito, que tan sólo desea –de momento- una visión inicial. “Ameno y accesible”, como reza en la contraportada del libro, pero también profundo y técnico cuando ha de serlo, Ball consigue un equilibrio poco común, más cuando consideramos que estamos ante una rama de la ciencia que apenas ha dejado entrever sus posibilidades y leyes.

Philip Ball (Inglaterra, 1962) es químico y doctor en Física por la Universidad de Bristol. Editor de la revista Nature durante más de veinte años, colabora regularmente con New Scientist, Chemistry World y otras publicaciones científicas. Es además miembro del departamento de Química del University College de Londres. Su prolífica trayectoria se caracteriza por la cantidad de libros considerados definitivos en las materias que trata, como es el caso de “H20: Biografía del agua”, y el premio Aventis 2005, “Masa Crítica”.

Podéis iniciar la lectura de esta obra aquí.

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