Asombros cuánticos

El sugerente contenido del libro me conduce a recordar un artículo que publiqué, hace tiempo, en las Actas del IV Congreso de Lenguajes Naturales y Lenguajes Formales. Investigué las estructuras matemáticas que se aplican en la física cuántica, en concreto la teoría de grupos y las simetrías. Mostré que la mecánica cuántica está vertebrada por la teoría de grupos en dos niveles: el primero, en su formulación elemental y el segundo, en las teorías referentes a las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza (gravitatoria, fuerte, débil y electromagnética) y en las partículas elementales que las constituyen.

En la mecánica cuántica todo es borroso. El azar y la probabilidad están en todas las entidades que se manejan, ya sea luz, electrones, átomos o quarks. Las magnitudes físicas no son funciones, como en la mecánica clásica, sino operadores en un espacio multidimensional de Hilbert, que no son conmutativos y aparecen magnitudes que no existen en la mecánica clásica, como el espín. La luz viaja en paquetes o cuantos de energía y se comporta como onda o como partícula y el principio de incertidumbre de Heisenberg señala una limitación en la capacidad de conocer la escala microscópica: «No se pueden determinar simultáneamente y con precisión ciertos pares de variables físicas, como, por ejemplo, la posición y el momento lineal de un objeto». Para que lo entiendan, pensemos en lo que sería la medida de la posición y velocidad de un electrón. Para realizar la medida (poder 'visualizar' el electrón) es necesario que un fotón de luz choque con él, con lo cual se modifica su posición y velocidad; es decir, al realizar la medida, el experimentador modifica los datos de algún modo, introduciendo un error que es imposible reducir a cero, por muy perfectos que sean los instrumentos de medida. En palabras de Heisenberg, «el campo objetivable (cognoscible por la ciencia) es sólo una pequeña parte de la realidad». Estas relaciones de incertidumbre se dan entre muchos operadores cuánticos. Se deben a una peculiaridad de la matemática con la que se opera: se aplican matemáticas lineales a una realidad que no lo es. El intento por simplificar las cosas es la razón por la que nos hemos adherido a la bivalencia de ceros y unos. Sin embargo, el mundo es mucho más complejo y las matemáticas lineales se revelan inapropiadas para describir con precisión el mundo subatómico. De ahí, que una eminencia de la física como Einstein pensó que fenómenos como el entrelazamiento no cuadraban en su mentalidad determinista, «Dios no juega a los dados con el Universo».

En 1935 Einstein, con sus colaboradores Podolsky y Rosen, publicó un artículo, que se conoce como el argumento EPR (siglas de los autores), en el que intentaron probar que una teoría que permitía entre sus deducciones matemáticas el entrelazamiento, tenía que ser incompleta y provisional porque tenía que existir un nivel no probabilístico que estaba por descubrir. El argumento, o paradoja, EPR se consideró en la historia de la física como un experimento mental que condujo a una discusión fecunda entre Einstein y Bohr, que no estaba de acuerdo con él. Pero en 1972 dos físicos norteamericanos John Clauser (uno de los galardonados) y Stuart Freedman lograron realizar experimentos que probaban que el entrelazamiento existe y, por consiguiente, los resultados apoyaban las ideas defendidas por Bohr. Unos años más tarde, el físico francés Alain Aspect (otro de los galardonados) proporcionó una prueba completa de la existencia del fenómeno.

Aparte de todas estas perplejidades cuánticas, hubo dos cosas que me desilusionaron al bucear en los arcanos de tan bella teoría. La primera es que el principio de incertidumbre es la desigualdad matemática de Cauchy- Schwartz, traducida al lenguaje de la física. La segunda, que Einstein, muy cabezón en sus creencias deterministas, «despreció magnitudes de cuarto orden y superiores», ignorando términos que no son lineales. El lógico borroso Bart Kosko aseveraba que «Einstein linealizó las matemáticas para simplificarlas, de tal manera que la ecuación E=mc², en realidad es E=mc² + otros términos». Asombroso. Dentro de poco llegarán los ordenadores cuánticos, que dejarán obsoletos los actuales y la terapia cuántica parece que será una medicina alternativa. Pero la mecánica cuántica puede ser sustituida por la nueva teoría post cuántica mencionada. Un gato encerrado de la teoría cuántica (no el de Schrödinger) que se lo dejo para los físicos.