Cosas de cuantos...
Durante toda nuestra instrucción en el colegio, el bachillerato e incluso en la universidad, se nos enseña que el mundo se manifiesta simplemente como una cadena de causas y efectos, que todo efecto sin causa aparente implica, necesariamente, un desconocimiento de dicha causa.
Algún avispado llevando aún más lejos este razonamiento, podría concluir que si llegaran a conocerse, por ejemplo, todas las leyes que gobiernan las propiedades que manifiestan las partículas subatómicas, se podría predecir cualquier fenómeno macroscópico pasado o futuro a partir del estado presente. Esto, naturalmente, nos concierne a nosotros también, ya que al estar hechos de materia, hasta nuestra más mínima acción, nuestro más insignificante pensamiento estaría guiado por leyes inexorables, inviolables, que obedecen a un plan cósmico preconcebido desde le nacimiento del Universo.
Einstein vivió y murió bajo el signo de este principio de inevitabilidad. El reconocimiento de su propia intrascendencia, le hizo llevar una vida humilde y despreocupada de los aspectos mundanos de su existencia. Sin embargo, tuvo que luchar tenazmente contra una teoría que el mismo había ayudado a iniciar con aquel famoso artículo que escribiera en 1905 sobre la naturaleza de la luz y de cómo ésta explicaba el efecto fotoeléctrico. En este artículo aseveraba (con razón y contra todas las creencias de la época) que la luz estaba compuesta en realidad por unos paquetes energéticos ("partículas") que llamó fotones y que no eran sino cuantos de luz.
Más tarde otros científicos comenzaron a desarrollar lo que habría de llamarse mecánica o física cuántica. Uno de esos científicos fue Erwin Schrödinger, un científico alemán que, durante la década de los años veinte, se encargó junto con Neils Bohr y otros colegas, de sentar las bases de esta incipiente rama de la ciencia.
Aunque quizás, como dice John Gribbin, doctorado en astrofísica en la Universidad de Cambridge y asesor científico de "The Times", "Nature" y la "BBC – World Service": "Rama de la ciencia puede resultar una expresión incorrecta, ya que la mecánica cuántica proporciona el soporte fundamental de toda la ciencia moderna, sus ecuaciones describen el comportamiento de objetos minúsculos, del tamaño del átomo o incluso menos, y proporciona la única explicación del mundo de lo muy pequeño. Sin estas ecuaciones los físicos no habrían sido capaces de diseñar centrales y bombas nucleares, construir lásers ni explicar porque el Sol se mantiene caliente. Sin la mecánica cuántica (...) no existiría la biología molecular, la comprensión del DNA y la ingeniería genética".1
Einstein, como muchos otros científicos, prefería pensar que las ecuaciones de la mecánica cuántica simplemente representan una especie de truco matemático que, si bien proporcionan una guía de trabajo razonable en el estudio del comportamiento de partículas atómicas y subatómicas, ocultan una verdad más profunda que se ajusta mejor a nuestro sentido cotidiano de la realidad. Una realidad externa, ajena.
"Lo que la mecánica cuántica dice es que nada es real y que no podemos decir nada sobre lo que las cosas están haciendo cuando no las estamos observando".1 El mítico "gato de Schrödinger" se utilizó para señalar las diferencias entre el mundo cuántico y nuestro mundo cotidiano.
En el mundo de la mecánica cuántica las leyes habituales de la física dejan de funcionar. En su lugar los acontecimientos parecen estar gobernados por probabilidades. Un átomo radioactivo, por ejemplo, puede desintegrarse emitiendo un electrón o puede no hacerlo. Es posible montar un experimento de forma que exista una probabilidad exacta del 50% de que uno de los átomos de una muestra de un material radioactivo se desintegre en un cierto tiempo y que un detector registre la desintegración, si se produce. Schrödinger, tan preocupado como Einstein por las implicaciones filosóficas de la teoría cuántica, trató de poner de manifiesto el carácter absurdo de tales implicaciones imaginando ese dispositivo experimental en una sala "cerrada", o en una "caja", dentro de la cual hay un gato vivo y un frasco con veneno, preparado todo de tal forma que si ocurre la desintegración radioactiva el frasco se rompe y el gato muere. En el mundo actual existe un 50% de probabilidades de que el gato resulte muerto, y sin mirar dentro de la caja, podemos decir, tranquilamente, que el gato estará vivo o muerto. Pero ahora nos topamos con lo extraño del mundo cuántico. Como resultado de la teoría ninguna de las dos posibilidades abiertas al material radioactivo, y por lo tanto al gato, tiene realidad salvo que sea observado. La desintegración atómica ni ha ocurrido ni ha dejado de ocurrir, el gato no ha muerto ni ha dejado de morir en tanto no miremos dentro de la caja parta ver que ha pasado. Los teóricos que aceptan la versión ortodoxa de la mecánica cuántica dicen que el gato "existe" en cierto estado indeterminado, ni vivo ni muerto, hasta que un observador mira dentro de la caja para ver lo que pasa.
Esta idea resultaba algo inaceptable para Einstein, entre otros. "Dios no juega a los dados", dijo refiriéndose a la teoría según la cual el mundo está gobernado por la acumulación de resultados de naturaleza "esencialmente" aleatoria que se dan a nivel cuántico. En cuanto a la irrealidad del gato de Schrödinger, él la eliminó suponiendo que debía existir algún "mecanismo subyacente" que hace posible la genuina y fundamental realidad de las cosas (relación causa-efecto). Einstein pasó muchos años tratando de encontrar pruebas que revelaran esta "realidad subyacente", pero murió antes de que fuera posible llevar a cabo un experimento de esta clase.
Einstein era una persona honesta y objetiva, siempre dispuesto a aceptar la evidencia experimental sólida. Si hubiera vivido para verlo, ciertamente habría sido convencido por las recientes confirmaciones experimentales de que como un colega dijo una vez: "Dios no sólo juega a los dados, sino que los tira donde no podemos verlos".
En el verano de 1982 en la Universidad de Paris-Sur, en Francia, un equipo dirigido por Alain Aspect completó una serie de experimentos diseñados para detectar la "realidad subyacente" del mundo irreal del cuanto.
Se trataba de una variante de la llamada "Paradoja E.P.R." (por ser propuesta por A. Einstein, B. Podolsky y N. Rosen en un artículo conjunto fechado en 1935). Al mecanismo fundamental de la "realidad subyacente" se le ha denominado "variables ocultas". El experimento francés se refería al comportamiento de dos fotones viajando en direcciones opuestas de una misma fuente. Los dos fotones de la misma fuente pueden "observarse" mediante dos detectores que miden una propiedad llamada polarización. De acuerdo con la teoría de la mecánica cuántica, esta propiedad no existe hasta que se mide, según el modelo de "variables ocultas" (nombre muy apropiado), cada fotón tiene una polarización "real" desde el momento de su creación. Como los dos fotones se emiten simultáneamente, sus polarizaciones están correlacionadas. Pero la naturaleza de dicha correlación, que es lo que se mide, resulta diferente según se adopte uno u otro punto de vista.
Los resultados de este crucial experimento no presentan ninguna ambigüedad. El tipo de correlación predicho por las "variables ocultas" no ha aparecido; por el contrario se ha dado la correlación predicha por la teoría de la mecánica cuántica, las medidas efectuadas en uno de los fotones tiene un efecto literalmente instantáneo sobre la naturaleza del otro fotón. Alguna interacción los liga inexorablemente aunque se separen a la velocidad de la luz (la teoría de la relatividad asegura que ninguna señal puede viajar a mayor velocidad que la luz). Así pues, "los experimentos demuestran que no existe una realidad subyacente. La palabra realidad en el sentido usual, no es un concepto utilizable para estudiar el comportamiento de las partículas que integran el universo; al mismo tiempo dichas partículas parecen formar parte de un todo indivisible y cada una acusa lo que acontece a las restantes".1
Como ya se dijo, a Schrödinger le chocaba la idea, mientras que para otros, ajenos a su creación, parecía ser la confirmación de una creencia muy difundida por ciertas filosofías orientales que se filtraron a Occidente durante el final de la década de los sesenta.
"No me gusta, y siento haber tenido alguna vez algo que ver con ello". Erwin Schrödinger (1887 – 1961).
"Nada es real". John Lennon.
Me gustaría finalizar con un párrafo que han citado innumerables escritores de libros sobre cosmología moderna, en el cual se refleja, aparte de cualquier contenido religioso, lo simple que es aún nuestra visión del Universo. Se trata de un fragmento extraído del libro VIII del "Paraíso Perdido" de John Miltoin. El arcángel San Rafael se dirige a Adán y Eva:
"No te censuro por tus preguntas y tu ansia de saber: porque el cielo es como el libro de Dios abierto ante tus ojos para que leas sus obras asombrosas, y puedas aprender las cinco estaciones y el paso de las horas, los días, los mese y los años.
"Si es la tierra o el cielo el que se mueve, poco importa para ser exacto en tus cálculos: en su sabiduría el Altísimo Arquitecto lo ha ocultado al hombre y al ángel, no divulgando sus secretos a aquellos que harían mejor admirándolos.
"O, si prefieren perderse en conjeturas, Dios ha expuesto libremente la máquina celeste a sus discusiones, quizás para reírse de sus diversas opiniones extravagantes que deduzcan al atreverse incluso a modelar el mismo cielo y contar el número de estrellas".
Fuentes:
1.- "En busca del Gato de Schrödinger". John Gribbin. (1984). Colección Científica
Salvat Nº 20. Salvat Editores, SA. 1986.
2.- "La explosión de la Relatividad". Martin Gardner (1986). Colección Científica
Salvat Nº 45. Salvat Editores, SA. 1986.
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