Sobre un reciente artículo de Carlo Rovelli. El profesor Carlo Rovelli, del Centro de Física Teórica de la Universidad Aix-Marseille (Francia) ha escrito un interesante artículo titulado "Physics Needs Philosophy. Philosophy needs Physics", que ha sido publicado en la revista Foundations of Physics, y puede encontrarse también aquí. Rovelli es uno de los mayores expertos mundiales en "gravedad cuántica de lazos" ("Loop Quantum Gravity"), una teoría que unifica la mecánica cuántica y la gravedad de una manera alternativa a la quizá más conocida y controvertida teoría de cuerdas. Es además un activo y conocido divulgador, con varios libros publicados. Si usted es lector de Investigación y Ciencia y de Scilogs, seguramente no tiene mucho problema en aceptar la segunda parte del título del artículo de Rovelli, "la filosofía necesita a la física". Pero quizás sí le parezca más extraña la primera: "la física necesita a la filosofía", dado que parece haber una cierta corriente antifilosófica en el mundo de la ciencia, especialmente en el de los físicos. Así empieza de hecho su artículo Rovelli, presentándonos ejemplos célebres de ataques recientes a la filosofía, provenientes de Steven Weinberg, el gran Stephen Hawking y Neil de Grasse Tyson. Yo mismo he detectado esa actitud muchas veces en muchos colegas. En la mayoría de las ocasiones no es más que una arrogante celebración de ignorancia, tan ridícula como la simétrica ignorancia anticientífica de ciertos sectores de las humanidades. Rovelli se propone combatirla usando los argumentos de Aristóteles en el "Protréptico", texto perdido que ha sido reconstruido en parte gracias a los comentarios de autores posteriores. De esta forma, Aristóteles y Rovelli empiezan argumentando, en defensa de la filosofía, que "la teoría general apoya y resulta ser útil para el desarrollo de la práctica". Rovelli nos recuerda que todos los grandes científicos de la historia, desde Galileo hasta Einstein, pasando también por las padres de la mecánica cuántica, eran grandes lectores de filosofía y reconocieron haber sido influidos por ideas filosóficas: al parecer, Einstein leyó las tres "Críticas" de Kant a los 15 años. Un segundo argumento de Aristóteles, recuperado por Rovelli es: "aquellos que niegan la utilidad de la filosofía, están haciendo filosofía". Aquí, Rovelli conecta brillantemente la corriente anti-filosófica de los físicos teóricos con ideas extraídas de la filosofía misma, y encuentra en las burlas a la filosofía de de Grasse Tyson ecos de la anti-metafísica del círculo de Viena. Pero aún va más allá, y esta es quizá la aportación más valiosa de su artículo: no es sólo que los físicos teóricos actuales estén influidos por ideas filosóficas al negar la utilidad de la filosofía, sino que además esas ideas filosóficas les están llevando en una dirección equivocada al hacer ciencia. Así, Rovelli critica la excesiva influencia de las ideas de "revolución científica" de Kuhn, con su noción de discontinuidad entre teorías, y el énfasis de Popper en la "falsabilidad" como única guía de la metodología científica. Por supuesto, como sabrán mis tres o cuatro queridos lectores, yo he defendido aquí muchas veces la idea de falsabilidad, es decir, la necesidad de basar la ciencia en afirmaciones que puedan verificarse o refutarse experimentalmente. Pero la cuestión aquí es si ése debe ser el único principio que nos guíe al discriminar entre distintas teorías y modelos. Al fin y al cabo, la cantidad de cosas falsables pero todavía no falsadas es infinita, y no disponemos de tiempo y dinero infinitos para comprobarlas todas, de manera que parece sensato tener otros criterios para priorizar entre las distintas alternativas que se propongan a determinados problemas. Cualquiera puede modificar una teoría existente introduciendo un parámetro con valores muy pequeños y muy difíciles de medir. Cuando yo era estudiante, vagaba por los pasillos de la facultad un señor que tenía una teoría. Repartía octavillas, intentaba hablar con los profesores, soltaba discursos a los estudiantes que habitábamos los pasillos y la cafetería. Como éramos jóvenes e ingenuos, algunos compañeros que teníamos una asociación decidimos organizarle una charla para que explicara sus ideas: al fin y al cabo, había una probabilidad no nula de que aquel hombre fuera un genio incomprendido, un visionario maldito expulsado de la academia, un Will Hunting indomable sin Robin Williams que le susurre "it's not your fault". Llenos de curiosidad acudimos a la hora señalada en la que en un aula con pizarra, este señor nos fue explicando cómo el punto geométrico era en realidad un caso particular de una estructura subyacente más general llamada "puntón". Lo mismo pasaba con la recta y el "rectón" y naturalmente con la esfera y el "esferón"... Estoy seguro que aquello conducía en algún momento a alguna proposición falsable y todavía no falseada explicítamente (desafortunadamente, una epidemia de ataques de tos, llamadas urgentes y asuntos de la máxima importancia que había que atender fuera del aula nos impidió a todos llegar al final de la lección). Sin embargo, ¿sería sensato gastar tiempo y dinero en esa línea de investigación? Rovelli explica en qué dirección han caminado los últimos grandes descubrimientos de la física. El bosón de Higgs sirvió para terminar de apuntalar el edificio del modelo estándar de la física de partículas, donde la relatividad especial y la física cuántica se unifican con precisión asombrosa. Lo mismo han hecho las ondas gravitacionales con la relatividad general. Es decir, se confirman las predicciones de teorías existentes bien establecidas. En cambio, todas las esperanzas de encontrar "física más allá del modelo estándar" en el LHC han sido de momento frustradas, incluida la propuesta más popular de todas ellas, la "supersimetría" (ingrediente fundamental de la teoría de cuerdas), según la cual cada partícula conocida debería tener una partícula compañera que no habría sido detectada todavía (por ejemplo, el fotón tendría asociado un "fotino", y así con todas). Tras varios años de búsqueda no hay ni rastro de esto. Muy recientemente, la observación de que la radiación electromagnética viaja a la misma velocidad que las ondas gravitacionales, ha servido para descartar una amplia variedad de teorías exóticas que modificaban la relatividad general. Rovelli concluye que lo que él denomina filosofía del "¿por qué no?", es decir, la idea de que cualquier especulación tiene el mismo valor y la misma probabilidad de ser cierta con tal de que sea falsable y no haya sido refutada todavía, no está siendo útil. Si queremos encontrar una teoría cuántica de la gravedad necesitamos un nuevo enfoque filosófico, y la ayuda de los profesionales de la filosofía sería útil.
(Publicado originalmente en SciLogs el 05/07/18).
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Pero muchos físicos sí.El físico de Caltech Sean Carroll está promocionando su último libro "Something deeply hidden" (la traducción literal sería "Algo profundamente oculto", y no se me ocurre ninguna traducción que no parezca el título de un programa de Iker Jiménez). Parte de la promoción ha incluido un artículo en el New York Times, cuyo título traducido sería "Incluso los físicos no entienden la mecánica cuántica". Las dos o tres lectoras que aún pierden el tiempo por aquí ya habrán adivinado cómo empieza el artículo de Carroll: sí, con la célebre cita del pobre Feynman "creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende de verdad la mecánica cuántica". Ya en otras ocasiones hemos intentado explicar por qué el significado de esa frase es probablemente muy distinto al que se le atribuye normalmente, pero déjenme ahora añadir tan sólo un comentario más: la frase fue pronunciada en los años 60 del siglo pasado. ¿No creen que las cosas pueden haber evolucionado un poquito en los últimos 50 años? Carroll continúa con el extraño argumento de que los físicos usamos la física cuántica como una caja negra: (a partir de ahora las traducciones son mías) "Lo que [los físicos] no decimos es que entendemos la mecánica cuántica. Los físicos no entienden su propia teoría mejor que lo que un típico usuario de teléfonos inteligentes entienden lo que está pasando en su aparato". De acuerdo, admitamos que eso pueda ser cierto para el usuario de un teléfono móvil. Pero ¿qué me dirían del creador del aparato? Seguramente, lo entiende ¿no? Entonces, ¿qué me dirían del creador de un ordenador cuántico, como los que ya tienen IBM y otras empresas? ¿No les parece que seguramente entienden un poco de física cuántica? Por supuesto, cada uno puede manejar la definición que prefiera sobre el significado del verbo "entender". La del propio Feynman parecía ser justamente esa: "lo que no puedo crear, no lo entiendo" según dejó escrito en su pizarra. ¿Cuál es la de Carroll? Al parecer, no entendemos la física cuántica debido a un supuesto papel del (¡ay!) "observador", y a una supuesta incomprensión de qué es en realidad la función de onda. Carroll se lanza entonces a un soliloquio hamletiano: "Pero ¿qué es la función de onda? ¿Es una representación completa del mundo? ¿O necesitamos otras cantidades físicas para capturar completamente la realidad, como sospechaban Einstein y otros?" Lo cierto es que, como no nos cansaremos de repetir aquí, en realidad esta pregunta ya ha sido contestada por los experimentos sobre desigualdades de Bell, aunque es cierto que mucha gente, incluidos muchos físicos, parece no haberse enterado. A partir de aquí, el profesor Carroll no duda en dejarse seducir por las siempre atractivas teorías de la conspiración, siguiendo un guión que ya hemos visto en otros lugares. Según él, desde los años 30 del siglo pasado, los físicos habríamos decidido "colectivamente" (?) que no había ninguna necesidad de entender nada sobre la física cuántica. Bohr habría ganado a Einstein en sus famosos debates debido a su "persuasiva retórica" (sin embargo, normalmente se les caracteriza al revés: las brillantes analogías y experimentos mentales de Einstein tenían más atractivo a priori que las oscuras digresiones de Bohr, quien apenas tuvo la ventaja de tener razón), y desde entonces, se habría prohibido a los estudiantes interesarse por la cuestión. "¡Cállate y calcula!" gritaban oscuros profesores desde sus grandes despachos a las hordas de estudiantes brillantes con ojos ilusionados que querían hacer sus tesis doctorales en estos temas. "Cállate y calcula", murmuran ellos todavía años después mientras arrastran los pies y mueven compulsivamente la cabeza. Siempre según Carroll, Robert Oppenheimer habría dicho: "si no podemos demostrar que Bohm está equivocado, entonces pongámonos de acuerdo en ignorarlo". Incluso, "la revista líder de física tenía una política expliícita según la cual los artículos sobre los fundamentos de la mecánica cuántica debían ser rechazados". ¿Qué hay de cierto en todo esto? No hay ninguna prueba de que Oppenheimer dijera eso jamás. El origen de esa cita serían los recuerdos (décadas después) del físico Max Dresden, según el amigo, colaborador y bió(¿hagio?)grafo de Bohm, David Peat. En cuanto a la política "explícita" de Physical Review, nunca existió tal cosa. Según el análisis que ha hecho Peter Woit en este blog, el origen de este chascarrillo es probablemente este editorial de Physical Review D en el año 1973. En él no se menciona en absoluto los fundamentos de la mecánica cuántica, sino, en general, "aspectos fundamentales de la física teórica", y se recuerda la saludable necesidad de que este tipo de artículos sean claros, se expresen preferentemente en forma de matemáticas, y se relacionen con los experimentos. Efectivamente, así ha sido siempre en Physical Review, para todos los campos de la física. Pero lo cierto es que, empezando por los papers de Bohr y Einstein en 1935 y siguiendo por los de Bohm y Everett en los 50, Physical Review ha publicado y sigue publicando centenares de artículos sobre los fundamentos de la física cuántica. Muchísimos físicos perfectamente respetables han construido sus carreras en la academia investigando en los fundamentos de la física cuántica, sin que ninguna fuerza oscura se lo haya impedido. No ha sido así el caso de Carroll, cuya prestigiosa carrera se centró en aspectos muy alejados de la física cuántica, como la gravitación y la cosmología. Que en los últimos tiempos haya decidido cambiar de temas es, por supuesto, perfectamente legítimo, incluso si es para convertirse en uno de los escasos abogados en favor de la teoría de muchos mundos de Everett. No parece que esté teniendo grandes impedimentos en transmitir su mensaje, de lo cual nos alegramos. Desde este humilde cuaderno de bitácora solo nos atrevemos a sugerir que el título de su entrada en el Times debería ser más preciso: ¿exactamente quién no entiende la mecánica cuántica? (Publicado originalmente en SciLogs el 16/09/19).
Si uno empieza por permitirse una cita falsa...En el número de abril de 2021 de Investigación y Ciencia, aparece un interesante artículo de los profesores de investigación del Instituto de Física Teórica (IFT, UAM-CSIC) Ángel Uranga y Tomás Ortín titulado "Errores y sensacionalismo en la divulgación científica". En él los autores critican determinados excesos y errores de la divulgación científica actual, situando acertadamente el análisis dentro del marco más amplio de los problemas de desinformación, noticias falsas, posverdad, cámaras de eco etc. de los que tantas veces hemos hablado en este cuaderno de bitácora. Bien está. Sin embargo, en un momento dado los autores se desmarcan con esto: "Como ciudadanos, tememos que se cumpla la advertencia de Juan Goytisolo: "se empieza aprobando errores y se acaba siendo condescendiente con los horrores" " y más adelante volvemos a leer: "Sin llegar a los bulos y la desinformación (los "horrores" de Goytisolo)". Pues bien ¿y cuándo escribió o dijo eso Juan Goytisolo? Intentando encontrar la referencia he llegado a una entrevista de 1988 en El País en la que el escritor dice lo siguiente: "[...] como dijo Maxime Rodinson en una frase admirable, los intelectuales "empiezan aprobando errores y terminan aprobando horrores"" No he sido capaz de acreditar que el historiador francés dejara efectivamente dicho o escrito algo parecido, pero parece claro, en cualquier caso, que no estamos ante una frase "de Goytisolo". Ya puestos, creo que habría sido mucho mejor recordar a Thomas de Quincey (en Del asesinato considerado como una de las bellas artes, traducción de Luis Loayza, Alianza Editorial (2006)): "Si uno empieza por permitirse un asesinato, pronto no le da importancia a robar, del robo pasa a la bebida y a la inobservancia del día del Señor, y se acaba por faltar a la buena educación y por dejar las cosas para el día siguiente. La ruina de muchos comenzó con un pequeño asesinato al que no dieron importancia en su momento. Principiis obsta: tal es mi norma". Pues eso. Principiis obsta, que es de Ovidio. (Publicado originalmente en SciLogs el 09/04/21. Retrato de Thomas de Quincey por Sir John Watson-Gordon de la National Portrait Gallery de Londres).
Sobre la entrevista con Gerard 't Hooft aparecida en Investigación y Ciencia en mayo de 2019.En la Investigación y Ciencia de este mes de mayo de 2019 se incluye una entrevista con el físico holandés Gerard 't Hooft, premio Nobel de física en 1999 por sus trabajos de los años 70 sobre el modelo estándar de partículas elementales. En los últimos años ´t Hooft, nacido en 1946, parece haber cambiado de campo, adentrándose en las siempre procelosas aguas de eso que se ha dado en llamar "fundamentos de la física cuántica". Así, el premio Nobel holandés le confiesa sus preocupaciones al entrevistador: "En los experimentos medimos algo y obtenemos un resultado, pero no sabemos cómo se produce. Por ejemplo, podemos dirigir un electrón hacia una doble rendija y medir por cuál de ellas pasa, pero no sabemos por qué sucede así. En el siguiente intento, puede que otro electrón pase por la segunda rendija. ¿Qué le ocurre realmente a la partícula para que obtengamos un resultado u otro? El problema básico radica en que no podemos predecir con total exactitud el resultado de un experimento. La mecánica cuántica solo nos permite calcular la probabilidad de un resultado. Si repetimos un experimento cien veces, podemos estimar la frecuencia con que obtendremos un determinado valor. Dicho de otra forma: podemos hacer predicciones estadísticas. Pero esto para mí no es suficiente, quiero saber qué es lo que realmente está pasando." ¡Bien por ti, Gerard! ¡La estadística es de cobardes! Así que, llevado por el irresistible afán por alcanzar una comprensión más profunda, el premio Nobel 't Hooft ha desarrollado una teoría según la cual el universo sería un autómata celular. Los autómatas celulares son modelos sencillos en los cuales un sistema físico se dividiría en una serie de celdas que pueden tomar distintos valores (digamos 0 y 1 en el caso más sencillo) y evolucionan siguiendo unas reglas fijas más o menos sencillas, según el valor que tengan en un determinado momento cada celda y sus celdas vecinas. Así, el juego consistiría en encontrar las reglas que hacen que un autómata celular evolucione como lo hacen los sistemas cuánticos en los experimentos. Naturalmente, este modelo, como bien le hace notar el entrevistador, parece chocar completamente con lo que hemos aprendido gracias a los experimentos basados en las desigualdades de Bell. Estos experimentos han descartado completamente las teorías en las que las propiedades físicas están completamente determinadas (es decir, no determinadas por una odiosa estadística) independientemente de que se haya realizado una medición (en la física cuántica las propiedades sólo están determinadas después de la medición)... salvo que en la teoría haya algo que transmita información más rápido que la luz. Como sabemos que la imposibilidad de transmitir información más rápido que la velocidad de la luz es un principio físico muy sólido (¿se acuerdan de aquel experimento de los neutrinos?), esto sugiere que cualquier teoría "razonable" en la que las propiedades de las partículas estén completamente definidas está descartada por los experimentos. Admitir que en una teoría la información viaja más rápido que la velocidad de la luz, inmediatamente te enfrenta a problemas como la posibilidad de viajar al pasado, y ya vimos lo complicado que es eso, que ni siquiera los Vengadores pueden hacerlo bien. Sin embargo, cuando se le comentan estos problemas a Gerard 't Hooft, él ni se inmuta. Ha encontrado un agujero en las desigualdades de Bell, nos dice: "Pero, además, el teorema supone que existen observadores con libre albedrío, que pueden decidir libremente si miden, por ejemplo, la posición o la velocidad de una partícula. Pero si el universo es un autómata celular, el propio observador es parte de él. La elección que tome estará, de hecho, predeterminada por el autómata. Por esa razón, el teorema de Bell no se aplica a mi modelo." Hay que fijarse bien en lo que dice el premio Nobel Gerard 't Hooft: cuando creemos que un experimentador está escogiendo la medida que va a realizar, ¡en realidad no está escogiendo nada! ¡Son "las reglas del autómata celular" las que hacen la elección por él! Sin duda, una comprensión tan profunda de la realidad está solo al alcance de algunas mentes privilegiadas. El resto de los mortales, en cambio, solo podemos preguntarnos: ¿qué dicen los experimentos? Pues bien, por ejemplo, en este experimento (la versión de libre acceso del arXiv está aquí) dirigido por el grupo de Viena del gran Anton Zeilinger, los experimentadores escogían lo que iban a medir según el color que observaban en estrellas muy lejanas. Lo interesante es que esa luz fue emitida hace miles de millones de años. Es decir, que negar el libre albedrío del experimentador implica que la elección del experimento estaba determinada ya hace miles de millones de años. ¿Qué quieren que les diga? Quizá al profesor 't Hooft le parezca que esto es "entender realmente lo que está pasando", pero yo creo que me quedo con la mecánica cuántica. (Publicado originalmente en SciLogs el 27/05/19).
Detectives privados en la era de la posverdadEn esta época, los argumentos basados en las emociones tienen aparentemente más peso que las actitudes racionales. Hace unos años se puso de moda estar "indignado", a partir de la publicación de un panfleto que tuvo éxito. Desde entonces, la indignación se convirtió en un argumento en sí mismo, y se le dotó de una autoridad tal que anulaba cualquier discusión o matiz: si alguien estaba indignado, es que sin duda tenía razón y había que hacer caso a sus demandas. La cosa funcionaba más o menos como en la película de Sidney Lumet Network (1976), en la que el presentador del telediario Howard Beale perdía la cabeza tras ser despedido, y daba en creer que su misión cósmica era ahora dedicarse a arengar a las masas "I am as mad as hell and I am not going to take this anymore" ("estoy muy cabreado y ya no voy a aguantar más"). Las razones de su enfado y las soluciones que proponía eran lo de menos: sus discursos airados, vociferados a gritos y que solían concluir con un desmayo final, le convirtieron rápidamente en un ídolo de masas. Y eso que todavía no había redes sociales. Últimamente, lo de indignarse ya ha pasado de moda y parece insuficiente. Si se asoman, con el debido distanciamiento, a Twitter, podrán comprobar el éxito de gente que dice estar "enfurecida", "cabreada", "enfurruñada" etc. hasta el punto de que ésa es la manera en que quiere definirse y nombrar su cuenta ("profesor enfurecido", cosas así). ¿Qué será lo siguiente? Casi seguro que no será, digamos, "linotipista racional" o "ebanista ilustrado". Otras veces hemos hablado aquí de cómo ese desprecio de la razón se traduce en un claro desprestigio de la imagen del científico en la cultura popular. Pero lo mismo sucede con la figura del detective privado. No el de Hammett y Chandler, sino el holmesiano, el señor de inteligencia superior que lo fía todo a su sometimiento al método, a la lógica, a la obsesión con descubrir la verdad (para lo cual, claro, hay que creer en que existe tal cosa y en que, por tanto, el hecho de que haya habido un asesinato y haya un muerto, ocurrió realmente y no fue un mero "relato"). Este tipo de personaje ya no le interesa a nadie, como no sea para subrayar lo muchísimo que sufre y lo rarísimo que es por insistir en conductas demasiado (siempre demasiado) racionalistas. O para darle un giro completamente irónico, como en la reciente (y estupenda) Knives out ("Puñales por la espalda"). Los detectives modernos son como el Adamsberg de Fred Vargas, que resuelve los casos mediante intuiciones, corazonadas, golpes de suerte... en lugar de resolver el crimen, más bien pareciera que se tropieza con la solución. Vean si no las adaptaciones modernas del inmortal Hércules Poirot, de Agatha Christie. Por ejemplo, en El misterio de la guía de ferrocarriles (The ABC murders, miniserie de la BBC que adapta la novela de Christie), el hombre que se enfrentaba a todo con "orden, método y células grises", admirado y respetado por todos (salvo los asesinos) por su talento y perspicacia, el individuo jovial, honesto y brillante es sustituido por un tipo que deambula perplejo, sufriente, sujeto a todo tipo de burlas y humillaciones. El formidable mostacho daliniano cuya negritud maravilla a Hastings (el uso del tinte es para él un rasgo más de la genialidad de Poirot) se convierte en una absurda perilla tan mal pintarrajeada de negro que destiñe (de Hastings ni siquiera hay noticia, lo cual nos priva de ver su rostro admirado ante los comentarios desconcertantemente agudos del detective, ya que, como Poirot va solo, no hay comentarios). El juego intelectual de la solución del crimen interesa menos que los presuntos abismos psicológicos en los que habría que perderse para seguir la tortuosa mente del criminal. La clásica escena en la que Poirot reúne a todo el mundo y los asombra con una solución que nadie había previsto, naturalmente se omite. Poirot está atormentado por un secreto de su pasado, cómo no, del que Christie no se molestó en hablarnos en ninguna novela, pero que vamos a descubrir aquí, por supuesto, al final: ¿saben?, resulta que en Bélgica era cura y no lo sabía nadie. ¿Qué cosas, no? A estas alturas, en realidad, nos da igual, porque hace tiempo que el estupefacto espectador ha comprendido que ese señor que vaga por la pantalla y que no salva ni John Malkovich, no es nuestro Poirot, sino un impostor posmoderno, posverdadero. ¿Qué quieren que les diga? Seguramente es cuestión de gustos, pero en estos tiempos tan sobrecargados de argumentos emocionales, yo echo de menos un poco más de "método, orden y células grises". Me sobran Howard Beales y me faltan Poirots.
(Publicado originalmente en SciLogs el 16/04/20). Sobre resultados recientes en simulaciones cuánticas La física teórica puede ser frustrante a veces. Un primer motivo es la mera existencia de leyes físicas. El buen rollo new age posmoderno prescribe que nada es imposible, todos somos genios y el universo conspira para satisfacer nuestros deseos, entre otras sandeces de moda. Sin embargo, la física establece con claridad que hay muchas cosas imposibles: aquellas que violan sus leyes. Si lanzo una pelota hacia abajo no va a ir hacia arriba, y si la lanzo hacia arriba acabará yendo irremisiblemente hacia abajo etc. Aquí he sido testigo de la frustración que a muchos les produce que la información no viaje a velocidades superiores a la de la luz en el vacío. Pero así es. Otro motivo es el hecho de que haya cosas que (¿todavía?) no sabemos explicar. Si lo piensan, el ser humano ha sido capaz de descifrar una cantidad asombrosa de aspectos de la naturaleza, muchos de los cuales escapan a su percepción directa, desde lo infinitesimalmente pequeño hasta las distancias cosmológicas. Es aún más asombroso si piensan en el pobre equipo que traíamos de serie: ojos que sólo son sensibles a una pequeña parte del espectro electromagnético, un cerebro que pierde al ajedrez con una máquina construida por nosotros mismos... Es natural que eso nos lleve a pensar que podremos responder a cualquier pregunta sobre la naturaleza que se nos ocurra y, sin embargo, ese podría no ser el caso. Cada vez necesitamos inversiones más grandes de dinero, tiempo y personas para poder confirmar predicciones que simplemente cierran los edificios teóricos con los que explicamos el cosmos: así ha sido con las espectaculares detecciones del bosón de Higgs en el LHC y las ondas gravitacionales en LIGO. Muchas preguntas clave siguen abiertas (¿qué son la materia oscura y la energía oscura?, ¿hay una teoría cuántica de la gravedad?...) pero podría ser que nunca nos dieran suficiente dinero para responderlas. Como conté en otro lugar, algunos físicos manejamos esta frustración como si fuéramos niños, en el mejor sentido de la expresión. Verán: creo que mi hijo de siete años ya empieza a entender que, digan lo que digan algunos youtubers, no es cierto que no haya nada imposible, que no hay tal cosa como "la fuerza" ni los Jedi. La vida es un poco más complicada que "Star Wars" (aunque algunos adultos con acceso a Internet parecen no haberlo comprendido), pero él sabe que puede pasárselo muy bien con las piezas de su LEGO, construyendo personajes e historias que imitan las de esa realidad imaginaria. Para eso (entre otras muchas cosas) nos sirven también las simulaciones cuánticas: para que sistemas físicos reales imiten propiedades de sistemas que no podemos manejar experimentalmente, o que no sabemos si existen realmente, o incluso, que estamos seguros que no pueden existir, porque violan alguna ley física conocida. Así, por ejemplo, ustedes han visto con qué vehemencia puedo defender que nada viaja más rápido que la luz, y sin embargo, en un artículo que acabo de enviar a publicación junto con colaboradores de la Universidades de Harvard y del País Vasco, explicamos cómo montar el LEGO para imitar ese efecto en un sistema cuántico. También hace poco conté aquí que había publicado un LEGO para simular un agujero de gusano, un objeto fascinante que nunca hemos visto en la naturaleza. Ahora, en un artículo que aparece hoy en la revista Scientific Reports, he tomado un conjunto de piezas que era ya conocido: las necesarias para simular la ecuación de Dirac, una ecuación que fue propuesta por Paul Dirac para describir el movimiento de un electrón en 1928 y que presenta algunos aspectos que no se pueden verificar experimentalmente. Mi artículo muestra como una sencilla modificación de esas piezas permite además simular la ecuación de Dirac cuando el electrón está en presencia de un agujero de gusano. Y es que cada uno maneja sus frustraciones como puede... (Publicado originalmente en SciLogs el 11/01/2017).
De cómo la divulgación científica en física cuántica no está en manos de los mejores expertos.El gran W. B. Yeats escribió hace un siglo su celebrado poema The second coming. En su apocalíptica primera estrofa se incluyen estos versos: The best lack all conviction, while the worst are full of passionate intensity. En la traducción al español El segundo advenimiento de Enrique Caracciolo Trejo (dentro de Antología bilingüe de Alianza Editorial) leemos: Los mejores de convicción carecen, mientras los peores llenos están de intensidad apasionada. Algo así sucede con la divulgación de la física cuántica. Por un lado, la divulgación científica está, en general, mal vista dentro de la comunidad científica. Los buenos científicos (lo reconozcan abiertamente o no) suelen levantar las cejas ante los esfuerzos divulgativos, sobre todo si vienen de gente "de fuera" (periodistas especializados) o de "investigadores jóvenes" (donde el concepto de investigador joven se está ampliando tanto, que incluye ya a alopécicos padres de preadolescente como yo), quienes, según ellos, deberíamos dedicar todos nuestros esfuerzos a escribir artículos técnicos. Por otro lado, estos grandes científicos son personas que están extraordinariamente ocupadas, que ya tienen bastante con atender a sus grandes grupos de investigación, atraer financiación para sus ideas, viajar a congresos y reuniones, la burocracia... En esas condiciones, es lógico que los grandes expertos teóricos y experimentales en información cuántica, computación cuántica etc. crean que tienen cosas mejores que hacer que intentar resolver la enorme confusión existente en la divulgación de los resultados de su campo de investigación. Cuando lo hacen, quizá forzados por la presión de los gobiernos y los financiadores, lo hacen sin ganas, "sin convicción", lo que tal vez explique que solo se les ocurran "gatochadas", o sea, patochadas dizque poéticas sobre felinos centroeuropeos. Así que la divulgación de la física cuántica parece estar en manos ahora de nosotros, los peores, siempre llenos (oh, sí) de "intensidad apasionada". Entre nosotros, los peores, no es raro que nos las demos de heterodoxos, ni que finjamos creer que esa heterodoxia es la causa de nuestros males. Así, no es raro tampoco que caigamos en interpretaciones alternativas, más o menos conspiranoicas, al consenso científico. Esto explicaría, a mi juicio, que el mercado este lleno de libros de bohmianos, de everettianos etc. y de otro montón de libros (a veces escritos también por físicos de otros campos) donde se dice que la física cuántica es una cosa misteriosa que los físicos no entendemos y, por tanto, que estamos todo el rato debatiendo sonre ella, cada uno con su interpretación favorita, porque ya decía Einstein, y ya decía Feynman, y ya decía Wigner. Sin embargo, casi no recuerdo un solo libro en el que se explique sin aspavientos la intrepretación ortodoxa, la que ha salido triunfante de décadas de sofisticados experimentos y poderosos ataques teóricos, la que asumimos la inmensa mayoría de los físicos que trabajamos en el campo, la que ha permitido que entendamos tan bien la física cuántica, que ya estemos creando nuevas tecnologías. Es como si el mercado estuviera inundado de libros sobre el cambio climático escritos por el 2 o el 3 % de negacionistas, y no por el 97 o el 98 % restante. La situación es preocupante y tiene difícil solución, sobre todo si uno no cree en un segundo advenimiento... (Publicado originalmente en SciLogs el 25/09/19).
...y mi respuesta. Me escribe el profesor Justo Aznar Lucea, director del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad Católica de Valencia. Me dice que ha leído durante las vacaciones de verano mi libro "Verdades y mentiras de la física cuántica" y el libro de Hans Christian von Baeyer, profesor en el College of William and Mary de Virginia, "La física cuántica del futuro", y que ha encontrado discrepancias aparentes. Me ofrezco a publicar su texto, y mi respuesta, una vez que yo también he leído el libro del profesor von Baeyer. Empecemos por el texto de Justo Aznar: DISCREPANCIAS EN TORNO A LA FÍSICA CUÁNTICADurante las vacaciones estivales he tenido ocasión de leer dos libros sobre física cuántica. No pretendo hacer aquí una recensión sobre ellos sino solamente un comentario puntual. El primero, "La física cuántica del futuro", de Hans Christian von Baeyer y el segundo "Verdades y mentiras sobre la física cuántica", de Carlos Sabin, responsable del blog "Cuantos completos", que se publica en Investigación y Ciencia. En el primero de ellos, von Baeyer, tras un primer capítulo en el que describe la mecánica cuántica, se centra especialmente en el Bayesianismo cuántico y el QBismo, refiriéndose especialmente a la importancia del observador en los fenómenos cuánticos. Pues según él, "el observador, o al menos el marco de referencia del observador, siempre debe especificarse, para que la mecánica tenga algún sentido" (pág 138). "Está claro de que la idea de que la mecánica cuántica se aplica solo al micromundo es simplemente errónea" (pág 141). "El QBismo demuestra, de manera lógica y empírica, que es más efectivo contemplar la probabilidad como un grado de creencia que, por lo tanto, depende de la experiencia del agente de turno" (pág 172). "El QBismo inyecta ideas y creencias humanas en el austero entramado matemático de la física (pág 173). "La experimentación y la mediación no son actos de un observador pasivo y externo que examina un mundo con una existencia independiente, como los físicos clásicos han supuesto desde los tiempos de Demócrito. En vez de eso, el observador y el objeto están íntimamente implicados. Más que actuar como meros registradores de la información, los observadores somos agentes que participamos en la creación misma de los resultados de nuestras interacciones con el mundo (la cursiva es nuestra, pág 187). "De acuerdo con el Q.Bismo una medida no revela un valor preexistente, sino que dicho valor se crea en la interacción entre el sistema cuántico y el agente (pág 188). Por el contrario, de acuerdo con Sabín, el observador no modifica la realidad (pág 122) "El hecho de que en la física cuántica las medidas que se realizan para conocer el valor de alguna magnitud cambien el estado del sistema, no tienen ninguna relación con la "conciencia", el "estado mental" o la "información" de la que disponga un ser humano concreto, a pesar de lo que se dice en muchas ocasiones. "Básicamente todo está permitido ya que el observador modificaría la realidad, y además estas ideas podrían aplicar a cualquier sistema físico e incluso a cosas que no tengan nada que ver con la física". Todo esto es mentira (la cursiva es nuestra, página 28). Por todo ello, yo me pregunto, ¿ante esta doble interpretación de la física cuántica, la que parece ser de acuerdo a von Baeyer la del futuro y la actual, asumida por la mayoría de los físicos, entre ellos Sabín, con cuál me quedo? Justo Aznar Instituto de Ciencias de la Vida Universidad Católica de Valencia Hasta aquí el texto de Justo Aznar. En adelante, mi respuesta. Voy a intentar argumentar que no hay tanta discrepancia, más allá de cuestiones de lenguaje y énfasis. A mi juicio determinadas elecciones de lenguaje en el libro de von Baeyer son equivocadas, y llevan a este tipo de confusiones. El bayesianismo cuántico o cubismo cuántico (me niego a escribir QBismo, como en el libro) incorpora ideas de estadística bayesiana a la física cuántica de libro de texto. La estadística bayesiana consiste en tener en cuenta información previa para calcular la probabibilidad de que ocurra un suceso. Esto es perfectamente razonable y su uso en la ciencia y en la vida está muy extendido. En principio, uno podría pensar que todos los equipos de la NBA tienen la misma probabilidad de ganar el anillo de campeón, ya que todos tienen el mismo número de jugadores, se aplican las mismas reglas, el tope salarial es el mismo para todos etc. Sin emabrgo, una vez que uno sabe que los Lakers han llegado a la final 32 veces en 74 años, mientras que sus vecinos los Clippers no han llegado ni una sola vez, la cosa cambia ¿no? (Ya sé que este ejemplo no es muy bueno, ¡malditas metáforas deportivas!). Así, el bayesiansimo cuántico consiste simplemente en interpretar el llamado "colapso de la función de onda" à la Bayes, es decir, como una mera actualización de la probabilidad debida a la nueva información: se ha realizado una medida y se ha obtenido un resultado. Esto está muy bien, pero ¿qué tiene que ver esto con las "ideas y creencias humanas"? La respuesta es: en realidad, ¡absolutamente nada! A mi juicio, el propio von Baeyer lo dice en la página 114: "El valor de la ley de Bayes reside en su rigor matermático. Las probabilidades son creencias y las creencias, a diferencia de los hechos, son maleables. Pero ¿cómo se adapta la probabilidad a la información nueva para dar una probabilidad actualizada? Ese procedimiento es un resultado matemático tan evidente e indiscutible como el teorema de Pitágoras". A continuación, pone un muy buen ejemplo, que yo voy a usar para ilustrar lo que intento decir. Imaginen que dan positivo en una prueba de una enfermedad que acierta el 99 % de las veces. Seguro que la mayoría de nosotros pensaremos que eso quiere decir que es casi seguro que tenemos la enfermedad. Pero estamos equivocados. La probabilidad de que yo tenga la enfermedad si he dado positivo no es la misma que la probabilidad de que yo dé positivo si tengo la enfermedad (esta última sí es el 99 %). Imaginen que el porcentaje de población que tiene la enfermedad es del 0,5 %, como hace von Baeyer. Eso quiere decir que en una población de 200 personas, sólo una tiene la enfermedad. ¿Qué ocurre si hacemos la prueba a esa población de 200 personas? La prueba detecta casi con total certeza al enfermo real. Además, salvo dos falsos positivos, acierta dando negativo para 197 personas sanas (por eso es una muy buena prueba, porque casi siempre acierta). Sin embargo, hay dos falsos positivos, porque hay un 1% de probabilidad de error. Eso quiere decir que de las tres veces que el test da positivo, solo una persona tiene realmente la enfermedad. ¡Así que en realidad la probabilidad de tener la enfermedad si he dado positivo es solo de un tercio, es decir, el 33 %! De ahí que sea imprescindible hacer una segunda prueba, aunque la prueba sea estupenda. La ley de Bayes nos da una regla precisa para calcular esas probabilidades. De manera que es completamente irrelevante que usted crea que es casi seguro que está enfermo, la realidad es que la probabilidad es solo del 33 %. (Por ello, seguir hablando de las probabilidades como "creencias" cuando uno sabe esto me parece especialmente confuso y desafortunado, sobre todo si nos estamos dirigiendo a un público no especializado). De la misma forma, las estimaciones o creencias del lector respecto al resultado de una medida en un sistema cuántico son completamente irrelevantes, lo relevante es que se ha producido una medida y ha dado un resultado y, por tanto, la probabilidad se actualiza siguiendo una ley matemática. El único papel del experimentador humano estaría en el diseño del experimento (qué aparatos hacen qué medidas), el cual podría ser seleccionado por un programa informático (hay ejemplos) y, en principio, ejecutado por un robot. La conciencia, las "creencias", no tienen ningún papel aquí. Respecto a que la física cuántica no es solo la física del micromundo, lo atribuiremos a un descuido, debido a que solo es un punto tangencial en el libro. El ejemplo que pone von Baeyer está, sencillamente, equivocado: aunque es habitual hablar de una estrella de neutrones como un gigantesco núcleo atómico, en realidad los neutrones están unidos por la fuerza de la gravedad, de manera que su física se describe básicamente por la relatividad general, y no por la física cuántica. De la misma forma, aunque dentro de su cuerpo haya átomos, querido lector, eso no quiere decir que haya que usar la física cuántica para describir su movimiento cuando se lanza por un plano inclinado. Finalmente, respecto a la última frase de Justo Aznar según la cual el bayesianismo cuántico sería una nueva interpretación que estaría en desacuerdo con la que defiendo yo y la mayoría de los físicos, hay que decir que en realidad no hay tal dicotomía. Aunque el libro intente presentar el cubismo cuántico como una cosa completamente revolucionaria, en realidad, si nos ceñimos a su contenido estrictamente físico (la interpretación del "colapso"), está bastante en consonancia con las interpretaciones ortodoxas de la física cuántica. En el libro vemos cómo von Baeyer usa argumentos y frases de los viejos padres de la física cuántica, como Bohr, para apoyar sus ideas y reconoce que el brillante dicho de Asher Peres ("los experimentos no realizados no tienen resultados") es perfectamente cubista aunque fuera escrito décadas antes del nacimiento del bayesianismo cuántico. Efectivamente, creo que la mayoría de los físicos que trabajamos en la física cuántica nos sentimos perfectamente a gusto con el contenido físico del cubismo cuántico, sin necesidad de adscribirnos a ninguna corriente ni hacer ninguna revolución: siempre pensamos que el llamado "colapso" no era ningún proceso físico, sino una cuestión matemática-estadística. Otra cuestión es el contenido, digamos, filosófico: todo lo que entra en la parte final del libro, llamada "La visión QBista del mundo". Esa parte se la dejamos a los creyentes en el cubismo y a la opinión del lector. Si sustituyen, como creo que he mostrado que habría que hacer, "observadores", "agentes", "creencias" etc. por aparatos de medida y resultados de medidas tampoco me parece a mí que haya tanta revolución: sencillamente, un experimento en el que hay un aparato de medida es distinto a un experimento en el que no lo hay. Pero esto ya lo dejaremos para otro día, que esta entrada está quedando muy larga y no me apetece hablar de Kant. (Foto de Asher Peres).
(Publicado originalmente en SciLogs el 14/10/20). Ni la física clásica dice que todo es determinismo, ni la física cuántica dice lo contrario.El mundo de la charlatanería cuántica tiene muchas ramas, desde la criminal hasta la "cultureta-festiva", pero cuando uno se va agarrando a todas ellas, acaba encontrando algunos malentendidos recurrentes. Uno de los más comunes es uno según el cual la mecánica cuántica representaría un (¡oh, cielos!) "cambio de paradigma" respecto al mecanicismo Newtoniano de la Física Clásica, de manera que en el paradigma cuántico todo sería incierto e impredecible (lo cual termina abriendo una caja de Pandora que permite decir disparates sobre el amor, la conciencia, o lo que se ponga por delante). En realidad, esto dista mucho de ser así. Es cierto que en la física cuántica aparecen, en ocasiones, probabilidades: las propiedades de los sistemas físicos regidos por las leyes cuánticas no siempre están definidos con toda certeza, sino que tienen unas probabilidades de tomar distintos valores, como hemos visto, por ejemplo, aquí. Por supuesto, esto también ocurre en ocasiones en la física clásica, pero ahí la diferencia es que eso se debe siempre a una limitación, digamos, tecnológica: en ocasiones, es muy complejo conocer con precisión todas las variables implicadas en un problema, y nos resignamos a una descripción estadística (como cuando lanzamos una moneda al aire). En la física cuántica, en cambio, hay limitaciones que no son tecnológicas, sino teóricas: por ejemplo, el principio de incertidumbre establece que hay pares de propiedades que no se pueden conocer a la vez con toda la precisión que uno quiera (por ejemplo, posición y velocidad de una partícula). Sin embargo, ¿que haya que usar probabilidades representa una ruptura del determinismo? ¿Es un mundo no-determinista aquel en el que las monedas caen siempre la mitad de las veces de cara y la otra mitad de cruz?
Sin entrar en otro tipo de consideraciones, la noción de determinismo que quiero manejar aquí es aquella según la cual, si conocemos las condiciones iniciales de algo, podemos predecir su evolución. Esto es lo que ocurría en la física newtoniana: conocidas las propiedades de todas las partículas en un momento dado, las leyes de Newton me dirán qué valores toman esas propiedades en cualquier instante de tiempo futuro. Bien, en ese aspecto, la física cuántica es tan determinista como la clásica: conocidas las propiedades de una partícula en un instante dado, la ecuación de Schrödinger nos dirá las propiedades en cualquier instante futuro. Esas propiedades serán en muchos casos meras probabilidades, pero estarán igualmente determinadas por las probabildades iniciales. Hay una ligera salvedad a esto, que es que tenemos que tener en cuenta un aspecto extra: cuando realizamos una medida de una propiedad de un sistema cuántico, el objeto cambia de estado y salta a una de las posibilidades que existían antes de la medida (como una moneda que, después de haber sido lanzada una vez, ya sólo pueda sacar cara si la primera vez salió cara, y cruz si la primera vez salió cruz). Así que la ecuación de Schrödinger rige la evolución de la partícula... pero, cada vez que se hace una medida la partícula se "reinicia". Por supuesto, sólo puede reiniciarse a alguna de las posibilidades previstas por la ecuación de Schrödinger según su estado inmediatamente anterior a la medida, y a partir del reinicio, evolucionará de nuevo a partir de la ecuación de Schrödinger. No sé a ustedes, pero a mí esto no me suena a una ruptura radical del determinismo ni a una entrada en el reino de la impredecibilidad (sólo hay que tener en cuenta unas cuantas posibildades más). Si no lo pueden soportar, hay maneras más seguras de escapar al determinismo sin salir de la física clásica: por ejemplo, el famoso "efecto mariposa", o alta sensibilidad a las condiciones iniciales. Efectivamente, las ecuaciones que rigen algunos sistemas físicos complicados (algunos de ellos clásicos, algunos cuánticos) incluyen términos extra en las ecuaciones de Newton o de Schrödinger que hacen que cambios mínimos en las condiciones iniciales provoquen cambios dramáticos en la evolución en instantes posteriores, de manera que sea prácticamente imposible realizar predicciones fiables, pues siempre hay pequeños errores en la precisión con la que se puede conocer la condición inicial. Entramos en el terreno del caos... pero eso no tiene nada que ver con la física cuántica. (Publicado originalmente en SciLogs el 03/07/17). Sobre Hugh Everett y su "teoría" En 1955, el estudiante de doctorado Hugh Everett se pasó con el vino, pero, en vez de ver dos mundos, como todos nosotros, vio muchos. Éste parece ser el origen de la llamada "interpretación de los muchos mundos" ("many-worlds interpretation") de la física cuántica. Ya saben, según esta interpretación, cada vez que un aparato de medida realiza una medición de una cierta propiedad de un sistema regido por la física cuántica, el universo se dividiría en varios universos paralelos, tantos como posibles valores de la medida. Esta idea sería una supuesta solución a un supuesto "problema de la medida". En realidad, no resuelve nada, y además no hay ningún problema: el problema de la medida no es más que la incomodidad que algunas personas sienten ante el hecho de que en física cuántica las cosas no tengan valores bien definidos y haya que recurrir a probabilidades. Mi primer profesor de física cuántica tenía un remedio estupendo para eso: "si no les gusta este universo, ¡cámbiense a otro!". Y otro remedio pueden ser esos infinitos universos de Everett. Que haya gente que se sienta más cómoda con infinitos universos que con uno solo en el que se usan probabilidades puede parecerle raro ¡oh, lector! pero no entraremos en eso: nosotros creemos que cada uno es libre de estar cómodo donde quiera, y todos de vez en cuando inventamos cosas para sentirnos mejor. Pero sí creo importante resaltar que, por definición, nosotros solo tenemos acceso a nuestro universo (no se deje engañar por la publicidad). Por tanto, la interpretación de los muchos mundos es, por su naturaleza, completamente indemostrable: lo mismo valdría decir que las probabilidades aparecen porque así lo quiere un dios, o por culpa del patriarcado. ¿Es esto física? pregunta Popper mientras clava en nuestra pupila su pupila vacía... Les dejo la respuesta a ustedes. En todos estos años como investigador, no he encontrado un solo colega que me haya dicho que se toma en serio esta interpretación. Sin embargo, no hay charla, artículo o libro divulgativo en la que no se mencione, hasta el punto de que creo que muchas personas creen que todos los físicos cuánticos creemos necesariamente en los universos paralelos. Everett dejó la física después del doctorado. En palabras de Adam Becker, "estaba más interesado en el dinero y en las cosas que le podía dar: buena comida y bebida, cosas de lujo, y mujeres. Quería un estilo de vida "Mad Men", no un despacho de profesor" (la traducción es mía). ¿Qué quieren que les diga? Simpatizo: yo mismo tengo unas cuantas botellas escondidas en mi despacho, cual minibar de Don Draper. Incluso a veces en casa le digo a mi mujer "fix me a drink" (naturalmente, no me hace ningún caso). Más raro me resulta eso de que, según varios testimonios, Everett creyera en la "inmortalidad cuántica": supuestamente, siempre estaría vivo en algún universo, y su "conciencia" le seguiría siempre allá donde estuviera vivo... Sin embargo, su hijo Mark Everett, el cantante de los Eels, está bastante seguro de que su padre murió de un ataque al corazón en 1982. Mark no hacía mucho caso de las teorías paternas, quizá porque, según sus recuerdos, el físico no pasaba mucho por casa. Pero hay otros hijos que tienen la manía de tomarse en serio las cosas que dicen sus padres, por tontas que parezcan. Por ejemplo, una variante obvia de esto de la "inmortalidad cuántica" es el suicidio cuántico: no te pasará nada, porque siempre estarás vivo (¡ay!) en algún universo. Como Everett había pedido que sus cenizas se tiraran a la basura, y su mujer había cumplido su deseo, su hija Liz, años después, en su nota de suicidio, pidió que hicieran lo mismo con las suyas, para ver si así acababa en el universo correcto, con papá. Por mi parte, como solo me tomo en serio a Woody Allen, creo que, por muchos problemas de interpretación que pueda tener este universo, sigue siendo el único lugar en el que uno puede tomarse un buen filete. (Publicado originalmente en SciLogs el 24/10/18).
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AutorCarlos Sabín. Investigador Ramón y Cajal en el Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. Desde 2015 hasta 2022 escribí el blog "Cuantos Completos" en la plataforma SciLogs de la revista "Investigación y Ciencia". Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica" amzn.to/3b4z1MO y "Física cuántica y relativista: más allá de nuestros sentidos" http://shorturl.at/bdLN0 Archivos
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