No, no estamos ni cerca ni lejos de teletransportar personas.Hace poco, me llegó un correo electrónico con un enlace a una entrevista de Alberto Casas en uno de esos sitios de chascarrillos digitales con los que mi generación cree que puede sustituir la lectura de periódicos. El titular era: "teletransportamos átomos, pero estamos muy lejos de lograrlo con personas". Es una frase que he oído o leído muchas veces. A pesar de toda la buena intención de ser realista, el efecto en el lector no experto en información cuántica es evidente: el teletransporte cuántico es un primer paso en la dirección de teletransportar personas, que de momento es muy difícil, pero todo se andará. Las ciencias avanzan que es una barbaridad, los ordenadores empezaron ocupando una habitación y ahora etc. Además, como no hay nada que guste más a un español que fantasear con la desaparición física de sus adversarios, estas reflexiones suelen ir acompañadas de listas explícitas o implícitas de personas con las que experimentar. Pues bien, siento decepcionar a los comisarios políticos, pero tendrán que seguir usando métodos más clásicos, qué sé yo, un piolet, el polonio o tal vez la hoguera, la hoguera, la hoguera, que cantaba Krahe. Lo cierto es que el teletransporte cuántico no hace que estemos ni más cerca ni más lejos del teletransporte de personas, de la misma forma que viajar de Madrid a Nueva York ni me acerca ni me aleja de un universo paralelo. Me gusta mucho recordar la película de Cronenberg "La mosca" cuando hablamos de teletransporte. En ella queda muy claro qué cosa sería el teletransporte de una persona. El personaje de Jeff Goldblum tiene dos cabinas cerradas, se introduce en una de ellas y acaba apareciendo en la otra. El sistema es descrito como un desintegrador/reintegrador o algo así. Es decir, que uno se deconstruye como una tortilla de patatas en el Bulli, y se reconstruye en otro lugar, como los Brooklyn Nets. En la primera cabina hay algo al principio (Jeff Godlblum) y nada al final. En la segunda cabina no hay nada al principio y sí algo al final (Jeff Goldblum). El teletransporte cuántico no tiene absolutamente nada que ver con esto: la materia no desaparece en un sitio y aparece en otro sitio. Lo que se "transporta" (es un decir) es el llamado "estado cuántico" del sistema, que normalmente es un bit cuántico o cúbit. Si ya están familiarizados con este concepto, sabrán que me refiero a los numeritos a y b que me dan la información sobre cuál es la probabilidad de que el cúbit esté en cada uno de sus dos estados, así como las interferencias entre ellos (a 0 + b 1). Entonces, veamos:
(Publicado originalmente en SciLogs el 17/11/2022).
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Nuevo intento de explicar qué no es el entrelazamiento cuántico. Igual que el Nobel de Literatura suele caerle a alguien a quien no has leído, el Nobel de Física suele ir a un área de investigación que no es la tuya. Este año ha sido una excepción para los investigadores en el área de las tecnologías cuánticas: el premio ha sido para tres investigadores cuyos artículos hemos leído y anotado, cuyos resultados hemos usado y admirado, y cuyas charlas en congresos y conferencias hemos escuchado (o hemos dormitado). Recuerdo bien un congreso en Rovereto cuando yo era un estudiante de doctorado que presentaba un póster sobre la relación entre causalidad y entrelazamiento en el problema de Fermi. Mientras mi mirada se desviaba hacia la mesa de las bebidas, vi cómo se me acercaba un señor con un bigote entre Astérix y Salvador Dalí, hablando inglés como quien piensa en francés. Sorprendentemente, mi póster le encantó, me felicitó por mis resultados e invitó a otros colegas alrededor a venir a verlo. Aunque yo no sabía quién era, mientras avanzábamos en la conversación iba comprendiendo que no se trataba de alguien tan piernas como yo. Finalmente me preguntó: "Do you know who I am?" y ante mi encogimiento avergonzado de hombros, alzó levemente las cejas, se irguió unos centímetros, y hasta juraría que las puntas de su bigote se curvaron aún más hacia arriba mientras me decía "I am Alain Aspect". (Por supuesto, yo conocía sus trabajos, pero no su cara, que ya nunca olvidaré). Pero la alegría no dura mucho en este valle de lágrimas, y pronto nos hemos dado cuenta de que el Premio Nobel iba a servir para seguir tergiversando el concepto de entrelazamiento cuántico con metáforas cursis, analogías contradictorias y falsedades palmarias. Una vez más hemos tenido que leer que la medida de una partícula "afecta", "influye", "determina" de manera "instantánea" lo que le sucede a otra partícula lejana, incluyendo menciones a la transmisión de información. Ante el escaso éxito de mis intentos anteriores de explicar por qué esto no es así, voy a intentar un nuevo enfoque. Prepárense. Voy a asumir que el lector ya sabe qué quiero decir si digo que tengo un estado entrelazado con la forma a00 + b11. Si no, puede ir a los enlaces que pongo más abajo o a mi libro "Verdades y mentiras de la física cuántica", pero si me pongo ahora a explicar esto llegaremos tan cansados a la parte importante que yo no me explicaré bien y ustedes ya no me prestarán atención. Pues bien, supongamos que Scarlett y yo hemos preparado ese estado, y que yo me quedo con un cúbit, y Scarlett con otro (y como esto gusta mucha en la divulgación, podemos suponer que Scarlett coge un Quinjet y se lo lleva a Neptuno, o al otro confín del Universo... aunque esto muy probablemente implicaría que el entrelazamiento se rompería). Si yo ahora hago una medida en mi cúbit y eso afecta instantaneamente al cúbit de Scarlett, sin duda ella podrá medir ese efecto en su cúbit, ¿no? Claro, ustedes me dirán "por supuesto, Carlos, tú has cambiado el estado, que ahora es 00 si has medido 0 o es 11 si has medido 1". Cierto, pero es que cambio el estado del sistema total de dos cúbits, ¡sin cambiar el estado del cúbit de Scarlett (ni el del mío)! Esto es así porque, como demuestra la selección de baloncesto todos los veranos, a veces el todo es más que la suma de las partes. Y esa es precisamente la definición de entrelazamiento en física cuántica: el entrelazamiento aparece en estados de sistemas de varias partes que no son simplemente el producto de los estados de cada uno de los cúbits, sino que tienen algo más. Ese algo más son precisamente las relaciones entre las partes, y a eso es a lo que afectan mis medidas. No hace falta que me crean: son matemáticas. En jerga técnica, se trata de calcular el estado reducido de cada uno de los cúbits antes y después de las medidas, y comprobar que no cambian. Para entenderlo, viene bien darse cuenta de que con una sola medida no hacemos nada. Si Scarlett hace una medida y mide 0, ¿tiene alguna información nueva por el hecho de que yo haya medido antes? Ninguna, salvo que hable conmigo en algún momento (pero entonces ahí está la transmisión de información y no hay ningún misterio). Ella pensará: "muy bien, ha salido 0. Esta es una de las dos posibilidades que había si Carlos no ha medido nada, y la única posibilidad si Carlos ha medido algo y le ha salido 0. Voy a llamarle, como todos los días, para saber qué ha pasado". Si, por lo que sea, Scarlett no quiere llamarme, podemos pensar que en lugar de un solo sistema, tenemos 100 copias preparadas en el mismo estado. Entonces yo haré una medida en cada uno de mis cúbits, obteniendo 0 en 50 de ellas (no puedo saber a priori cuáles) y 1 en las otras 50 (no puedo saber cuáles). ¿Y qué es lo que verá Scarlett? Pues que en 50 de sus cúbits sale 0 y en los otros 50 sale 1. ¡Exactamente lo mismo que si yo no hubiera hecho nada! De nuevo, solo si me llama y comparamos nuestros resultados, podremos ver que los resultados de cada pareja de cúbits estaban correlacionados. ¡Pero me tiene que llamar, y ni siquiera los Avengers tienen telefonos superlumínicos!
(En jerga técnica, el estado reducido del cúbit de Scarlett es una matriz diagonal con entradas (1/2, 1/2) en la diagonal, tanto antes como después de las medidas. Esto quiere decir que tengo un 50% de probabilidad de medir 0 y un 50% de medir 1, sin interferencias, ya que el estado reducido no es una superposición. El estado total también es una matriz diagonal con entradas (1/2, 0, 0, 1/2) en la diagonal después de las medidas, pero antes de las medidas tiene elementos no diagonales, que dan cuenta de las interferencias entre los distintas partes, ya que antes de las medidas sí tengo una superposición. Esa desaparición de las interferencias es el efecto de las medidas). Resumiendo, las medidas sobre un cúbit en un estado entrelazado no afectan al estado del otro cúbit, ni al del mío, aunque afecten al estado total de los dos cúbits, porque el estado total contiene más información que los estados de los dos cúbits. Las medidas solo afectan a las correlaciones, y esas correlaciones solo pueden detectarse si hay transmisión de información clásica, que obviamente no será instantánea ni superlumínica ni misteriosa. Scarlett, espero tu llamada. (Publicado originalmente en SciLogs el 10/10/22). ¿La física cuántica reescribe el concepto de causalidad? En el número de agosto de 2021 de Investigación y Ciencia se incluye un artículo titulado "La física cuántica reescribe la causalidad". En el subtítulo se afirma que "varios experimentos recientes han mostrado que es posible mezclar el orden de las causas y los efectos". El texto es una traducción del publicado por Natalie Wolchover en la revista "Quanta Magazine" en marzo de 2021. Como casi siempre en la divulgación de la física cuántica, el tema se presta al chascarrillo, la metáfora alegre, el sensacionalismo y el disparate. Conviene entonces tener cerca el diccionario. El artículo se refiere a los experimentos realizados con el llamado "conmutador cuántico" ("quantum switch"). En un conmutador cuántico, el camino a seguir por un fotón depende del estado de un bit cuántico o cúbit: si el cúbit está en un estado el fotón pasará primero por A y luego por B, mientras que si el cúbit está en en su otro estado, el fotón pasará primero por B y luego por A. Si ahora ponemos al cúbit en un estado de superposición, en el que tendrá una cierta probabilidad (digamos 50%) de estar en cada uno de los estados, la consecuencia será que el fotón tendrá una probabilidad del 50% de ir por un camino o por otro. Por tanto, tendrá un 50% de probabilidad de pasar primero por A y después por B, y un 50% de probabilidad de pasar primero por B y después por A. ¡Extraordinario! ¡Maravilloso! ¡Ah, los misterios de la física cuántica! Esperemos un momento, no vaya a ser que nos pase lo mismo que con el entrelazamiento cuántico: nos explican que hay unas correlaciones entre sistemas distintos que nos parecen fascinantes, y luego lo pensamos cinco minutos y encontramos un ejemplo con bolitas de colores que hace lo mismo. A ver... ¡Efectivamente, lo mismo pasa aquí! Pongamos un ejemplo sencillo, de nuestra vida cotidiana: imaginemos que hemos quedado para tomar un café con Scarlett Johansson. A la izquierda del café hay un quiosco, donde Scarlett quiere comprar Investigación y Ciencia para informarse de las últimas novedades en física cuántica y practicar español. Ahora bien, que Scarlett llegue al café por la izquierda o por la derecha depende de la decisión de un guardia de tráfico, quien el 50% de las ocasiones cierra una calle que impide a Scarlett llegar por la derecha. Por tanto, hay un 50% de probabilidades de que Scarlett se tome un café con nosotros y después compre Investigación y Ciencia, y un 50% de probabilidades de que suceda al revés: primero compre Investigación y Ciencia, porque llega al café por la izquierda, y luego se tome el café con nosotros. Vaya, parece que la cosa no es tan misteriosa... El hecho de que el orden en el que suceden dos cosas no esté bien definido no parece tan relevante. Naturalmente, que tengamos una superposición cuántica y no una mezcla clásica de probabilidades tiene consecuencias, pero ¿tiene esto algo que ver con la causalidad? De nuevo, el paralelismo con el entrelazamiento cuántico puede ser útil. En el caso del entrelazamiento, las desigualdades de Bell muestran la gran diferencia con la física clásica: los estados con suficiente entrelazamiento cuántico violan las desigualdades de Bell, mientras que cualquier teoría en la que las propiedades físicas estén bien definidas no puede hacerlo. Sería entonces útil tener unas desigualdades que una teoría con causalidad bien definida no pueda violar. De hecho, eso es exactamente lo que consiguió Caslav Brukner, físico teórico implicado en los experimentos del conmutador cuántico y que aparece en el reportaje de Wolchover: encontró una cota superior para el resultado de ciertos experimentos, si suponemos que existe un orden causal que impone las restricciones habituales, impidiendo hacer determinadas cosas. Pues bien, ¿viola el conmutador cuántico estas "desigualdades causales"? La respuesta es bien conocida desde hace años: no. Por tanto, no hay nada en el conmutador cuántico que no pueda conseguirse en una teoría con un orden causal bien definido. De hecho, antes lo hemos explicado con un orden causal bien definido: hay dos posibles caminos, cada uno de los cuales respeta la causalidad (no hay nada que se mueva instantáneamente, ni más rápido que la luz, ni señales viajando hacia el pasado, ni nada parecido). Más aún, un artículo reciente de dos investigadores de la Universidad de Bristol muestra claramente lo que dice su título "Quantum theory cannot violate a causal inequality" ("la teoría cuántica no puede violar una desigualdad causal"). Esto explica por qué a nadie se le ha ocurrido un experimento en el que se puedan violar las desigualdades causales de Brukner y nos tengamos que conformar con el conmutador cuántico. Pero más aún, en el caso del conmutador cuántico, ¿podemos hablar de "superposición de órdenes causales" o de "orden causal indefinido"? Otro de los físicos teóricos implicado en estos experimentos, Fabio Costa, lo explica en otro artículo reciente: "aunque a veces se le describa coloquialmente como una "superposición de órdenes causales", el conmutador cuántico se interpreta de hecho más adecuadamente como "entrelazamiento" entre relaciones causales y el sistema de control." El sistema de control es el cúbit del que depende el camino del fotón, que juega el papel del guardia de tráfico en nuestro ejemplo. Costa explica que una superposición pura de órdenes causales requiriría prescindir del sistema de control, y dedica el artículo a intentar buscar una situación en la que se pudiera obtener esa superposición pura, sin encontrar ninguna.
Así que no, los experimentos del conmutador cuántico no han mostrado que se puedan mezclar causas con efectos, ni están reescribiendo el concepto de causalidad. Y todo parece indicar que no hay nada en la física cuántica que conocemos que permita tales cosas. El conmutador cuántico es un experimento bonito y puede tener aplicaciones tecnológicas pero, como suele suceder con la física cuántica, no tiene las propiedades fabulosas que se la atribuyen en los artículos de divulgación. (Publicado originalmente en SciLogs el 06/08/21). Las medidas en física cuántica no siempre tienen efectos drásticos. La revista Physics World, del Institute of Physics del Reino Unido, selecciona todos los años los diez hallazgos más relevantes en el mundo de la física. En su última selección, a finales de 2020, se incluyó una investigación en la que participó el profesor de Física en la Universidad de Sevilla Adán Cabello, junto con colaboradores de las Universidades del País Vasco, Siegen y Estocolmo. El profesor Cabello ya ha aparecido en otras ocasiones por aquí, siendo como es uno de los pioneros de la información cuántica en España y una de las voces más autorizadas a nivel mundial dentro del jardín, en ocasiones pantanoso, de eso que llamamos fundamentos de la mecánica cuántica (por ejemplo, las desigualdades de Bell). La prensa española se ha hecho eco de que el equipo de Cabello había conseguido realizar una "medición ideal" de un estado cuántico, y de alguna manera "monitorizar" el proceso. Ahora bien, ¿qué es esto de una medición ideal? Muchas veces hemos hablado aquí del papel de las medidas en la física cuántica, haciendo hincapié en el hecho de que no son "observaciones" en el sentido cotidiano del término, es decir, el de un señor mirando. Ahora bien, normalmente hablamos de las medidas para mostrar cómo afectan a los estados cuánticos: por ejemplo, tomamos un bit cuántico o cúbit en un estado de superposición (cierta probabilidad de tener cada uno de los dos posibles estados del cúbit) y, tras realizar una medida, el cúbit pasa a estar en un estado completamente definido (ya no es una superposición sino que tiene un 100% de probabilidad de estar en un estado y 0% en el otro). Parecería entonces que las medidas cuánticas siempre tienen un efecto drástico en los sistemas cuánticos, y que siempre destruyen las superposiciones (y por tanto también el entrelazamiento cuántico, que aparece en superposiciones de sistemas con varias partes). Pues bien, el experimento realizado por los colaboradores experimentales del profesor Cabello muestra exactamente lo contrario: una medida que no destruye la superposición, sino que la deja intacta. Para entender esto, basta con imaginar que en lugar de tener un cúbit tenemos un sistema con tres posibles estados: digamos, con la imaginación que nos caracteriza, a, b y c. (Esto, en inglés, es un "qutrit", que me temo que tengo que traducir como "trit cuántico" o "cútrit"). Además, tenemos que imaginar un aparato de medida que no es capaz de distinguir entre las tres posibilidades del cútrit, sino que, por ejemplo, sólo es capaz de decirnos si el sistema está en el estado a o no lo está. Es decir, no es capaz de decirme si el sistema está en el estado b o en el c. Como el aparato no distingue en absoluto entre b y c, la medida no afecta en absoluto a esos estados, y deja intactas cualquier superposición de b y c que hubiera antes de la medida. Esto es lo que nos dice la teoría de la física cuántica, pero hasta ahora no se había hecho un buen experimento que lo confirmara. En el experimento, a, b y c son tres estados de energías distintas de un ion atrapado ("trapped ion", uno de los sistemas más usados en el campo de las tecnologías cuánticas modernas). El ion se ilumina con un láser, cuya frecuencia está escogida astutamente para que comunique una cantidad de energía al ion tal que: - si está en el estado a, salte a un estado que no es ni el b ni el c (llamémosle, derrochando imaginación, d). Una vez en d, el ión vuelve a saltar rápidamente al estado a, emitiendo un fotón que se lleva la diferencia de energías entre a y d. - si está en b o en c, no pasa absolutamente nada. De manera que, si detectamos un fotón con la energía predicha por la teoría, sabemos que el sistema está en el estado a, y si no detectamos nada, pues sabemos que el sistema no está en el estado a, pero no tenemos ni idea de si está en b o en c. Como ven, este era el tipo de dispositivo que necesitábamos para realizar una medida que no destruya las probabilidades de una superposición entre b y c. Y eso es precisamente lo que se hizo en el experimento, con un grado de control teórico y experimental tan asombroso como para permitir documentar la evolución del sistema desde el estado inicial hasta el final, después de la medida. La medida no es instántanea, y todo el proceso está perfectamente descrito por la mecánica cuántica más estándar, sin ninguna hipótesis extra (¿qué fue entonces de eso que algunos siguen llamando alegremente "problema de la medida"?). Me gustaría que este ejemplo concreto ayude al lector a entender mejor qué es una medida en física cuántica, proceso al que solemos referirnos de forma abstracta y que, como se ve, poco tiene que ver con abrir una caja en la que se está torturando a un infame minino austrohúngaro (o con los "weeping angels" del gran Steven Moffat en Doctor Who, que sólo se pueden mover si no los miras, porque están "quantum-locked"). (Publicado originalmente en SciLogs el 17/06/21).
¿Entrelazamiento cuántico entre objetos macroscópicos? Me temo que no. Uno de los dos o tres lectores que aún sigue cayendo por aquí me ha hecho llegar la noticia publicada hace unos días por Investigación y Ciencia, con el titular "Demuestran el entrelazamiento cuántico entre objetos macroscópicos".
Esta noticia, que naturalmente es ahora mismo la que encabeza la sección de "Lo más leído" en la página web, es una traducción de la publicada por Davide Castelvecchi en Nature, cuyo titular en la versión digital (al menos cuando escribo esto) es "Minuscule drums push the limits of quantum weirdness". Así que, al parecer, algo "macroscópico" es también "minúsculo". Desde luego, muy grande no es: estamos hablando de unos pocos micrómetros, o sea, 0,001 milímetros. ¿En qué sentido puede ser esto macroscópico? Se puede argumentar, como hace la noticia, que el motivo es el gran número de átomos. Estamos acostumbrados a hablar de entrelazamiento cuántico en sistemas de unas pocas partículas, mientras aquí tenemos unos objetos de 70 picogramos, o sea, como 0,00000000007 gramos (¿tampoco parece mucho, verdad?), lo que teniendo en cuenta la masa de un átomo de aluminio, nos dice que tenemos del orden de un billón de átomos. Sin embargo, esto no es tan relevante como parece, ya que no estamos hablando de entrelazamiento entre los átomos. (Eso sería extraordinario: ya sabemos lo dfícil que es entrelazar entre sí unas pocas decenas de bits cuánticos). El entrelazamiento, en el artículo de Science al que se refiere la noticia de Nature e Investigación y Ciencia, no es entre átomos, sino entre las vibraciones colectivas (los fonones) de todos esos átomos, como un todo. Y en el experimento sólo se generan unos pocos fonones, así que, siguiendo el razonamiento anterior, el entrelazamiento no puede ser macroscópico en ningún sentido, ya que sólo implica a un pequeño número de partículas. El tamaño de esas pequeñas excitaciones cuánticas se puede estimar a partir de la frecuencia y la masa del oscilador. El resultado es aún más microscópico, aproximadamente 0,000000000000003 metros. Más aún, el comportamiento cuántico, y en particular la existencia de entrelazamiento cuántico, en objetos de tamaño micrométrico no es ninguna novedad: entre otros ejemplos, los bits superconductores cuánticos que forman los ordenadores cuánticos tienen un tamaño parecido. De nuevo, no se trata de que los átomos de los bits cuánticos estén entrelazados entre sí, sino que el bit cuántico como un todo presenta alguna propiedad, relacionada con las propiedades del campo electromagnético, con características genuinamente cuánticas. Conviene recordar que, para que esto suceda, se requieran condiciones muy particulares de laboratorio. En concreto, la temperatura en el experimento de Science es 0,007 grados Kelvin, es decir, -273,143 grados centígrados. Fresquito, ¿no? En realidad, la auténtica novedad de este experimento publicado en Science se ve ya en el título "Direct observation of deterministic macroscopic entanglement", donde, como decimos siempre aquí, "observación" no se refiere a que haya un señor mirando fijamente, sino a un proceso de medida cuántica. La cuestión está en que la "observación" es directa, es decir, el entrelazamiento aparece en las mismas propiedades que se miden. Esta no tiene por qué ser siempre la situación: el entrelazamiento podría deducirse indirectamente de las medidas de otras propiedades. Por ejemplo, uno podría determinar completamente el estado de las partículas entrelazadas y después comprobar que es un estado con entrelazamiento cuántico, calculándolo con un ordenador. En el experimento del que estamos hablando, en cambio, las magnitudes medidas presentan fuertes correlaciones, señal "directa" de entrelazamiento cuántico. La noticia de Investigación y Ciencia hace referencia a un segundo artículo publicado en el mismo número de Science, en el que "En palabras de Hoi-Kwan Lau, físico teórico de la Universidad Simon Fraser de Canadá que no participó en el trabajo, los autores «han usado la mecánica cuántica para "piratear" la mecánica cuántica»." Esta frase tan molona ha alarmado a mi lector, y es que, afortunadamente, aún hay lectores que no van en busca de una frase para hacerse una camiseta y subir la foto a Instagram, sino que tratan de entender algo. Bien, una vez más, no se ha pirateado la mecánica cuántica, igual que no se "rompió" por los amigos de Wigner de los que hablábamos hace poco. De hecho, los resultados del experimento han sido predichos por una mecánica cuántica completamente estándar. La cuestión está relacionada con el famoso principio de incertidumbre de Heisenberg, que nos dice, por ejemplo, que si quiero conocer con precisión la posición de un sistema cuántico, tengo que renunciar a conocer con precisión la velocidad. Uno podría pensar que esto tampoco es un problema tan grande si solo estoy interesado en la posición, pero resulta que la cosa es aún peor: si estoy interesado en hacer más de una medida de la posición, es decir, en seguir la evolución temporal de la posición, los efectos de la medida en la velocidad acaban afectando a la posición. Al menos, eso es así en los sistemas cuánticos más usuales, como un sistema paradigmático llamado "oscilador armónico cuántico", o sea, la versión cuántica (por sus características matemáticas) de los muelles de los libros de Física del bachillerato. Pero es posible encontrar (insisto, con las reglas de la física cuántica estándar) sistemas con unas matemáticas equivalentes a las de uno de estos "muelles cuánticos", pero con la saludable propiedad de que la inevitable distorsión producida por la medida de la posición afecta a una magnitud que después no va a influir en la evolución de la posición. Este tipo de sistemas ya se conocía teóricamente y ahora se han realizado en el laboratorio. Para ello, es preciso confinar dos de estos "muelles" en una cavidad de microondas y usar un astuto esquema de láseres escogiendo las frecuencias para que el resultado sea un gran "muelle" con las propiedades matemáticas que acabamos de explicar. Todo ello a 0,008 grados Kelvin, o sea, -273,142 grados centígrados. En este "muelle" uno puede medir con gran precisión la evolución de la posición. Las consecuencias más inmediatas de estos resultados tienen que ver con el campo de la Metrología cuántica (una de las tecnologías cuánticas más avanzadas, como explicamos en el libro "Verdades y mentiras de la física cuántica"). Es decir, nada de piratear la física cuántica, sino más bien usar sus propiedades para producir nueva tecnología útil. (Publicado originalmente en SciLogs el 18/05/21. En la imagen, ¿Micro o macro? Ant-Man en "Captain America: Civil War " (2016)) Relaciones entre la física cuántica y la relatividad.Se habla a menudo de discrepancias y conflictos entre la física cuántica y la teoría de la relatividad. En realidad, no hay ningún conflicto entre la física cuántica y la relatividad especial (es decir, aquella que no incluye a la gravedad). La física cuántica es, en principio, "no relativista", ya que no necesita considerar velocidades cercanas a la velocidad de la luz, de la misma forma que no lo necesita la física clásica newtoniana. Sin embargo, eso no quiere decir que no respete los principios básicos de la relatividad; si lo hiciera, no podría ser una buena teoría física, ya que esos principios básicos están sobradamente comprobados en los experimentos. Además, es posible que la mecánica cuántica sea explícitamente relativista: cuando se combinan la mecánica cuántica y la relatividad especial aparece la teoría cuántica de campos, que es la mejor teoría disponible, ya que la precisión de sus predicciones experimentales es inigualable. La teoría cuántica de campos explica y predice el comportamiento de las partículas elementales en su nivel más fundamental, pero no siempre es necesario usarla. De la misma forma que no es necesario usar fórmulas relativistas para hacer un problema de planos inclinados y poleas (a velocidades bajas los efectos relativistas son tan pequeños que los podemos ignorar), tampoco es necesario usar la teoría cuántica de campos para hacer problemas de física cuántica "normal", como el teletransporte cuántico o las puertas cuánticas de los ordenadores cuánticos (por poner ejemplos de los que ya hemos hablado aquí). Eso, por supuesto, no quiere decir que haya ningún conflicto con la relatividad, ni en los problemas de poleas ni en el teletransporte. Existe un ejemplo muy bonito, que propuso el gran Enrico Fermi en un artículo de 1932. Imaginemos dos átomos separados por una cierta distancia, y que cada uno de ellos puede estar en dos estados distintos: o bien están en su estado de energía más baja ("fundamental" en la jerigonza de los físicos) , o bien están en un estado con un poco más de energía ("excitado"). Hoy en día, muchos de nosotros los llamaríamos bits cuánticos o cubits. Estos átomos pueden pasar de un estado a otro mediante la emisión o absorción de un fotón. Imaginemos que no tienen carga eléctrica, de manera que no hay una interacción electromagnética directa entre ellos. Ah, pero como emiten y absorben fotones, podemos decir que hay una interacción indirecta: los fotones que uno emita pueden ser absorbidos por el otro. Ahora imaginemos que en un momento determinado, un átomo está en el estado excitado y el otro no, y no hay ningún fotón presente. El problema propuesto por Fermi es: ¿cómo se comporta el átomo que está en el estado fundamental? ¿Se respeta la causalidad? Uno está tentado de responder que obviamente sí y encender Netflix, y sin embargo, la cosa no es tan sencilla. En 1994, más de 60 años después del artículo original de Fermi, se publicaron dos artículos sobre el tema en la muy prestigiosa Physical Review Letters: el primero de ellos se titulaba (traducción mía al español) "Problemas de causalidad en el sistema de dos átomos de Fermi". El segundo, en cambio, llevaba por título "No hay problemas de causalidad en el sistema de dos átomos de Fermi". ¿Cómo es posible esta discrepancia en un problema tan aparentemente simple y fundamental? En primer lugar, los cálculos no son sencillos. En segundo lugar, los experimentos no eran de mucha ayuda, ya que no eran factibles: requerirían un control de la interacción electromagnética de los átomos en una escala de tiempos y distancias demasiado pequeña. Pero además había un problema de diccionario: ¿qué queremos decir exactamente con causalidad en este caso? Por ejemplo, podríamos pensar que para que el átomo se excite, tiene que absorber un fotón emitido por el otro átomo, de manera que, al final del proceso, tendremos en el estado fundamental al átomo que estaba inicialmente excitado, así como excitado al que inicialmente no lo estaba. Por tanto, podríamos pensar que lo que tenemos que calcular es la probabilidad de que el sistema pase a estar en ese estado: un átomo excitado y el otro no. Si hacemos el cálculo, descubrimos que esa probabilidad se hace distinta de 0 muy rápido, de hecho, "superluminícamente": más rápido que lo que tardaría un fotón en viajar de un átomo al otro. ¿Problemas? Si lo pensamos, esto no es ningún problema de causalidad: la probabilidad que estamos calculando es "no local" , es decir, está relacionada a la vez con los dos átomos, que están separados por una cierta distancia. Más que con la causalidad, está relacionada con las correlaciones entre las partes. De hecho, lo que muestra ese cálculo es que podemos crear entrelazamiento cuántico a velocidades más rápidas que la de la luz. Pero correlación no implica causalidad: como hemos repetido tantas veces aquí, el entrelazamiento no puede usarse para transmitir información más rápido que la velocidad de la luz. Así que, si me preocupa la causalidad, lo que tengo que calcular es alguna magnitud exclusivamente "local", es decir, relacionada solo con el átomo en cuestión, no con los dos a la vez. ¿La probabilidad de excitación? Sí, pero ¡cuidado! Un cálculo rigurososo revela que en estos tiempos y distancias tan cortas, siempre hay una pequeña probabilidad de que el átomo en el estado fundamental... ¡se excite solo! Esta probabilidad es muy pequeña y desaparece con el tiempo, pero no existe ningún motivo físico para poder descartarla en un cálculo bien hecho. Pero, de nuevo, esto no tiene ningún efecto en la causalidad, ya que es completamente independiente del otro átomo: podría quitar el otro átomo o someterlo a cualquier manipulación, y esa pequeña probabilidad seguiría siendo la misma, de manera que no hay posibilidad de transmisión de información (realizando mediciones exclusivamente sobre un átomo, es imposible obtener información del otro). Por tanto, si me preocupa la causalidad, lo que tengo que calcular es la parte de la probabilidad de excitación que pueda depender del otro átomo. Durante mi doctorado, hice todos estos cálculos con mucho cuidado, y encontré que, efectivamente esa probabilidad es exactamente 0 cuando el tiempo es más corto que el que tarda la luz en recorrer la distancia entre los átomos, y solo después se hace distinta de 0. El artículo con los resultados se publicó también en Physical Review Letters (aquí pueden ver una versión de acceso abierto). Además del cálculo teórico, junto con el maestro Juan León y otros colaboradores del Instituto de Física Fundamental del CSIC, propusimos un posible experimento en el que los átomos reales se reeemplazaban por "átomos artificiales" (cubits superconductores muy parecidos a los que hoy se usan en los ordenadores cuánticos), en los cuales es más realista concebir un control de la interacción como el que se necesita en este caso. Así que demostramos teóricamente que no había problemas de causalidad en el sistema de Fermi y propusimos una prueba experimental realista.
Como decíamos, esto es solo un ejemplo bonito, que nos sirve para ilustrar cómo son las cosas en la física cuántica: si usamos correctamente el diccionario, no hay contradicción con los principios de la relatividad especial de Einstein. Por último, ¿qué sucede con la relatividad general, es decir, aquella que sí incluye la gravedad? Bueno, ahí la situación es más complicada, ya que todavía no tenemos una teoría completa de la gravedad como campo cuántico. La teoría cuántica de campos falla cuando la aplicamos al propio campo gravitatorio, de manera que solo podemos tratar a la gravedad como una especie de fondo sin una dinámica cuántica propia. Esto (teoría cuántica de campos en espaciotiempo curvo) todavía nos permite hacer algunos cálculos interesantes, como la famosa radiación de Hawking, pero tiene sus limitaciones. Y ése, y no otro, es el auténtico problema entre la física cuántica y la relatividad. (Publicado originalmente en SciLogs el 25/02/21. En la imagen, El gran Enrico Fermi, a los mandos del "sincrociclotrón" (un acelerador de partículas) de la Universidad de Chicago en 1951.) La confusión sobre el concepto de "no localidad" está en el origen de algunos errores comunes sobre física cuántica. Una de las primeras cosas que me dijo el director de mi tesis doctoral, el maestro Juan León, era que necesitábamos un diccionario. Yo ya me disponía a volver a casa a por mi Diccionario de la Lengua Española en la vigésimo segunda edición de la RAE, un poco extrañado porque esto parecía contradecir otra cosa que recordaba que había dicho mi profesor de Cosmología y Gravitación una vez que un compañero se quejaba de tener que andar siempre resolviendo ecuaciones diferenciales muy complicadas: "está usted en quinto de Físicas, no esperará que le ponga un texto de Virgilio". Pero Juan me aclaró enseguida que él no lo decía en ese sentido: se refería a la necesidad de poner en común algunas definiciones básicas, para estar seguros de que nos referíamos a las mismas cosas cuando hablábamos. Con el tiempo me he dado cuenta de la gran sabiduría de este consejo: muchas polémicas, discusiones y malentendidos se solucionarían si los interlocutores manejaran el mismo "diccionario", en este sentido metafórico. Nuestra querida física cuántica es, por supuesto, uno de los campos en los que este problema es más agudo: todos parloteamos sin cesar sobre términos rimbombantes y campanudos, pero en ocasiones nos estamos refiriendo a cosas distintas a las que el término debería designar. Así ocurre con el término "no localidad" (torpe pero espero que inteligible traducción de "nonlocality" o "non-locality", a falta de una traducción común mejor). Decimos a menudo que la física cuántica es no local. En un cierto sentido, es correcto. En otro, estamos completamente equivocados. El celebérrimo entrelazamiento cuántico, que en la ciencia ficción sirve para justificarlo todo, incluso que una persona tenga mala suerte (no es broma, lo he visto en "The Flash"), consiste en correlaciones muy fuertes entre sistemas cuánticos que, en principio, pueden estar muy separados, tan separados que ni siquiera la luz tenga tiempo de viajar entre las partes mientras hacemos las medidas (aquí explicamos el entrelazamiento, y sobre todo en el libro "Verdades y mentiras de la física cuántica"). En este sentido, podemos decir que la física cuántica es no local: hay una correlación que no está limitada por la velocidad de la luz. Sin embargo, ya conocerán ustedes la tan manida frase de "correlación no implica causalidad". Y, efectivamente, esta frase tiene un significado preciso en física. Es la causalidad lo que más nos preocupa, porque eso es lo fundamental del concepto de localidad en la teoría de la relatividad de Einstein: si no hay velocidades infinitas, si las cosas se propagan de unas partes a otras siempre a una cierta velocidad, entonces tiene sentido dividir el espacio en distintas partes asociadas a los distintos sistemas físicos (localidad) y también tiene sentido darle un orden en el tiempo a lo que sucede, de manera que pueda haber causas que sucedan antes que los efectos, y no al revés (causalidad). En física, pueden aparecer velocidades mayores que la de la luz, no solo en la física cuántica. Pero esas velocidades no son velocidades "físicas", en el sentido de que nada físico se está propagando a esa velocidad. Un ejemplo muy bonito aparece en el libro de Relatividad Especial de A. P. French (M. I. T. Physics Course, Editorial Reverté). Si uno apuntara con un láser a la luna y girara la mano que sostiene el láser a una velocidad perfectamente posible, el punto rojo en la luna se desplazaría a una velocidad mayor que la de la luz. No hay problema, porque la velocidad del punto rojo no es "física": los fotones siguen propagándose a la misma velocidad (¡la de la luz!) y siguen siendo reflejados o absorbidos por la luna: no hay ningún fotón desplazándose por la superficie lunar a velocidades mayores que la de la luz. Esta velocidad (una especie de ilusión óptica) no representa, por tanto, ningún problema. Lo mismo sucede con la física cuántica: no hay problema con que aparezcan correlaciones que no respetan el límite de la velocidad de la luz. El problema sería que algo físico se propagara más rápido que la luz, ya que eso desafiaría nuestra noción de causalidad. Pero precisamente eso es lo que no sucede: en física cuántica, nada físico viaja a velocidades superiores de la luz.
En el entrelazamiento cuántico, el problema se plantearía si pudiéramos usarlo para transmitir información a velocidades más rápidas que la de la luz, pero eso es imposible. Si una de las partes no tiene nunca contacto con la otra parte, no puede obtener ninguna información sobre ella. Ya puede uno hacer todas las medidas que quiera en su sistema, que será incapaz de saber lo que sucede en la otra parte. Sólo si hay comunicación previamente o durante el proceso (información del estilo: "hemos preparado un estado entrelazado", "hemos hecho tal o cual medida de tal o cual propiedad física") se puede obtener información sobre la otra parte. ¡Pero entonces no hay ningún misterio! Esa comunicación habrá ocurrido a una velocidad más baja que la de luz, por más teorías conspiranoicas que lean ustedes sobre el 5G. Por tanto, en este sentido, la física cuántica es completamente local. Es este último sentido de localidad el que entra en juego en las desigualdades de Bell. Las desigualdades de Bell sirven para distinguir entre teorías según si cumplen o no estas dos condiciones: a) los valores de las propiedades físicas están completamente determinados antes de hacer una medida b) los valores de las propiedades físicas en una parte no contienen información sobre las otras partes. A la condición a) se le llama, de manera completamente inadecuada "realismo" (muchos físicos no entienden la filosofía, y lo que es peor, no la respetan, por lo cual no ven problema en usar un término filosófico de manera incorrecta). A la condición b) se le llama, de manera confusa "localidad". Así, las desigualdades distinguen entre teorías que cumplen el "realismo local" y las que no. Multitud de experimentos han confirmado que los resultados no cumplen con el "realismo local", sino que están de acuerdo exactamente con lo que predice la física cuántica (la cual no cumple la condición a): las propiedades sólo están bien definidas después de medir.) Cualquier teoría de "variables ocultas", es decir, que cumpla a), debe, por tanto, no cumplir b), para no haber sido completamente descartada ya por los experimentos. Pero la condición b) parece siempre respetarse en la naturaleza y es la base sobre la que se han construido nuestras teorías más sólidas: la relatividad y su combinación con la física cuántica, es decir, la teoría cuántica de campos, capaz de describir con precisión asombrosa el comportamiento de las partículas elementales o de predecir la existencia del bosón de Higgs décadas antes de su descubrimiento experimental. Muchas personas, entre ellas algunos físicos, siguen pensando que no hay níngún problema en defender una teoría de variables ocultas no local, como la teoría de Bohm. ¡Al fin y al cabo la mecánica cuántica es no local, dicen, como muestra el entrelazamiento cuántico! Pero están equivocados, como hemos visto, porque el tipo de no localidad que requeriría una teoría de variables ocultas no local para estar de acuerdo con los experimentos de desigualdades de Bell no es la no localidad del entrelazamiento, sino una no localidad que nadie ha visto jamás en nada físico, y que pone en cuestión toda la física conocida. Por supuesto, defender esto es completamente legítimo. De hecho, esta manera de razonar que alude a causas ocultas, con propiedades taumatúrgicas y autoexplicativas y ninguna base empírica, goza de cierto prestigio intelectual en ciertos foros intelectuales y académicos. Pero la existencia de una cota superior a las velocidades físicas representada por la velocidad de la luz en el vacío es una de las verdades científicas mejor establecidas. ¿Se acuerdan de cuando supuestamente se habían detectado neutrinos que iban a velocidades más rápidas que la de la luz? Se armó un revuelo tremendo (recuerdo que entrevistaron a Juan León en las noticias de Antena 3) y salieron todo tipo de profetas a hablarnos de cambios de paradigmas, pensar "fuera de la caja" y otras frases de galleta de la suerte. Discretamente, el físico Sheldon Glashow publicó un artículo en el que mostraba que si aquello era cierto, parecía contradecir décadas y décadas de experimentos en la física de partículas. Los profetas ni se inmutaron y lo recibieron con una sonrisa irónica y un arqueo de cejas: mira tú este, dentro de la caja y aplicando las teorías conocidas... Con el tiempo, se demostró que aquello había sido un error experimental, y que, por tanto, los neutrinos no viajaban a velocidades mayores que las de la luz. No volvimos a saber de los profetas, pero imagino que es normal: al fin y al cabo, fuera de la caja hay un montón de sitio. (NOTA: cualquier alusión a que la física cuántica es local y no lo es, como el gato que no debe ser nombrado, será remitida al Observatorio de Metáforas sobre Física Cuántica para que proponga las sanciones pertinentes). (Publicado originalmente en SciLogs el 14/09/20.). Tentaciones estivales al borde del abismo. A Salman Rushdie. "A veces pienso en lo que dirán de nosotros los historiadores futuros. Una sola frase bastará para el hombre moderno: fornicaba y leía periódicos" (de "La caída" de Albert Camus. Traducción de Manuel de Lope. Debolsillo Penguin). Es bien sabido que este Observatorio no descansa en agosto. Al contrario, en este mes, la relajación de las costumbres, la escasez de noticias urgentes y los efectos del exceso de calor sobre unas redacciones ya de por sí adelgazadas y precarias, aumentan si cabe el peligro de la inflación de metáforas de saldo, de los incendios forestales provocados por clichés de tercera. Así, la inevitable sección "El hacha de piedra" de Montero Glez, reincide en meter la palabra "cuántico" sin ton ni son para intentar superar el síndrome del papel en blanco: "Relatos cuánticos para un verano envuelto en la incertidumbre del entorno", el titular ya te da ganas de perderte en la "incertidumbre del entorno", pero el primer párrafo te hace preguntarte si no será el autor el que se ha hundido demasiado en ella:
"La realidad es una línea discontinua que se desplaza en unidades de acción a través de la elasticidad del tiempo. Debido a esto, el sujeto observador de dicha realidad forma parte de ella, igual que si fuese un elemento imprescindible, un punto que contiene todos los demás puntos y que ha dejado de ser borroso para convertirse en una entidad concreta." Con semejante inicio, no sorprende que más adelante el principio de incertidumbre se convierta "en el principio de causalidad que enunció Heisenberg en 1927", que Bohr sea "filósofo de la ciencia", que en su "Cuarteto de Alejandría", "Durrell roza la ecuación de Paul Dirac por la cual se procede a unificar la mecánica cuántica con la relatividad, adelantando al narrador hasta las líneas espectrales atómicas para convertirlo en personaje en la última parte de su Cuarteto." o que Paul Auster, que simplemente cuenta cuatro versiones de la misma vida, "también se nos muestra cuántico en su última novela, 4, 3, 2, 1(Seix Barral) donde nos ilustra acerca de cómo el universo se divide constantemente, pongamos que se atomiza, en otros universos múltiples y paralelos. Con dicha interpretación de la mecánica cuántica, Paul Auster compone una historia que es, a su vez, un retrato generacional a partir de la peripecia de su protagonista desarrollada simultáneamente en cuatro arcos narrativos distintos." Por supuesto, Auster no nos habla de interpretaciones cuánticas ni de universos paralelos, ¿de verdad haría falta la física cuántica para entender que en la vida de cualquiera las cosas pueden suceder de manera distinta con una cierta probabilidad?. Termina el artículo: "Por resumir, baste decir que tanto Rayuela de Cortázar, como 4,3,2,1 de Paul Auster o El cuarteto de Alejandría de Lawrence Durrell son tres ejemplos de novelas cuánticas. Cualquiera de ellas nos transporta a un universo paralelo donde uno se encuentra dentro del relato como un personaje más, envuelto en la incertidumbre del entorno." ¡Oh, cielos! ¿De verdad hacía falta resumir?. Pero está claro que los mejores columnistas del país no quieren añadir nuestro Premio Conde de Negroni a sus rebosantes vitrinas. Por ejemplo, Sergio del Molino, ("El País", 19 de junio) añade un nuevo elemento al por lo visto interminable conjunto de cosas "de Schrödinger": "El escote de Schrödinger". Han leído bien: "Si en circunstancias filosóficas naturales sería muy difícil comprender el escote de Patrícia Plaja, portavoz del Govern de la Generalitat catalana, la intervención de periodistas y asesores hacen del caso un fenómeno de física cuántica. ¿Existe el escote de Plaja, o es como el gato de Schrodinger, que está vivo y muerto a la vez?" ¿A qué se debe todo esto? Pues al parecer, a que "El equipo de Els Matins de TV3 le subió la camiseta en un cambio de plano de la entrevista que se emitía en directo el miércoles. " ¿No creen que está ya excesivamente barato el latiguillo "de Schrödinger"? También recae Arcadi Espada en "El Mundo" del 26 de junio: "En febrero de 2017, ante la posibilidad de un nuevo e incierto juicio, el escritor se acogió a una doctrina Alford, el equivalente en la justicia transaccional norteamericana al Gato [sic] de Schrödinger: el acusado manifiesta su inocencia, al tiempo que admite que los jueces cuentan con pruebas suficientes para declararlo culpable. [...] A este universo cuántico ha llegado ahora la serie de Antonio Campos, estrenada en mayo." ¡Universo cuántico! Está visto que cuando aparece en el horizonte la física cuántica, hasta el individuo más serio no puede evitar hacer frases a medio camino entre Iker Jiménez y el azúcar Lútor. Sin embargo, es posible resistirse, como demuestra Fernando Savater en "El país" el 23 de julio. Está hablando de la novela "Las diabólicas", y uno empieza a ver cómo se balancea por el abismo: "Una novela de crimen en la que hay y no hay un crimen, una novela de fantasmas en la que hay y no hay fantasma, una investigación en la que es la víctima quien investiga [...]" Ya uno está viendo venir que se va a dejar caer al abismo, desde donde unas voces le susurran "... de Schrööödinger", "la noveeeela de Schrödinger". Y sin embargo, se resiste y acaba elegantemente la columna. Así que es posible ¡oh, escritores! Aún hay esperanza. (Publicado originalmente en SciLogs el 25/08/22). Convocado por el Observatorio de metáforas sobre física cuántica. Créanme que en este Observatorio simpatizamos con el oficio de columnista. Nos hacemos cargo de lo difícil que tiene que ser escoger, entre la enorme variedad de temas de los que no sabemos nada, uno solo de ellos para el curro de la semana, a veces incluso más de uno. Entendemos también que la física cuántica puede parecer muy útil en estos casos, ya que se diría que cualquier disparate puede encontrar acomodo, y si no, ¿a quién le importa? Veamos por ejemplo la columna "Patas arriba" de Manuel Vicent, publicada en El País el domingo 23 de enero de 2022. Empieza así: "Según la física cuántica una mota de polvo contiene más partículas que estrellas hay en todo el universo." Hombre, no exageremos. ¿La física cuántica? ¿No será más bien la química básica? ¿Avogadro y eso, no? Como si se dedujese directamente de lo anterior, la cosa sigue: "En el mundo subatómico no rige el principio de causalidad ni las leyes de la naturaleza tal como las conocemos." ¡Qué manía! En el mundo subatómico rige la teoría cuántica de campos, fundada sobre el principio de causalidad relativista. Y las leyes de la física cuántica... ¡son leyes de la naturaleza! "Esas partículas pueden estar en dos sitios distintos a la vez, ir de un lugar a otro sin pasar por en medio, caer hacia arriba y subir hacia abajo." Bueno, vamos a dejar ya lo de los dos sitios a la vez, que las dos o tres socias del Observatorio ya se lo saben. Pero ¿caer hacia arriba y subir hacia abajo? "[...] La física cuántica va en busca del cero absoluto" Pues no nos habíamos enterado, pero nos parece que eso es algo así como ir en busca del tiempo perdido, teniendo en cuenta que alcanzar el cero absoluto está prohibido por el tercer principio de la termodinámica. "y en ese camino hacia la nada [!] puede llegar a un punto en que el tiempo y del espacio se confunden y a partir de ahí ya solo se avanza retrocediendo.[¡?]" Los signos de exclamación e interrogación son del Observatorio. "Sin duda las conquistas que se realicen en ese mundo subatómico tendrán aplicaciones prácticas, pero cabe preguntarse si la física cuántica se puede aplicar también al alma humana." ¡Cabe preguntarse! ¡El alma humana! Continúa con un supuesto chascarrillo de Cirac y su abuela gallega, que ya había contado en 2017, y termina como los antiguos sonetos: con estrambote. "Si hoy todo es a la vez verdad y mentira, cierto y falso, bueno y malo; si uno se siente al mismo tiempo vivo y muerto, como el gato de Schrödinger; si no existe un valor sólido al que agarrarse mientras alrededor el mundo se desmorona; si ya no hay forma de avanzar sino reculando, esa es la prueba de que la física cuántica ha llegado al fondo de tu alma, que a su vez está y no está. Los científicos pueden capturar las partículas subatómicas y jugar con ellas como marionetas, por eso no debes sorprenderte si te ves un día caminando patas arriba o boca abajo." Bueno, tal vez si deba sorprenderse un poquito ¿no? Asegúrese de que no se ha despertado convertido en escarabajo subatómico, por favor. Otro ejemplo nos lo envía el Colegio de Físicos, siempre solidario con este Observatorio. Se trata de la columna "Fuera de juego" de Enric González, publicada el domingo 5 de septiembre de 2021 en el suplemento "Ideas" de El País. En ella se juntan los dos temas favoritos de un columnista: el fútbol y la física cuántica:
"[...]Consideremos, por ejemplo, el asunto de Kylian Mbappé, el delantero francés que ha protagonizado la negociación cuántica del verano. Digo cuántica porque dependiendo de la posición del observador, Mbappé estaba ya en el Real Madrid o se había quedado definitivamente en el Paris Sant Germain. En ciertos momentos, Mbappé se encontraba en dos lugares a la vez. Finalmente, resultó que no hubo nada". Bueno, ¿de verdad que hace falta aludir a la física cuántica para hablar del enésimo caso de futbolista que parece que se va ir de un equipo a otro y luego no? Ya puestos, convendría aclarar que lo de la posición del observador no tiene mucho que ver con la física cuántica: ya desde Galileo sabemos que la posición de algo depende de en qué sistema de referencia lo estemos midiendo. Por ejemplo, para nosotros el Observatorio está en el origen de coordenadas, pero para ustedes se encuentra como mínimo a varios kilómetros, según desde dónde nos estén leyendo. Para qué insistir más. Colapsados ante esta pandemia de metáforas cuánticas, este Observatorio ha decidido cambiar de estrategia y convocar el I Premio Conde de Negroni, que se otorgará a aquel columnista que no use ninguna metáfora con la física cuántica a lo largo de 2022. Las candidaturas podrán enviarse a través de nuestros canales de comunicación habituales, y el premio consistirá en una reunión con el consejo rector de este Observatorio, en la que se hará entrega de su carnet de socio a los premiados y se realizará una lectura dramatizada del capítulo "Lo que la física cuántica no es" del libro "Verdades y mentiras de la física cuántica". Como conclusión, habrá danzas regionales y un vino del país. Anímense a participar, queridos columnistas. No es tan difícil: simplemente, cuando sientan la tentación de decir una vez más "Schrödinger", o escuchen maullidos vieneses en su cabeza... piensen en otra cosa. Este Observatorio se lo agradecerá. (Publicado originalmente en SciLogs el 25/01/22). ¿Afrofuturismo cuántico?Como presidente y líder supremo del Consejo Rector del Observatorio de metáforas sobre física cuántica volvía este domingo en autobús al cuartel general de Madrid, donde tenía reunión con los otros miembros (los dos nobles: el conde de Negroni y el marqués de Cáceres). Sobre la mesa iba a estar el asunto de si el Observatorio debería extender aún más su rango de operaciones y empezar a vigilar también informes de fiscales y otros documentos jurídicos, ya que al parecer los infames maullidos del lindo gatito vienés han llegado también a esas latitudes (ver, por ejemplo, aquí). En esas estaba mientras leía "El país semanal" y me topé de pronto con un reportaje de cuatro páginas firmado por el escritor Javier Argüello dentro de la sección "Confidencias", subsección "Dúos", titulado "Rasheedah Phillips & Camae Ayewa: Afrofuturismo cuántico". ¡Cómo me habría gustado pasar la página sin más, sacar de la mochila la novela de Ellroy mojada por una ola de playa pero todavía legible y disfrutar de mis ocho horas de autobús! Pero ¡ay! ya saben que como gran timonel del Observaorio uno tiene sus obligaciones... y el enésimo reportaje con título "Palabra aleatoria seguida de cuántico" no lo podía dejar pasar. La cosa empieza así: "¿Cuál es la relación entre la lucha por los derechos civiles en Estados Unidos, el arte transdisciplinar y la física cuántica? Aparentemente ninguna." El lector pensará que el artículo bien podía haber concluido aquí, y tendrá razón. Sin embargo, desafortunadamente, acabamos de empezar: "A menos, claro, que te llames Black Quantum Futurism, seas un colectivo formado por dos artistas afroamericanas de Filadelfia y acabes de ganar el Premio Collide, que te da la posibilidad de poner en común tu trabajo con el que desarrollan los físicos del CERN, el laboratorio de partículas más grande del mundo ubicado en Suiza, junto a la frontera con Francia" Traducido: a menos, claro, que te inventes la relación. Siguen las palabras de Rasheedah Phillips: "Todo empezó en el año 2008, cuando Camae y yo teníamos nuestors blogs y una amiga común nos dijo que debíamos conocernos porque escribíamos sobre cuestiones muy similares: astrología, filosofía, geometrías sagradas, música y reflexiones sobre el espacio y el tiempo". Me sorprendería que en un artículo que se pretende serio aparezcan sin mayor comentario cosas como la astrología y las geometrías sagradas, si no fuera también lector habitual de "SModa", una revista del mismo medio que entre sus muy revolucionarios artículos tenía a bien (hasta hace unos pocos meses) deleitarnos con un horóscopo, pero, eso sí, nos decían, de la muy "prestigiosa" e "influyente" astróloga Susan Miller (no un horóscopo de medio pelo como los de otros periódicos, ¿eh? ¡Faltaría más!). Con estos intereses, uno empieza a imaginarse la calidad de las "reflexiones sobre el espacio y el tiempo", y el resto del artículo lo confirma. Más adelante, el autor nos informa de que: "El término afrofuturismo fue acuñado por el crítico cultural Mark Dery en un artículo publicado en 1994 para referirse a la produccón de las personas de color en los territorios de la ficción especulativa y la ciencia ficción". Nada que objetar a esto, claro. Como bien sabrán las dos o tres lectoras que todavía enlazan por aquí de camino a otra parte, aquí somos muy de ficción, especulativa o no, y de ciencia ficción. El problema, sin embargo, es cuando empezamos a confundir realidad y ficción: " "Para nosotras se trata simplemente de personas negras teniendo acceso al futuro", explica Rasheedah. "En el mundo en el que vivimos esto tiene un carácter especulativo porque a menudo somos expulsadas del futuro [...]" "El afrofuturismo para nosotras consiste en construir herramientas que nos permitan adentrarnos en el futuro" agrega Camae, "y esto puede darse haciendo uso de las formas en la que el efecto puede preceder a la causa y en la que el pasado y el futuro pueden coexistir en infinitos estados de posibilidad". " Hombre, reconozco que molaría. Por ejemplo, uno podría mirar en su cuenta bancaria y ver que hay una transferencia bancaria como anticipo por los derechos de autor de una obra suya sobre afrofuturismo cuántico, y más adelante pensar "voy a escribir una obra sobre afrofuturismo cuántico". ¡Efectos antes que causas! Pero,no parece que vayan así las cosas, ¿no? Ni siquiera Negroni está de acuerdo con esto. "Y ¿qué tiene ver la teoría cuántica en todo esto?" Aquí pensé que el autor iba a volver a tirar del recurso: "aparentemente, nada" y por fin acabábamos. Pero no, aún faltan dos páginas: "Pues que uno de sus grandes campos de estudio es justamente el tiempo y las diferentes formas en que se ven afectados por los eventos y la experiencia". Vaya, ¡y yo todo este tiempo dedicado a la física cuántica y sin enterarme, pensando que lo del tiempo era cosa de la relatividad, y lo de los eventos y la experiencia, de la literatura y la psicología! Bueno, ahora viene lo mejor: "En la tradición occidental y moderna el tiempo es lineal y avanza siempre hacia adelante. Según Rasheedah Phillips, eso favorece la dominación, la apropiación, la opresión y la conquista [...]" ¡Claro que sí! Ya una vez citamos aquí al maestro Delibes: "La imposibilidad de poder replantearte el pasado y rectificarlo, es una de las limitaciones más crueles de la condición humana. La vida sería más llevadera si dispusiéramos de una segunda oportunidad." También la ley de la gravedad favorece la opresión, ya que permite que te caigan cosas en la cabeza, pero es que la naturaleza (no la "tradición occidental y moderna") es así. La cuestión parece que ya no es escribir relatos chulos sino: "El principal objetivo de Black Quantum Futurism es desarrollar formas alternativas de pensar el tiempo para construir maneras más saludables de habitarlo y que la comunidad negra pueda vivir mejor. Lo que la física nos ofrece es justamente eso: nuevas posibilidades de pensar el tiempo" "Basta detenerse en lo que nos dice la teoría cuántica acerca del comportamiento de las partículas" agrega Camae, "que son capaces de coexistir en un sinnúmero de estados posibles y de viajar hacia atrás en el tiempo, lo cual tiene muchas similitudes con lo que cuenta la tradición africana, en la cual el tiempo no necesariamente es lineal, sino que puede ser cíclico, y en la que no solo avanza para adelante, sino que también puede ir hacia atrás. La mecánica cuántica nos da la posibilidad de reconectar con todo eso". Bueno, imagino que esto se refiere a la idea de Feynman (autor de la tradición occidental y moderna) de que las antipartículas podían interpretarse "como si fueran" partículas viajando hacia atrás en el tiempo. En realidad, esto no es más que una curiosidad matemática, porque en realidad son antipartículas (carga eléctrica opuesta: por ejemplo, un positrón es la antipartícula del electrón; es igual que el electrón pero con carga positiva) que viajan hacia adelante en el tiempo. Así que no, las partículas no viajan hacia atrás en el tiempo. Da igual la tradición. La siguiente pérdida de papeles ya no va entrecomillada en el artículo, porque es directamente del autor:
"Relojes cuyas agujas van más lentas o más rápidas dependiendo de cuánto se acerque o se aleje el observador, mapas de eventos cuánticos que reúnen eventos presentes para proyectarse en el futuro o reexaminar el pasado, y un portal temporal en el que las mujeres de color pueden entrar para crear una temporalidad propia son algunas de las formas que Black Quantum Futurism ha encontrado para bajar al campo de la experiencia las metáforas acerca de las que reflexionan." ¡Lo de los relojes es relatividad, no física cuántica! Y el resto... no sé muy bien qué es. Pero, atención: "Galardornadas con el Premio Collide, que el programa Arts at CERN y la ciudad de Barcelona otorgan a artistas que liguen arte y ciencia, Black Quantum Futurism pasará dos meses en el CERN en Ginebra y uno en Barcelona para ahondar en los misterios de la física, en particular en la llamada simetría CPT, un principio de invariancia que involucra la carga, la paridad y el sentido del tiempo. [...]Una violación de la simetría CPT podría ser entendida así como un regreso a esa manera de asumir la temporalidad ["la forma en que la tradición africana entiende el tiempo, la cual no está conectada a la hora del reloj, sino al momento en que todos se hacen presentes en un lugar, una concepción más comunitaria"]". Bueno, malas noticias entonces, ya que lo que nos dice la teoría cuántica de campos es que la simetría CPT es una ley de la naturaleza que ha sido verificada por décadas de experimentos de gran sofisticación y precisión. No van a encontrar ninguna violación de la simetría CPT en este viaje, lo cual podían haber averiguado desde cualquier lugar del mundo abriendo un libro de teoría cuántica de campos. El artículo termina así: "Estamos entusiasmadas con esta residencia en el CERN y en Barcelona", agrega Camae, "porque lo que buscamos es seguir expandiendo nuestra exploración y para eso necesitamos encontrarnos con personas de diferentes partes del mundo. La belleza de la teoría cuántica es que nos permite entendernos como pequeñas partes de un todo que, al igual que las partículas, puede viajar en el tiempo y relacionarse de formas que trasciendan las limitaciones espacio-temporales para imaginar nuevas maneras de pensarla realidad". No. La belleza de la física cuántica no puede consistir en usarla como cajón de sastre con el que justificar nuestra agenda ideológica previa, nuestros prejuicios y supersticiones, retorciéndola para que diga lo contrario de lo que dice y viole todas las leyes de la física y la lógica conocidas. Eso es una falta de respeto para la física cuántica y para los que nos dedicamos a ella. La belleza de la física cuántica, si acaso, consiste precisamente en lo contrario: en su capacidad para explicar y predecir el comportamiento de la naturaleza en su nivel más fundamental, independientemente de mi "tradición". Insisto: las partículas no viajan hacia atrás en el tiempo, y en la naturaleza no hay violaciones de la simetría CPT. Como ven, no estoy del todo seguro de que este asunto fuera jurisdicción del Observatorio: quizá estamos ante un nuevo caso para el "test de Shaw". (Publicado originalmente en SciLogs el 14/07/21. En la imagen, fotografía del rastro en una cámara de niebla del primer positrón observado (Carl D. Anderson, Physical Review 43, 491 (1933)). |
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
February 2024
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