Podcasts, radios, vídeosRecientemente el periodista Dante Cáceres me ha hecho una entrevista para el programa de divulgación científica “Luciérnagas”, que se puede encontrar, por ejemplo, aquí: www.ivoox.com/es-la-gravedad-quantizable-carlos-sabin-dft-uam-audios-mp3_rf_122735069_1.html El motivo principal de la charla fue comentar este artículo mío https://link.springer.com/article/10.1140/epjqt/s40507-023-00161-6, que apareció comentado en algunos medios de comunicación (https://www.lasexta.com/tecnologia-tecnoxplora/sinc/logran-simular-entrelazamiento-cuantico-gravitacional_2023121265784e79d670370001a5d6c2.html, https://www.agenciasinc.es/Noticias/Logran-simular-el-entrelazamiento-cuantico-gravitacional). A pesar del título de la entrevista, poco tengo yo que decir sobre si la gravedad es cuantizable (o incluso “quantizable”), ya que no es mi campo de investigación. Lo que hice en mi artículo fue una simulación con un ordenador cuántico (este sí es mi campo) de cómo sería un experimento (propuesto anteriormente por investigadores de UCL y Gottingen, entre otros) para demostrar el carácter cuántico de la gravedad. Pero, como siempre, si recordamos a Meg Ryan, sabemos que no es lo mismo simular que hacer. También me ha entrevistado recientemente el Dr. Jiménez Acosta, para su serie de entrevistas con científicos, donde hablé de temas más generales.
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Qué va, el misterio no es siempre superior a la solución del misterio.Este sábado 16 de septiembre de 2023 Antonio Muñoz Molina dedicaba su tribuna semanal en “El país” a una atinada defensa de la ciencia y el método científico, “De los ceniceros a la taroterapia”, escrita con su precisión habitual. Sería bueno tal vez que este periódico aplicara las ideas ahí expuestas al suplemento cultural “Babelia”, que justo el sábado anterior nos había infligido una página titulada “El mundo elusivo de las partículas”, escrita por Juan Arnau, con la excusa de una reseña sobre tres libros de física cuántica. Al tal Arnau ya lo hemos mencionado otras veces aquí. Es un filósofo autopercibido como experto en filosofías y lenguas orientales, y suele tener a bien usar el Babelia para sus diatribas contra el racionalismo, el método científico, la Ilustración y otros incordios, ya que él es más bien del misticismo, el misterio y tal. Como suele meter la palabreja “cuántica” en sus divagaciones, a partir de la extraña idea que tiene él de la física cuántica, no me sorprende que se sienta cualificado para reseñar tres libros, tres, sobre el asunto. Más raro es que nadie en el suplemento opine lo contrario. Como era de esperar, arranca con la “falacia racionalista” y en camino siempre ascendente no se sonroja al escribir “delirio ilustrado” (este sintagma se le viene a la cabeza ante la descabellada idea de que las leyes de la física sean las mismas en todas partes), enuncia un inexistente teorema de interconexión de Bell según el cual "todo está conectado con todo” (¿no será el teorema de Coelho?), reincide en las habituales metáforas falsas sobre el entrelazamiento cuántico: “las partículas no pueden, no saben, [¡?] llevar una existencia independiente. Si algún día estuvieron en contacto, la memoria de ese encuentro se conserva.” (si se refiere a unos cuantos microsegundos en condiciones especiales de laboratorio, puede que tenga razón), todo ello para hacer espacio a sus astracanadas (“Los fenómenos, como los dioses, son locales, pero la totalidad no lo es.”) y el estrambote final (“La percepción es la luz del mundo. Ella tiene luz propia. Lo demás, los objetos y los sujetos, luz reflejada”) basado en la idea completamente falsa de que el colapso de la función de onda está “suscitado por la percepción de un cuerpo vivo”. Pero lo más revelador no es nada de esto, sino este momento en que no sabemos si estamos leyendo un periódico serio o un meme de Twitter: “Borges lo advirtió: la solución al misterio es siempre inferior al misterio”. Lo que sí nos advirtió Eco es que no confundiéramos al autor de una novela con sus personajes, y aún se lo explicó mejor el inolvidable Fernán Gómez a Pablo Carbonell: Y es que la frase no es de Borges, sino que es una cosa que se le pasa por la cabeza a uno de los personajes del cuento "Abenjacán el Bojarí, muerto en su laberinto”, incluido en “El Aleph”. Aunque aquí más bien el problema sea citar de oídas, o de leídas por WhatsApp. Si el profesor Arnau hubiera leído de verdad esta historia, se daría cuenta de que difícilmente la puede citar como ayuda a la tesis que intenta exponer, sino más bien todo lo contrario. El cuento nos presenta a dos personajes: Dunraven es una especie de poeta que no escribe, o dicho mucho mejor por Borges "se sabía autor de una considerable epopeya que sus contemporáneos casi no podrían escandir y cuyo tema no le había sido aún revelado”, mientras que Unwin es un matemático más solvente que “había publicado un estudio sobre el teorema que Fermat no escribió al margen de una página de Diofanto”. Una noche en Cornwall, Dunraven cuenta con fascinación una supuesta historia en la que un fantasma habría cometido un asesinato en un laberinto. El asunto es para él completamente inexplicable. Unwin lo escucha con un creciente escepticismo y cansancio, y al terminar le dice inmediatamente que la cosa no es que sea inexplicable, sino que es mentira. La explicación de lo realmente sucedido tarda un poco más en llegar, pero Unwin la acaba encontrando igualmente y es entonces cuando:
"Dunraven, versado en obras policiales, pensó que la solución del misterio siempre es inferior al misterio. El misterio participa de lo sobrenatural y aun de lo divino; la solución, del juego de manos. Dijo, para aplazar lo inevitable:[...]” Lo inevitable es la solución del misterio que Dunraven comprende que Unwin ha encontrado. Así que Dunraven prefiere la mentira de una leyenda en la que ha creído mucho tiempo a la realidad, en la que no hay nada sobrenatural ni divino. Hay mucha gente así. Pero si la descripción de los personajes que he puesto más arriba aún dejara alguna duda sobre “de qué lado está” Borges, veamos como se ríe de la oratoria vacua de Dunraven mientras narra su historia: “Los períodos finales, agravados de pausas oratorias, querían ser elocuentes; Unwin adivinó que Dunraven los había emitido muchas veces, con idéntico aplomo y con idéntica ineficacia. Preguntó, para simular interés:[...]” Así que no, no parece que Borges creyera de verdad que el misterio es siempre superior a su solución. Citar sin ton ni son suele delatar al palabrero o al charlatán que necesita vestir sus propias ocurrencias de medio pelo atribuyéndoselas a la autoridad de otro. Si la cita es de Einstein, Borges o Churchill, la alarma salta inmediatamente: las redes sociales nos surten de un repertorio infinito de bobadas falsa o incorrectamente atribuidas a ellos, de manera que uno siempre podrá encontrar alguna que haga juego con sus prejuicios. Uno es perfectamente libre de creer en la superioridad de, digamos, Iker Jiménez (el misterio) sobre Sherlock Holmes (la solución), pero endosarle semejante cosa al pobre Borges está feo. No, las máquinas llamadas Quantum no te dicen el "estado de tus órganos".En agosto hace mucho calor en Madrid, pero hay compensaciones. Por ejemplo, la cantidad de sandeces que publican los periódicos es aún mayor que el resto del año. Veamos, por ejemplo, "El Mundo" del día 15, con una entrevista a la periodista Sonsoles Ónega. En el titular se muestra muy preocupada por la degradación del discurso político, con lo cual procede a elevar el discurso con reflexiones de este alcance:
"También recurro de vez en cuando a la biomedicina y me hago un escáner con una máquina que se llama Quantum, que te dice en qué estado se encuentran tus órganos: hígado, corazón, riñones, que por cierto, tengo dos. Así me lo ha certificado la ecógrafa." No queda claro si le dice también el estado del cerebro, donde igual la máquina detectaría sonido de maracas o canto de grillos, a juzgar por comentarios como éste: "Un día Mar Flores trajo un jersey amarillo y se estropeó la mesa de sonido. Fue catastrófico. Y lo siento por los animalistas, que se enfadan mucho conmigo por esto: si veo un gato negro, aunque vaya conduciendo, tengo que detenerme y abrazar un árbol. Jamás pongo los zapatos en alto, han de estar en el suelo. No abro un paraguas en un lugar cerrado, esto es fundamental." Bien, acuérdense de estas cosas cuando la oigan dar una noticia o analizar la actualidad, pero sobre todo recuerden: no hay tal cosa como "biomedicina", ni "medicina cuántica" (la medicina de verdad no necesita adjetivos ni prefijos). Esas máquinas en las que coges un sensor con la mano y supuestamente te dicen cómo estás, porque han detectado no sé qué frecuencia, son un timo, o si lo prefieren un "biotimo", o una "estafa cuántica". Que se puedan vender estas cosas impunemente es algo que escapa a mi modesto entendimiento, pero si las ven por ahí, simplemente ignórenlas, aunque se lo diga alguien que salga en la tele. "Reacción" rápida para el Science Media Center sobre el artículo de Nature publicado el 25/05/22. Originalmente publicado en el SMC, algunos extractos publicados en periódicos.En una red de comunicaciones cuánticas la información podría transmitirse usando un fenómeno llamado “teletransporte” cuántico, según el cual el estado de un bit cuántico (cúbit) puede transportarse a otro sin necesidad de ser conocido en ningún momento, lo cual no es posible fuera de la física cuántica.
Para poder hacer teletransporte es preciso que existan correlaciones muy fuertes entre las partes (el famoso entrelazamiento cuántico, que está detrás de todas las modernas tecnologías cuánticas). Pero el entrelazamiento cuántico es difícil de conseguir y muy frágil. Idealmente, en una red querríamos transmitir información entre cualquier par de nodos, por muy alejados que estén. Pero ¿cómo conseguir entrelazamiento entre nodos muy alejados si cada nodo solo interacciona con los nodos que tiene más cerca? Para ello hay que usar el fenómeno del “intercambio de entrelazamiento”, que es igual que el teletransporte, pero ahora lo que se transporta es precisamente un estado entrelazado de dos cubits. De esta manera, si entrelazamos un nodo A con un nodo B y también al nodo B con un tercer nodo C, el “intercambio de entrelazamiento” hace que se entrelacen A y C, a pesar de que nunca han interaccionado entre sí. Y, en principio, así podríamos seguir con cualquier número de nodos. El problema experimental es que el entrelazamiento cuántico es muy frágil, y es muy difícil realizar este proceso sin que se pierda información. Tanto el teletransporte como el “intercambio” son conocidos teóricamente desde los años 90 y han sido realizados experimentalmente en diversos sistemas cuánticos. Pero en el caso concreto de sistemas que puedan formar una red de comunicaciones cuánticas, solo se había conseguido el teletransporte entre dos nodos próximos de la red. Hasta ahora, en que un equipo experimental de la Universidad de Tecnología de Delft, en Holanda, ha conseguido realizar también el intercambio de entrelazamiento. Esto podría interpretarse como un primer paso (muy preliminar) hacia una red cuántica de comunicaciones. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la gran dificultad experimental hace que la calidad de la transmisión de información sea todavía muy baja. Esto se puede medir calculando la llamada “fidelidad” del estado transmitido, es decir, el parecido entre el estado final real del cúbit y el estado que queríamos transmitir. Idealmente, esa fidelidad debería ser del 100 %. Si está por encima del 66,6 % sabemos que el proceso es imposible sin usar física cuántica. En el experimento se consigue en promedio una fidelidad del 70 %, pero en algunos estados cae hasta el 65 %. Esto es suficiente para demostrar que el proceso es cuántico (al menos, en promedio), pero obviamente todavía muy lejos de cualquier posible aplicación tecnológica, ya que el estado que se obtiene es un 30 % distinto del original. Queda mucho trabajo por delante para mejorar esos porcentajes y poder extender el experimento a nodos más alejados en la red. "Reacción" rápida para el Science Media Center sobre el artículo en Nature de IBM. Originalmente publicado por el SMC, algunos extractos publicados por periódicos.Hace unos años, el equipo de computación cuántica de Google aseguró haber conseguido la llamada “supremacía cuántica” (resolver un problema en poco tiempo con un ordenador cuántico que le llevaría un tiempo inabordable a cualquier ordenador clásico imaginable) con una máquina de unos 50 bits cuánticos (cúbits). El problema es que, en ese caso, la tarea no servía para nada: estaba diseñada específicamente para que fuera muy difícil de resolver por un ordenador clásico, pero factible para uno cuántico. La pregunta abierta es si los ordenadores cuánticos pueden superar a los clásicos en problemas que sí tengan alguna utilidad.
En teoría, sabemos que existen problemas en los que un ordenador cuántico superaría a uno clásico, como en la descomposición de un número grande en números primos (en la que se basa la criptografía actual). Pero para ello se necesitarían muchos cúbits y realizar muchas operaciones (puertas lógicas) sobre ellos. Aunque los ordenadores cuánticos ya pueden realizar cada una de esas operaciones cometiendo pocos errores (con probabilidades de error por debajo del 1 %), cuando tienes que hacer tantas operaciones la probabilidad de que cometas algún error y el resultado no sea fiable se vuelve muy grande. Para evitar esto, los ordenadores cuánticos deberían incorporar mecanismos de corrección de errores. Esos mecanismos se conocen teóricamente, pero implican aumentar mucho más el número de cúbits y de operaciones, de manera que solo compensaría introducirlos en un ordenador cuántico en el que las probabilidades de error en cada operación fueran aún mucho más bajas que las actuales. El reto de tener un ordenador cuántico con tantísimos cúbits y con probabilidades de error tan extremadamente bajas está todavía muy lejos de las capacidades tecnológicas actuales. Pero la pregunta que se plantea el artículo de Nature del equipo de computación cuántica de IBM es: ¿podemos hacer algo útil con los ordenadores cuánticos actuales, con un número pequeño de cúbits y unas probabilidades de error relativamente altas? La respuesta de los autores es que sí, pero tiene un “truco” llamado “mitigación de errores”. Si entendemos bien las fuentes de error debido al ruido en un experimento y cómo varían los resultados del experimento para distintos niveles de ruido, podemos deducir el resultado que tendríamos si no tuviéramos ningún ruido. Esto requiere, por tanto, realizar distintos experimentos y corregir los resultados a posteriori, normalmente, con un ordenador clásico. Es en estos resultados corregidos (“mitigados”) donde los autores afirman haber demostrado su superioridad frente a los ordenadores clásicos. Para ello usan una máquina de 127 cúbits llamada Kyiv y ejecutan en ella circuitos cuánticos con 2.880 puertas lógicas entre pares de cúbits. Esas operaciones no son aleatorias, sino que sirven para simular el llamado modelo de Ising, que se introdujo originalmente para explicar propiedades relacionadas con el magnetismo y que con el tiempo ha encontrado muchas aplicaciones en física. Los ordenadores clásicos usan distintas aproximaciones y métodos para resolver este modelo en muchas circunstancias pero, como se muestra en el artículo, con un número de partículas tan alto como 127 y determinados valores de los parámetros físicos, la estructura de los estados físicos generados puede ser tan compleja que las aproximaciones anteriores fallen y las máquinas clásicas no puedan predecir resultados con suficiente fiabilidad. Lo anterior está relacionado con el famoso entrelazamiento cuántico. Un sistema de dos cúbits tiene cuatro posibles estados: 00, 01, 10 y 11 pero, además, los cúbits pueden estar en una superposición cuántica, de manera que no los puedas descomponer en estados de cada cúbit individual (entrelazamiento cuántico). Con tres cúbits tendrías ocho posibles estados y sus superposiciones. Con 127 tienes un número descomunal de estados (2^127) y sus superposiciones: los ordenadores clásicos no disponen de tanta memoria, pero pueden usar aproximaciones asumiendo que, de todos esos posibles estados, no todos son importantes para describir las propiedades que nos interesan, lo cual reduce la cantidad de memoria necesaria. El problema es que, si el sistema que queremos simular está en un estado muy complicado, con mucho entrelazamiento, esa hipótesis deja de ser válida y los ordenadores clásicos no pueden hacer cálculos precisos. Y aquí es donde entra la utilidad del ordenador cuántico de IBM: en esas situaciones, dadas por ciertos valores de los parámetros de un modelo de Ising, los autores muestran que su máquina, tras la mitigación de errores sí que aporta resultados fiables al calcular magnitudes físicas del sistema. Si estos resultados se confirman (por ejemplo, por el equipo de la competencia de Google) significarían un primer paso en la prueba de la utilidad de los ordenadores cuánticos actuales, relativamente pequeños y ruidosos, cuando se les ayuda con mitigación de errores. Aunque seguramente este cálculo concreto no tiene aplicación práctica directa (ya que los valores de los parámetros donde se muestra la superioridad cuántica probablemente no se correspondan con sistemas físicos reales), al menos el modelo de Ising tiene una inspiración física, por lo que es posible que existan modelos de complejidad similar con aplicaciones más inmediatas que también puedan ser atacados por máquinas parecidas a Kyiv y un enfoque basado en mitigación, no corrección, de errores. Carlo Rovelli y su “interpretación” de la física cuántica. (Reseña del libro "Helgoland", editada y publicada originalmente en Investigación y Ciencia, octubre de 2022).Carlo Rovelli es profesor de física en el Centro de Física Teórica de la Universidad de Aix-Marsella (Francia) y uno de los mayores expertos mundiales en “gravedad cuántica de lazos”, una de las alternativas más populares a la teoría de cuerdas como teoría cuántica de la gravedad. También es un conocido escritor y divulgador científico. En 1996 publicó el artículo científico “Relational quantum mechanics”, con el que entró en los siempre atractivos pero pantanosos terrenos de eso que se ha dado en llamar “interpretaciones de la mecánica cuántica”. Ése es el tema central de “Helgoland”, que aparece ahora en castellano (Anagrama).
No está muy claro por qué la mecánica cuántica debería ser “interpretada”, y no las leyes de Newton de la mecánica o los principios de la termodinámica. Sin embargo, Rovelli se adhiere aquí, con los argumentos habituales (la tristemente célebre boutade de Feynman, el debate Bohr-Einstein que erróneamente muchos creen todavía abierto etc.) a esa corriente según la cual los físicos no entendemos la física cuántica… para inmediatamente demostrarnos lo bien que la entiende él. De la misma forma que en otros libros la clave para descifrarla serían los “muchos mundos” o la teoría de Bohm (enfoques certeramente criticados por Rovelli en este libro), aquí la piedra Rosetta que debería hacernos caer definitivamente del caballo sería la comprensión del carácter “relacional” de la naturaleza. Los experimentos basados en la violación de las desigualdades de Bell han mostrado definitivamente que los sistemas regidos por la física cuántica no tienen propiedades bien definidas si no se realiza una medición. En palabras de Niels Bohr, confirmadas después por los experimentos: “la descripción no ambigua de un fenómeno cuántico requiere, en principio, incluir la descripción de todos los aspectos relevantes del dispositivo experimental” (página 132). Esta es probablemente la característica fundamental de la física cuántica. Si la ponemos en lenguaje “relacional”, podemos decir que las propiedades de los sistemas cuánticos siempre están definidas con respecto a algo (el aparato de medida. Evitemos en la medida de lo posible la confusa terminología de “observador” y similares, aunque no lo haga Rovelli). Pero si, como reconoce el autor, la idea relacional ya estaba en los escritos de Bohr y otros padres fundadores de la física cuántica ¿por qué necesitamos una nueva interpretación? Según Rovelli, el elemento nuevo sería que ahora sabemos que “toda la naturaleza es cuántica y no existe nada especial en un laboratorio de física con un aparato de medición” (página 133). Pero éste es precisamente el punto más débil de su discurso. El mismo Rovelli, sin darse cuenta, nos explica por qué, cuándo más adelante hace una muy acertada y oportuna crítica del uso de la física cuántica para justificar pseudociencias, pseudoterapias y misticismos varios: “el mundo es lo bastante complejo para dar cuenta de la magia de la música de Bach, de las buenas vibraciones y de nuestra profunda vida espiritual sin necesidad alguna de recurrir a rarezas cuánticas” (página 150). Tiene toda la razón, pero ¿no habíamos quedado en que toda la naturaleza es cuántica? ¿No decíamos (en la página 97) que “los dispositivos que efectúan las mediciones, los científicos que los leen, los cuadernos en los que toman notas, los mensajes en los que escriben los resultados de la medición, también son todos ellos objetos cuánticos”? No, no lo son. En la página 94, Rovelli nos cuenta que su amigo Lee (seguramente Lee Smolin) le dijo que tras estudiar por primera vez el entrelazamiento se había pasado horas tumbado “pensando que cada átomo de su cuerpo había interactuado en un pasado lejano con muchos átomos del universo. Así pues, cada átomo de su cuerpo tenía que estar conectado con miles de millones de otros átomos esparcidos por la galaxia… Se sentía mezclado con el cosmos.”. Rovelli da por bueno este comentario, cuando en realidad merece pertenecer al “increíble desfile de tonterías” (página 149) de los misticismos cuánticos. La superposición cuántica, en la que se basa el entrelazamiento cuántico, es muy difícil de generar y de mantener, y desaparece rápidamente en contacto con el ambiente. Ninguno de los átomos del cuerpo del amigo Lee está ya entrelazado, ni guarda ya ninguna relación, con nada fuera de su cuerpo. Este tipo de error se repite a lo largo de toda la parte central del libro. Por más vueltas que le demos al tristemente célebre gato de Schrödinger (convertido aquí en gato de Rovelli, ya que solo estaría en un estado de superposición entre dormido y despierto: “no me gusta bromear con la muerte de un gato”, página 58), no basta con encerrar al gato en una caja y meter en ella un elemento radiactivo para poder crear una superposición cuántica con el gato. La superposición requeriría de unas condiciones de laboratorio (temperatura, por ejemplo) incompatibles con la existencia del gato. Schrödinger introdujo este ejemplo mental para mostrarnos el ridículo de extender las superposiciones cuánticas a objetos macroscópicos de la vida diaria… justo el grave error de este libro. Es en el intento de mostrarnos cómo la interpretación relacional afectaría a nuestra visión macroscópica del mundo cuando el libro naufraga más dramáticamente. En la página 99 se identifica erróneamente cualquier correlación, como la que aparece entre la medida de un termómetro y la temperatura exterior, con el entrelazamiento. Pero esto es falso: el entrelazamiento cuántico es un tipo especial de correlación (muy costosa de generar y mantener en un sistema cuántico), que va más allá de las llamadas correlaciones “clásicas”, como la del termómetro. Este hilo de razonamiento le lleva directamente al disparate (página 100): si miro una mariposa y veo el color de sus alas, estoy en un estado entrelazado con la mariposa y “no es imposible que se den sutiles fenómenos de interferencia con la configuración donde la mariposa era de otro color…”. No. Es ciertamente imposible porque no hay ninguna superposición cuántica, ningún entrelazamiento cuántico, ninguna interferencia… solo correlaciones clásicas. Obviamente, Rovelli no ignora (porque menciona la decoherencia cuántica) que los objetos de la física clásica no están en superposiciones cuánticas en nuestra vida diaria. Sin embargo, parece creer que los efectos cuánticos siguen ahí, aunque sean muy difíciles (en realidad, imposibles) de medir. Por un lado, no es cierto: por ejemplo, el entrelazamiento cuántico sencillamente desaparece (se hace 0, no muy pequeño) por debajo de un cierto valor umbral de superposición. Por otro lado, es obvio que este tipo de razonamiento contradice las ideas centrales de la interpretación relacional: ¿qué sería esta especie de esencia que no es relativa a nada, ni se relaciona con nada, ya que no se puede medir? ¿Todo es relacional salvo el hecho indiscutible e inverificable de que todo es cuántico? En la página 129, Rovelli refiere una conversación con el filósofo David Albert, quien le pregunta: “Carlo, ¿cómo puedes pensar que experimentos hechos con trozos de metal y vidrio en el laboratorio puedan tener tanto peso como para cuestionar nuestras convicciones metafísicas más profundas acerca de cómo es el mundo?” Rovelli contesta “¿y cuáles son “nuestras convicciones metafísicas más profundas” sino también estas, solo algo que nos hemos acostumbrado a creer verdadero, precisamente manipulando piedras y trozos de madera?” No es mala contestación, pero elude el punto principal, que yo plantearía así: “Carlo, ¿por qué los experimentos con objetos que siguen leyes cuánticas deberían afectar a nuestra comprensión de objetos que no siguen esas leyes?”. La intención, fundamental en este libro, de que saquemos todo tipo de conclusiones filosóficas a partir de la interpretación relacional de la física cuántica fracasa si no contestamos a esta pregunta. Carlo Rovelli es, por supuesto, un buen escritor y una persona culta, dos características que le distinguen de la mayoría de sus colegas. Disfrutamos con sus referencias a Robert Musil, Luigi Pirandello, Shakespeare y tantos otros como van apareciendo, de manera no forzada, en este libro, como en todos los suyos. Le perdonamos sus divagaciones sobre el revolucionario soviético Aleksandr Bogdánov y el antiguo filósofo indio Nāgārjuna. Nos gusta imaginárnoslo tomando té en Ontario, mientras acaricia a su gato y fuera cae la nieve. Pero aquí, entre la niebla de Helgoland, se desvía “de su camino un cuarto de legua para correr en pos de una agudeza”, como diría Montaigne (“Los ensayos. Libro I”. Traducción de J. Bayod Brau. Acantilado). Tal vez la física cuántica no necesitaba de tanta interpretación, y sí de una mejor explicación, una que evite la confusión con la física clásica. Ontología y dinámica de tres variaciones exóticas de la teoría cuántica. (Reseña del libro "Philosophy of physics: quantum theory" de Tim Maudlin, editada y publicada originalmente en Investigación y Ciencia, noviembre de 2019).Recientemente, el profesor Carlo Rovelli, del Centro de Física Teórica de la Universidad Aix-Marseille (Francia) ha publicado un interesante artículo titulado "Physics Needs Philosophy. Philosophy needs Physics” en la revista Foundations of Physics. Para la mayoría de los físicos, la segunda parte de la frase del título (“la filosofía necesita a la física”) no necesita mayor aclaración, pero muchos de ellos estarían en total desacuerdo con la primera parte (“la física necesita a la filosofía”). El latiguillo “eso es filosofía” funciona casi como un insulto en esos foros. Otros pocos físicos decimos con la boca pequeña que nos gusta la filosofía, pero en realidad tampoco sabemos muy bien qué queremos decir con eso, más allá de nuestro gusto por las charlas desenfadadas de cafetería (es decir, aquellas en las que no escribimos ecuaciones en los manteles). Nuestro desconocimiento de los usos y prácticas de la filosofía profesional es tal que estoy seguro que muchos colegas no me creerían si les digo que este “Philosophy of Physics: Quantum Theory” está lleno de fórmulas. No sólo eso: tiene ejercicios al final de cada tema y una maravillosa nota al pie en la página 71, en la que se invita al lector a hacer los cálculos, ya que así alcanzará un “sentido de éxito y comprensión que no puede conseguirse de otra manera” (“contar” decía Josep Pla en “Viaje en autobús” “es comprender”, y se refería a contar números, no cuentos).
Y sin embargo, si hacemos caso a Rovelli, los físicos modernos deberíamos interesarnos más por la filosofía, como hacían nuestros predecesores, ya que, lo sepamos o no, es una mala digestión de las ideas de Popper y Kuhn lo que ha hecho que la física fundamental se atasque en las últimas décadas. De ahí el enorme interés con que he leído este libro de Tim Maudlin. Desafortunadamente, con la física cuántica siempre pasan cosas insólitas. Por ejemplo, uno esperaría que un libro que lleva por título “Filosofía de la física: teoría cuántica”, se dedique efectivamente a hacer filosofía de la física cuántica. Sin embargo, pronto se nos aclara que no será así: aquello que entendemos por física cuántica la inmensa mayoría de los que nos dedicamos a ella no es una teoría, según Maudlin, sino una “receta”, ya que no posee una ontología (una idea sobre “lo que es”) ni una dinámica (“lo que hace”). Naturalmente, Maudlin está equivocado y por eso el libro nace herido de muerte. La teoría cuántica convencional tiene una ontología muy clara, con una característica novedosa: las propiedades de los sistemas físicos que describe no están completamente definidas, sino que están definidas por probabilidades. El autor tiene razón al criticar que los físicos nos refiramos a esto en términos de “realismo” (decimos que la física cuántica no es “realista), lo cual es completamente erróneo desde el punto de vista filosófico. Sin embargo, que nuestra ignorancia nos lleve a usar mal la etiqueta no invalida el hecho en sí; analizar sus consecuencias ontológicas sería realmente útil e interesante, pero Maudlin ha decidido que no merece la pena. En cuanto a que la teoría cuántica no tiene una dinámica definida, ¿qué otra cosa será si no la ecuación de Schrödinger? Si no es de física cuántica tal y como la conocemos, ¿de qué habla entonces este libro? Pues bien, de tres tipos de modificaciones o variantes de la teoría, más o menos exóticas y marginales: la teoría GRW (Ghirardi-Rimini-Weber) sobre el colapso de la función de onda, la mecánica bohmiana y la llamada teoría de muchos mundos. Estas variantes satisfacen al profesor Maudlin por su ontología y su dinámica, pero me da la impresión de que se ha olvidado, no ya de Popper, sino de Cole Porter (“Experimenta/ que sea tu lema día y noche/ Experimenta/ y llegarás a la luz”). ¿Qué dicen los experimentos? Las teorías del tipo GRW explican el llamado colapso de la función de onda mediante una ligera modificación de la teoría cuántica usual, que haría que el colapso fuera un proceso físico real que ocurriría espontáneamente. Esta pequeña corrección haría altamente improbable que la función de onda de una partícula elemental colapsara de manera espontánea, salvo que interaccionara con un objeto compuesto de muchísimas partículas (como un aparato de medida), en el que el colapso sería mucho más probable. Esto, de alguna manera, “explicaría” el colapso de la función de onda cuando se realiza una medida. La corrección a la mecánica cuántica usual es tan pequeña que no produciría ninguna modificación en los experimentos habituales, pero se pueden diseñar experimentos especiales para detectar minúsculos efectos observables. A esa tarea se han dedicado varios grupos experimentales desde hace unos cuantos años, hasta el momento sin ningún éxito. En el caso de que finalmente algún experimento dé un resultado positivo, la teoría cuántica usual incorporaría muy fácilmente esta pequeña variación, que no cambiaría ninguna de sus características básicas (incluida la característica ontológica mencionada más arriba) pero arrojaría más luz sobre el proceso de medida. El caso de la mecánica bohmiana es distinto: en esta teoría la posición está siempre bien definida (es, por tanto, una teoría de las llamadas de “variables ocultas”), por lo que, de ser cierta, implicaría un cambio dramático en los principios básicos de la física cuántica. Los experimentos basados en desigualdades de Bell han descartado consistentemente las teorías de variables ocultas “locales”, es decir, aquellas en las que la información no puede viajar a velocidades más altas que la de la luz. De manera que, para poder explicar los experimentos, las teorías de variables ocultas deben permitir que la información viaje a velocidades “superlumínicas”, algo que va en contra de lo que observamos en la naturaleza y que impediría que pudiéramos mezclar estas teorías con la relatividad para producir un equivalente a la exitosa teoría cuántica de campos. Conviene aquí hacer una aclaración, ya que es un error grave de Maudlin y de la pequeña comunidad de físicos bohmianos: aunque a veces se diga que el entrelazamiento cuántico y, por extensión, la mecánica cuántica, es no-local, en realidad, en mecánica cuántica no hay transmisión de información instantánea o “superlumínica” y, por tanto, la mecánica cuántica es local en el sentido que estamos manejando aquí. Esta confusión terminológica hace que Maudlin y otros sigan creyendo que es posible defender una teoría de variables ocultas, como la de Bohm o cualquier otra, y mantener al mismo tiempo un acuerdo razonable con los experimentos. Pero están equivocados. Finalmente, la teoría de muchos mundos, con sus múltiples universos es, por definición, imposible de verificar experimentalmente, ya que solo tenemos acceso a nuestro universo. Por tanto, no es más que una interpretación exótica de la teoría usual. Así que, en resumen, tenemos un modelo que no está pudiendo ser confirmado por los experimentos, otro que ha sido explícitamente rechazado por ellos y otro más que nunca podrá ser puesto a prueba experimentalmente. Y a esto, una vez más, le hemos dedicado un libro entero. Nuestra para muchos odiosa pero tozuda y longeva teoría cuántica, con su chaleco a prueba de experimentos, imaginamos que tendrá que seguir esperando mejor ocasión. Tópicos peligrosos en la divulgación de la física cuántica. |
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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