De cómo la divulgación científica en física cuántica no está en manos de los mejores expertos.El gran W. B. Yeats escribió hace un siglo su celebrado poema The second coming. En su apocalíptica primera estrofa se incluyen estos versos: The best lack all conviction, while the worst are full of passionate intensity. En la traducción al español El segundo advenimiento de Enrique Caracciolo Trejo (dentro de Antología bilingüe de Alianza Editorial) leemos: Los mejores de convicción carecen, mientras los peores llenos están de intensidad apasionada. Algo así sucede con la divulgación de la física cuántica. Por un lado, la divulgación científica está, en general, mal vista dentro de la comunidad científica. Los buenos científicos (lo reconozcan abiertamente o no) suelen levantar las cejas ante los esfuerzos divulgativos, sobre todo si vienen de gente "de fuera" (periodistas especializados) o de "investigadores jóvenes" (donde el concepto de investigador joven se está ampliando tanto, que incluye ya a alopécicos padres de preadolescente como yo), quienes, según ellos, deberíamos dedicar todos nuestros esfuerzos a escribir artículos técnicos. Por otro lado, estos grandes científicos son personas que están extraordinariamente ocupadas, que ya tienen bastante con atender a sus grandes grupos de investigación, atraer financiación para sus ideas, viajar a congresos y reuniones, la burocracia... En esas condiciones, es lógico que los grandes expertos teóricos y experimentales en información cuántica, computación cuántica etc. crean que tienen cosas mejores que hacer que intentar resolver la enorme confusión existente en la divulgación de los resultados de su campo de investigación. Cuando lo hacen, quizá forzados por la presión de los gobiernos y los financiadores, lo hacen sin ganas, "sin convicción", lo que tal vez explique que solo se les ocurran "gatochadas", o sea, patochadas dizque poéticas sobre felinos centroeuropeos. Así que la divulgación de la física cuántica parece estar en manos ahora de nosotros, los peores, siempre llenos (oh, sí) de "intensidad apasionada". Entre nosotros, los peores, no es raro que nos las demos de heterodoxos, ni que finjamos creer que esa heterodoxia es la causa de nuestros males. Así, no es raro tampoco que caigamos en interpretaciones alternativas, más o menos conspiranoicas, al consenso científico. Esto explicaría, a mi juicio, que el mercado este lleno de libros de bohmianos, de everettianos etc. y de otro montón de libros (a veces escritos también por físicos de otros campos) donde se dice que la física cuántica es una cosa misteriosa que los físicos no entendemos y, por tanto, que estamos todo el rato debatiendo sonre ella, cada uno con su interpretación favorita, porque ya decía Einstein, y ya decía Feynman, y ya decía Wigner. Sin embargo, casi no recuerdo un solo libro en el que se explique sin aspavientos la intrepretación ortodoxa, la que ha salido triunfante de décadas de sofisticados experimentos y poderosos ataques teóricos, la que asumimos la inmensa mayoría de los físicos que trabajamos en el campo, la que ha permitido que entendamos tan bien la física cuántica, que ya estemos creando nuevas tecnologías. Es como si el mercado estuviera inundado de libros sobre el cambio climático escritos por el 2 o el 3 % de negacionistas, y no por el 97 o el 98 % restante. La situación es preocupante y tiene difícil solución, sobre todo si uno no cree en un segundo advenimiento... (Publicado originalmente en SciLogs el 25/09/19).
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No, la física cuántica no cura... y menos a distancia.Ya habrán leído ustedes que Einstein «no creía» en la física cuántica. Lo que tal vez no hayan pensado tanto es que murió en 1955, cuando eso era todavía una posibilidad. Ahora mismo, tras las montañas de experimentos basados en la violación de las desigualdades de Bell, la física cuántica no es una cuestión de fe, sino de respetar la verdad científica. Negar hoy la física cuántica le colocaría a uno en el mismo saco (o uno peor) que los que niegan el calentamiento global o los que creen que las vacunas causan autismo y los transgénicos cáncer. Por eso resulta tan injusto seguir insistiendo en que Einstein se equivocaba en esto (como leemos una y otra vez en tantos titulares de prensa cada vez que aparece un nuevo experimento confirmando las predicciones cuánticas): sencillamente, Don Alberto no tenía la misma información que tenemos ahora y no sabemos cuál sería su actitud en la actualidad. Sin embargo, los divulgadores tendemos a seguir tirando de sus frases de entonces, ya convertidas en clichés obsoletos como lo de que "Dios no juega a los dados" (cuando todo parece indicar que es adicto al póquer) o lo de la célebre "spooky action at a distance" (digamos "acción a distancia que da miedo", a falta de una mejor traducción para spooky), con la que Einstein se refería al entrelazamiento cuántico. Hoy sabemos con certeza que no hay ninguna acción a distancia implicada en este fenómeno, pero la frase sigue dando vueltas a la red sin ningún control, mezclada con el batiburrillo habitual en estos temas, tan lleno de gatos y mundos paralelos. Como hemos dicho otras veces, ése es el problema de las palabras: una vez que las sueltas, ya no te pertenecen, y pueden acabar en manos de cualquiera... Y esto no sería tan grave, si no hubiera tantos desaprensivos sin escrúpulos. Vean, por ejemplo, este sitio, uno de los muchos dedicados a la estafa de las pseudoterapias "cuánticas"; en este caso concreto, la llamada "terapia SAAMA". Esta paparrucha se la debemos a un Veturián Arana, quien, cansado de evacuar libros de poemas y fotografía, decidió un día crear una terapia que tuviera las características que a él le parecieron más oportunas, como él mismo dice sin demasiado rubor en su sitio web. Algunas de esas características son, abróchense los cinturones: "2- Que se pudiera aprender en un fin de semana y no en meses o años. 3- Que no fuera necesario tener conocimientos previos, solo saber leer." Naturalmente, que uno tenga que estar años estudiando para poder curar a los demás es una cosa pesadísima, y cuando uno llega a cierta edad, la cosa debe de dar pereza. Así, como nos explica su feligrés y nada menos que "terapueta SAAMA 2.0" Ignacio de la Cuesta, estamos ante una "técnica de sanación bioenergética y cuántica de gran poder". Por supuesto, aquí pueden ver una nueva aplicación del "test de Shaw" del que hablé hace poco, pero también de otra propiedad común de las estafas pseudocientíficas, que llamaremos "conmutativa". Efectivamente, si cambiamos "bioenergética y cuántica" por "biocuántica y energética" e incluso "biocuantoenergética", esta frase sigue significando lo mismo (o sea, nada). Pero resulta que la cosa lo mismo vale para un roto que para un descosido, porque "con SAAMA se puede mejorar cualquier cuestión relacionada con la salud", y además vale para niños, ancianos, mascotas e incluso ¡lugares! Justificar esta última característica naturalmente plantea el problema de que la terapia tiene que funcionar "a distancia" e incluso sin que el sujeto (que puede ser un lindo gatito o la cocina de usted) se entere. ¿Y esto último cómo se puede justificar? Pues claro, hombre, ¡con la física cuántica! Al fin y al cabo, en la física cuántica hay acción a distancia, ¿no? Lo decía Einstein y tal, ¿vale? Pues miren, no. En la física cuántica no hay ningún mecanismo de acción a distancia, así que ¿por qué no se buscan otra cosa para justificar sus timos? O mejor aún, ¿por qué no dejan de engañar a la gente? ¿No se dan cuenta de que si le dicen a la gente que se va a curar de cualquier cosa ("cualquier cuestión relacionada con la salud": incluido el cáncer, ¿verdad?) con sus métodos, y les creen, la gente podría abandonar el tratamiento que sí podría curarles? Ustedes sí que son "spooky", ustedes sí que dan miedo. (Publicado originalmente en SciLogs el 12/11/18).
La teoría de la relatividad de Einstein ha sido comprobada una y otra vez por los experimentos, y ha sobrevivido a todas las críticas recibidas durante más de un siglo.Albert Einstein es para todos nosotros una especie de símbolo de la inteligencia. "No hay que ser un Einstein para entender que...", "ese niño es un Einstein (no ha salido al padre)..." y cosas así, las decimos todos con frecuencia. Es por tanto muy atractivo intentar demostrar que, en realidad, no era más que un "piernas". Hay varias maneras muy populares de hacer esto. La más indirecta, pero a mi juicio la más terrible, es atribuirle toda clase de sandeces y cursilerías que nunca dijo ni pensó, como ya analizamos una vez aquí. Efectivamente, si todas esas patochadas hubieran sido dichas realmente por Einstein, nuestro desprecio estaría justificado. Otra manera muy de moda es decir que en realidad todo lo hizo su primera mujer Mileva Marić, basándose en un par de chascarrillos de whatsapp que no resisten el menor escrutinio. ¿Y qué me dicen de que cada semana la prensa anuncie que tal o cual experimento (normalmente, de física cuántica) se hace para demostrar que Einstein estaba equivocado? Pobre Alberto. A lo largo de todo el siglo XX, los más osados han ido aún más lejos, y han intentado probar que uno de los mayores logros intelectuales de la humanidad, la teoría de la relatividad, en realidad está equivocada. Una y otra vez, la teoría ha sobrevivido a todas las críticas, y ha sido corroborada por los experimentos, con un grado de precisión cada vez mayor. Hoy en día, no hay ningún debate científico respecto a la validez de los principios y predicciones fundamentales de la teoría: la relatividad es uno de los pilares más sólidos y mejor asentados del pensamiento científico. Sin embargo, en el ambiente de posverdad actual, las cámaras de eco de internet y las redes sociales permiten que lecturas sesgadas de viejos y superados debates revivan, alentando toda suerte de negacionismo científico y teorías de la conspiración. Pasa con las vacunas, el calentamiento global, los transgénicos... incluso con la esfericidad de la Tierra. ¿Por qué no iba a pasar también con la teoría de la relatividad? Louis Essen fue un notable físico experimental del siglo XX, que hizo importantes aportaciones para el desarrollo de los modernos relojes atómicos y realizó medidas muy precisas de la velocidad de la luz, entre otras cosas. El hecho de que naciera en Nottingham hace que le tenga especial simpatía, ya que en ese ciudad he vivido e investigado durante tres años. El profesor Essen fue un crítico contumaz de la teoría de la relatividad, y durante décadas envió cartas a revistas como Nature (por ejemplo, Nature 180, 1061 (1957) o Nature 217, 19 (1968)) explicando por qué, a su juicio, la teoría era incorrecta. Más adelante, ya retirado, aún tuvo ocasión de escribir estas ideas en artículos divulgativos en la revista Wireless World (hoy Electronics World). Esos artículos pueden encontrarse todavía por internet (veáse aquí o aquí) y parecen hacer las delicias de algunos lectores, como he podido comprobar recientemente. Todas estas críticas de Essen fueron convenientemente contestadas y refutadas por otros investigadores, y las predicciones basadas en esas críticas han sido demostradas falsas por los experimentos. Su argumento fue siempre el mismo durante todas esas décadas, así que nos bastará con explicar aquí los graves errores teóricos de uno de esos artículos (el más detallado técnicamente: "Relativity and time signals", del año 1978). El contenido estrictamente ciéntifico (sobre el no-científico haré algún comentario más adelante) comienza con una explicación del clásico problema de relatividad especial en el que tenemos dos relojes A y B, que se mueven con una cierta velocidad relativa constante. La predicción revolucionaria de la teoría einsteiniana es que el reloj "en movimiento" "irá más lento". Ahora bien, ¿cuál es el reloj "en movimiento"? En la teoría de la relatividad (siempre que la velocidad relativa sea constante), cualquiera de los dos tiene derecho a considerarse como un observador en reposo y a considerar que es el otro reloj el que se mueve. Por tanto, A pensará que el reloj de B va más lento, mientras que B pensará que A va más lento. ¿Quién tiene razón? Ninguno de los dos: entre observadores a velocidad constante el tiempo es relativo, igual que lo son la posicón y otras muchas magnitudes físicas. Es preciso aclarar una cosa: lo que he descrito hasta ahora no es a lo que se llama paradoja de los gemelos ni paradoja de los relojes. Es simplemente una predicción de la teoría de la relatividad. Essen admite que esta predicción "no es imposible desde el punto de vista de la lógica", pero según él tiene una consecuencia indeseable y que habría pasado inadvertida. Éste es su primer error: no existe tal consecuencia. Veámoslo con detalle. Essen imagina que tanto A como B se envían señales el uno al otro, a medida que sus relojes van dando "tics". Según él, si hacemos esto, la predicción de la relatividad especial implica que algunos tics emitidos no son recibidos. Pues bien, esto no es así. Essen no da detalles de cómo llega a esa conclusión (para él es evidente), pero parece que el razonamiento se basa en la idea newtoniana de que los tics del reloj se emiten a un ritmo universal y constante, de manera que la única manera de que el reloj vaya más lento, es que "dé menos tics". También parece ignorar el famoso efecto Doppler, según el cual la frecuencia a la que se reciben los tics será distinta a la frecuencia con que se emiten (si hay emisores o receptores en movimiento). Si tenemos en cuenta estas dos cosas, la relatividad no predice "que se pierdan tics". A partir de aquí, continúan los errores de Essen. Según él, Einstein se habría dado cuenta de este problema de los "tics perdidos" (no lo hizo, porque no hay tal problema), pero en lugar de decirlo, habría decidido ocultarlo, y ese proceso sería el que le habría llevado a decir que, en realidad, la dilatación temporal no es relativa sino que ocurre realmente para el reloj en movimiento. Pero, de nuevo, esto no es así. En realidad, Einstein llega a esa conclusión en un problema distinto al que hemos descrito hasta ahora. Este problema sí es el de la "paradoja de los gemelos". En la llamada paradoja de los gemelos, no tenemos sólo dos relojes alejándose o acercándose con una cierta velocidad, sino que tenemos que uno de ellos realiza un viaje de ida y vuelta. Por ejemplo, B se va a una estrella lejana y vuelve a donde está A. El hecho de que el viaje sea de ida y vuelta implica una diferencia fundamental: ya no es posible considerar indistintamente que cualquiera de los dos está en reposo y el otro en movimiento. El único punto de vista válido es que B está en movimiento y A en reposo. La manera más usual de explicar esto es que B debe experimentar una aceleración para frenar, dar la vuelta y regresar, aceleración que evidentemente no experimenta A. Pero incluso si no queremos recurrir a la aceleración (para no complicar el análisis y para incluir otras versiones más sofisticadas de este problema en las que puede no haber aceleración), existe otra manera de demostrar que A y B no son intercambiables. Esta manera consiste precisamente en analizar los ritmos a los que se emitirían y recibirían señales entre A y B. Una bonita y exhaustiva explicación se encuentra en el libro "Special Relativity" (A. P. French, W. W. Norton & Company, 1968). (En la traducción española del libro, página 177 y siguientes). Algo de esto le debía de sonar ya a Essen en 1978, ya que su artículo incluye una alusión críptica al efecto Doppler: "la predicción de Einstein no contiene ninguna mención al efecto Doppler..." Pero, ¿qué más da que Einstein no hiciera referencia explícita a ello en su artículo? En cualquier caso, es la explicación correcta. En conclusión, como A y B no son de ninguna manera intercambiables, el efecto de dilatación temporal no es relativo, sino real: tanto A como B están de acuerdo en que, cuando B regresa, el reloj marca menos tiempo que el que marca A. Essen rechazaba esta conclusión y (basándose en su propia solución al supuesto problema de los tics perdidos, que requería la introducción de otros dos relojes) predecía que A y B tenían que marcar el mismo tiempo. Como siempre, el mejor juez son los experimentos. Puesto que los experimentos empezaban a dar consistentemente la razón a las predicciones de la relatividad, Essen criticó también los experimentos, centrándose sobre todo en el más espectacular de ellos, que había medido el efecto en 1972 en aviones que recorrieron la Tierra en direcciones opuestas. El análisis concreto de esas críticas podía tener cierto interés en 1978, pero ahora estamos ya en 2017: muchos más experimentos independientes, con distintos sistemas físicos y con un grado cada vez más apabullante de precisión han confirmado una y otra vez esta, y otras predicciones, de la teoría de la relatividad. Caso cerrado.
Quizá debería concluir aquí, pero no puedo resistirme a comentar brevemente algún aspecto más personal de la cruzada de Essen. Las teorías de la conspiración son muy sugerentes para cierto tipo de personalidad, y Essen no fue capaz de resistirse a ellas. Así, por ejemplo, en la introducción al artículo, la revista pone en su boca que "nadie ha intentado refutar mis críticas, pero se me advirtió de que si insistía podría poner en riesgo mi futuro profesional". ¿En serio? Como he dicho antes, las cartas de Essen exponiendo libremente sus críticas fueron publicadas nada menos que en Nature, y siempre hubo quien le contestó correctamente y le explicó sus errores. Varios testimonios en respuestas a este mismo artículo de 1978 apuntan a que Essen había expuesto estas mismas ideas en conferencias y en visitas académicas a otros colegas, y había sido convincemente rebatido: "desafortunadamente, el Dr. Essen apenas parecía oírlos [los argumentos en contra], y mucho menos intentar comprender lo que se le decía" (D. Griffiths, Imperial College), "el problema no es que no haya habido respuesta a sus argumentos, sino que él no ha entendido las respuestas que se le han dado repetidamente" (Prof. J. H. Fremlin, Birmingham). Essen parecía resistirse a admitir que no tenía razón. Tampoco parece que su carrera sufriera mucho por ello... aunque no entender la teoría y negar las pruebas experimentales no suela ser el camino más recomendable para hacer física. Pero esto, tal vez, sí sea relativo. (Publicado originalmente en SciLogs el 13/12/17). Sobre las citas falsas en la era de la "post-verdad".Tenía que pasar. Ya estamos oficialmente en la era de la "post-verdad" y las hordas de la desinformación no están dejando títere con cabeza. Tras destrozar a Churchill, Brecht, Borges, Einstein y tantos otros, el turno le toca ahora a Richard Feynman. El nombre de Feynman es casi sagrado para todos aquellos que aprendimos Física con sus "Feynman lectures" y que nos partimos de risa con las maravillosas memorias "¿Está usted de broma, Sr. Feynman?" y "¿Qué te importa lo que piensen los demás?". Era cuestión de tiempo que su popularidad se fuera extendiendo más allá de las fronteras de la Física académica, y en consecuencia, al parecer, inevitable, que se le empezaran a atribuir todo tipo de ingeniosidades y chascarrillos, que ahora cotizan como grandes reflexiones en las redes sociales. Recientemente apareció en un diario de tirada nacional una entrevista con Cristophe Galfard, quien recientemente ha escrito el libro de divulgación "El universo en tus manos". La entrevista empieza por todo lo alto, al menos eso pensaba el periodista cuando escribió: "Afirmaba el nobel Richard Feynman que la física es a las matemáticas lo que el sexo es a la masturbación". Como fan incondicional de Woody Allen me encantan los chistes sobre masturbación, empezando por el mítico intercambio con Diane Keaton en "Annie Hall" y terminando por la "colaboración" entre Sophia Loren y Marilyn Monroe en "Anything else". En comparación, les reconozco que este supuesto comentario de Feynman es lo suficientemente superficial, simple y equivocado como para hacer carrera en las redes sociales. Y además, le sobran 74 caracteres en Twitter. Sin embargo, ¿fue dicho esto por Feynman? Esta frase no aparece en ningún lugar de su obra, y sólo en 1993 (cinco años después de su muerte) vemos que Lawrence Krauss se la atribuye al principio de un capítulo en el libro de divulgación "Fear of Physics". En un ejemplo de mala praxis que sin duda Krauss no se permitiría a sí mismo en un artículo científico, Krauss no cita la fuente, por lo que no sabemos de dónde se la sacó. Las posibilidades son dos: o la frase ya circulaba por ahí erróneamente atribuida a Feynman en 1993, o hemos de creer que se la dijo en persona Feynman a Krauss. Pero las probabilidades de que esto último ocurriera son realmente pocas. Como el propio Krauss cuenta en su biografía-homenaje de Feynman "Quantum man", apenas coincidieron unas cuantas veces en su vida, fundamentalmente en charlas y clases. La única posibilidad real es en ese fin de semana en Vancouver del que habla Krauss en el libro: él era todavía estudiante de licenciatura, y una asociación de la que formaba parte invitó al bueno de Dick a dar una conferencia. Tras ella, aparentemente, ese fin de semana los dos salieron varias veces a tomar algo acompañados por la novia de Krauss. ¿El alcohol y las ganas de impresionar a esta última hicieron al gran Feynman decir esta simpleza? Es sólo una conjetura humorística. En cualquier caso, es obvio que es altamente dudoso que esta cita sea correcta. La entrevista con Galfard continúa en la misma línea. Ya puestos, el periodista se lanza con "El nobel Richard Feynman también dijo que "la física es como el sexo: seguro que da alguna compensación práctica, pero no es por eso por lo que la hacemos". Les confieso que ésta me parece ligeramente más ingeniosa, seguramente porque halaga mi corazoncito de físico teórico. También cabe en Twitter, y sobran 29 caracteres. Pero... ya lo adivinan, ¿no? Eso es: ¡jamás fue dicha o escrita por Feynman! A pesar de que la llevo oyendo desde mis tiempos en la Facultad, nadie, jamás, ha sido capaz de aportar la referencia que demuestre que la frase es suya.
Richard Feynman fue un físico brillante y un ser humano creativo, inteligente e ingenioso. Igual que hicimos aquí una vez con Einstein, les ruego, ¡oh, espíritus de las redes sociales!, si me escuchan, les ruego: que lean sus libros, por favor, pero sobre todo... por lo que más quieran, ¡dejen de citarle! (Publicado originalmente en Scilogs el 18/11/2016). Varios artículos aclaran definitivamente el contexto de una frase de Wigner sobre la interpretación de la física cuántica.Uno de los clásicos en el discurso entre místico y oscurantista sobre la física cuántica (junto con el conspicuo felino tirolés, la boutade malentendida de Feynman y las alusiones por elevación a Einstein) es alegar que, según Wigner, la conciencia individual es un elemento fundamental en la física cuántica. La verdad es que la primera vez que alguien me espetó esto (creo que en algún comentario en este cuaderno de bitácora), pensé que sería sencillamente mentira, ya que parecía muy improbable que un gigante de la altura de Eugene Wigner dejara escrita una patochada que se desmiente en cualquier curso básico de física cuántica (aunque era extraño, ya que estas citas inventadas suelen atribuirse a Einstein, Borges y Churchill, y no a Wigner, que es menos conocido). Por supuesto, este tipo de razonamiento no es válido, ya que la calidad de un argumento no se mide por la identidad de su autor. En cualquier caso, es cierto que existe una frase escrita por Wigner que, si la despojamos completamente de contexto (es decir, la práctica habitual de las discusiones en la red), puede llevarnos a esa conclusión. Como explica muy bien el profesor retirado Raymond Mackintosh aquí, la frase aparece en un libro colectivo del año 1962. La traducción del título del libro al español es El científico especula, pero el subtítulo es más elocuente aún: "una antología de ideas a medio hacer" (partly-baked). Es decir, la idea del libro era reunir a grandes científicos de la época para que hablaran de ideas especulativas sin demasiada base: como dice el profesor Mackintosh, mirando la lista de contribuciones "es obvio que muchos de los autores se tomaron muy en serio el reto de producir algo digno del subtítulo del libro. Tal vez Wigner también". La contribución de Wigner fue "Observaciones sobre el problema mente-cuerpo", un texto que después apareció también en otros volúmenes. Es en este texto altamente especulativo en el que encontramos el siguiente brindis al sol: tras el nacimiento de la mecánica cuántica el concepto de conciencia habría cobrado relevancia científica, ya que "no era posible formular las leyes de la mecánica cuántica de forma completamente coherente sin referencia a la conciencia". Baste decir que esta frase concluye con una llamada que nos lleva a un comentario a pie de página en el que Wigner se apoya en un texto de Heisenberg de 1958. Sin embargo, el propio Heisenberg dejó claro en 1966, en el libro Physics and Philosophy que "la teoría cuántica no contiene elementos genuinamente subjetivos, no introduce la mente del físico como parte de lo que le sucede al átomo" (todas estas torpes traducciones son mías). Esto nos aporta otro elemento clave del contexto: en esta época, algunas cuestiones básicas de la física cuántica todavía eran objeto de discusión, hasta el punto de que los mejores podían refinar sus opiniones y cambiarlas (como buenos científicos) a medida que la discusión avanzaba. Seguir recurriendo a citas de aquella época para hablar de física cuántica en el año 2019 es completamente tramposo, ya que nuestra comprensión ha mejorado dramáticamente, entre otras cosas porque el progreso experimental ha sido espectacular, y ahora podemos realizar experimentos con un enorme grado de control de la materia al nivel de unos pocos cúbits y fotones, lo cual era impensable en aquellla época. Esto ha permitido asentar los cimientos de la teoría cuántica de una forma que ha dejado obsoletas muchas cosas que se decían en aquellos tiempos. A nadie se le ocurre hablar de la ley de la gravedad citando a autores anteriores a Newton. ¿O sí? Ya era sabido que Wigner abandonó la idea más adelante, y nunca la volvió a usar. Pero además, recientemente el Profesor Emérito Leslie Ballentine (autor de uno de los mejores libros de texto sobre mecánica cuántica) ha añadido más luz a la cuestión en un artículo en la revista Foundations of Physics titulado "A meeting with Wigner" ("Un encuentro con Wigner"). En él explica que el propio Wigner confirmó públicamente en una congreso en 1987 que no creía que la conciencia causara el colapso de la función de onda, respondiendo a una pregunta directa de Ballentine (quien dice que hizo la pregunta debido a que existía una "leyenda muy extendida" según la cual Wigner pensaba eso). Caso resuelto. (Publicado originalmente en SciLogs el 18/10/2019).
Que no, que el observador no es un señor que mira.Hace ya tiempo que vengo abogando aquí por la abolición del término "observador" en la divulgación de la física cuántica. Naturalmente, nadie me hace caso, y luego pasa lo que pasa. El 22 de febrero apareció un artículo en la famosa revista New Scientist, titulado "Quantum experiment suggests there really are 'alternative facts'"("Un experimento cuántico sugiere que sí hay "hechos alternativos"). Sí, "hechos alternativos": ese hallazgo poético de una portavoz del presidente Donald Trump para justificar una de sus mentiras flagrantes. Pensemos en esto con atención: o sea, que se ha hecho un experimento de física cuántica en un laboratorio y eso habría demostrado que los portavoces de los Gobiernos pueden mentir porque, como dice el artículo "la naturaleza de la realidad depende de quién esté mirando". ¿En serio? ¿La Tierra es plana según quién la mire? En realidad, el hecho de que algunas cosas sean relativas en física no es un descubrimiento de la física cuántica, sino que es la base de la relatividad, y ni siquiera es un descubrimiento revolucionario de Einstein, sino que se remonta, por lo menos, a Galileo. A nadie se le escapa, por ejemplo, que la posición y la velocidad de los objetos se mide siempre con referencia a algo, y por tanto, distintos "observadores" (palabra que podemos usar tranquilamente en física clásica) harán medidas distintas de la posición y velocidad de las cosas, dependiendo de dónde estén situados y a qué velocidad se muevan ellos mismos. Si estoy quieto en el andén de la estación cuando pasa un tren que se aleja, diré que un tren se mueve más rápido y está más lejos que lo que dirá una persona que va corriendo hacia el tren. Parece bastante lógico, ¿no? Ojo: ¿significa esto que puedo decir cualquier cosa sobre el tren, como que se mueve a la velocidad de la luz, o que no hay un tren, sino que el tren eres tú que fluyes en armonía con el todo etc.? Bueno, pues no. Los distintos observadores (de manera más precisa, los distintos "sistemas de referencia") relacionan sus medidas unos con otros de acuerdo a reglas perfectamente bien definidas, de manera que no todas las cosas que se afirman sobre un sistema físico son ciertas por el mero hecho de que las medidas dependan del observador. Más aún, el principio de relatividad no dice ni muchísimo menos que todo es relativo, sino que dice algo que se parece más bien a lo contrario: las leyes de la física no dependen del sistema de referencia. Las reglas que usan los distintos sistemas de referencia para relacionar sus medidas respetan el hecho de que las leyes de la física son las mismas para los dos observadores. Einstein tampoco tocó este principio esencial (al contrario, explicó cómo aplicarlo correctamente en el caso del electromagnetismo) sino que añadió otro tipo de medidas a aquellas que ya se sabía que eran relativas (como la posición y la velocidad): las medidas del tiempo. Por tanto, cualquier estudiante de física básica, sin necesidad de saber física cuántica y relatividad einsteniana, sabe perfectamente que hay medidas cuyo resultado depende de quién las realiza, mientras que hay otras cosas que no dependen en absoluto del observador. ¿La física cuántica cambia esto? Difícilmente puede hacerlo, ya que por más que nos empeñemos en seguir usando "observador", "observar", "mirar" etc. no es eso lo que ocurre en los experimentos en absoluto. Así, en el experimento al que se refiere el artículo de New Scientist, el "observador es... ¡un fotón! Digámoslo otro vez: no, no es un señor que mira con cara de intenso, sino un maldito fotón. La diferencia es crucial, ya que un fotón sí que puede estar entrelazado (en el sentido de estar en un estado con entrelazamiento cuántico) con otro sistema cuántico (en este caso, otro fotón), mientras que un señor mirando intensamente, no. Y los "hechos" que se miden en el experimento son precisamente los estados de un fotón, que no parece que puedan tener mucho que ver con los hechos a los que nos solemos referir en la vida cotidiana, como el número de asistentes a la toma de posesión de un presidente. ¿Qué es, en realidad, lo que se ve en el experimento (que se puede leer aquí)? En el fondo, una vez más, lo que se ve es el papel que juegan los aparatos de medida en física cuántica. Las dos o tres lectoras que me siguen recordarán bien qué es el entrelazamiento cuántico. Pensemos en dos bits cuánticos o cubits en un estado con entrelazamiento. Si hacemos medidas en uno solo de ellos, el resultado será que el cúbit está en un estado 0 o en un estado 1. No sabemos si será 0 ó 1, ya que hay una cierta probabilidad de obtener ambos, pero tras realizar una medida el cúbit estará en una de las dos posibilidades. De manera que la descripción del sistema tras la medida será que el cúbit está en un estado bien definido (podrá ser el 0 o el 1, pero ya no será un estado con una cierta probabilidad de obtener 0 y una cierta probabilidad de obtener 1). Pero ahora pensemos que, en lugar de hacer medidas sobre uno de los dos cubits por separado, solo podemos hacer medidas sobre los dos a la vez. Un tipo de medida que se puede hacer es muy importante en información y computación cuántica, y se llama "medida de Bell". Si realizamos una medida de Bell, el resultado es un estado entrelazado de los dos cubits. De manera que, la descripción del sistema tras la medida de Bell sería algo así como: "tenemos un estado entrelazado de dos cubits, donde tenemos una cierta probabilidad de estar en 0 y una cierta probabilidad de estar en 1, para cada uno de los dos cubits". Por tanto, la descripción del sistema es distinta dependiendo de si medimos uno solo de los cubits o si realizamos una medida de Bell de los dos a la vez. Crucialmente, la diferencia entre los dos tipos de medidas no tiene absolutamente nada que ver con mirar o dejar de mirar, sino que consiste en usar un aparato de medida u otro. Por tanto, ¡en realidad son dos experimentos distintos! En concreto, en el experimento que nos ocupa ahora (ligeramente más complicado que lo que acabo de describir, por motivos técnicos, pero cuyo principio es exactamente el mismo) la elección de cuál es la medida que se realiza consiste en añadir un aparato llamado "divisor de haz" (beam splitter) o no añadirlo. Un experimento en el que hay un divisor de haz es un experimento distinto a uno en el que no hay un divisor de haz. Esto es lo que realmente nos enseña la física cuántica. Para ilustrar mejor esto he hecho dos experimentos simples con el ordenador cuántico de IBM (ver figura). En la parte superior de la figura, se prepara un estado entrelazado de dos cubits y directamente se mide el estado de uno de ellos. En la parte inferior, preparamos el estado entrelazado y realizamos una medida de Bell. Como se ve, la medida de Bell implica realizar una serie de puertas lógicas sobre los dos cubits, por tanto el segundo experimento es distinto al primero. No es tan sorprendente entonces que los resultados sean distintos: en el primero, obtenemos una probabilidad muy cercana al 50% de que el cubit esté en 0 o en 1, tras 1024 repeticiones. En el segundo, obtenemos casi el 100% de probabilidad de que los dos cubits estén en 00, el resultado esperado para este proceso de medida cuando el estado que se mide es el estado entrelazado que hemos preparado. (Las pequeñas desviaciones respecto al 50% en el primer caso y al 100% en el segundo se deben a los pequeños errores experimentales). Lo sentimos, "trumpianos" y defensores varios de los hechos alternativos, pero tendrán que buscar otra cosa que no sea la socorrida física cuántica para justificar sus ocurrencias. Y a ustedes ¡oh, divulgadores! ¿de verdad que vamos a seguir usando "mirar" y "observar" en artículos de divulgación?
(Publicado originalmente en SciLogs el 29/06/19). Que no es lo mismo que estar en dos sitios a la vez, como demuestran las desigualdades de Bell.Cuando hablamos de física cuántica, nos lo suelen contar más o menos así: en el "mundo" (también "universo" o "reino") cuántico pasan todo tipo de cosas "fascinantes" (o "extrañas", "extraordinarias", "misteriosas", "paradójicas"... y si estamos de lleno en el lado oscuro, hasta "inexplicables"), como, por ejemplo, que "las cosas están en dos sitios a la vez". El resto se lo ahorro, porque ya se lo saben: el gato de quien no puede ser nombrado, Einstein y sus dados, la palabra "spooky", y al fin y al cabo ya Feynman dijo etc. Por eso, la gente se sorprende mucho cuando digo que, en realidad, no es cierto que la física cuántica diga que las cosas estén en dos sitios a la vez. "Pero si lo dice..." (y aquí se puede mencionar a mucha gente, desde blogs del lado oscuro hasta grandes divulgadores y científicos en activo. Creo que estos últimos son muy conscientes de que lo que dicen es solo, por decirlo elegantemente, una simplificación de la realidad, a pesar de lo cual lo siguen diciendo, no sé muy bien por qué). Siento decepcionar a tanta gente, pero lo que nos dice la física cuántica es una cosa muy distinta: en general, la posición de un objeto descrito por la física cuántica no está bien definida (hay una probabilidad de encontrar al objeto en distintos sitios, dada por la función de onda), salvo si hacemos una medida de la posición, en cuyo caso pasa a estar perfectamente definida... y tomar un solo valor. Decir que la posición no está bien definida es completamente incompatible con decir que algo está en dos sitios a la vez: si está en dos sitios a la vez, la posición está bien definida y toma dos valores distintos al mismo tiempo. Sería como la diferencia entre decir que no sabemos si una moneda es cara o es cruz hasta que la lanzamos, o decir que la moneda es cara y es cruz a la vez (lo cual haría imposible empezar un partido de fútbol porque no se podría decidir quién saca, y se paralizaría, por tanto, el país). Puede parecer que me pongo pesadito y le doy un valor excesivo a una cuestión meramente lingüistica o de interpretación, pero no es así, debido a las famosas "desigualdades de Bell". Las desigualdades de Bell se diseñaron precisamente para distinguir entre dos tipos distintos de teorías: aquellas en las que los valores de las magnitudes físicas están bien definidos antes de hacer una medición, y aquellas en las que no. Esta última categoría incluye a la teoría cuántica. Bell demostró matemáticamente que estos dos tipos de teorías darán lugar a resultados distintos en algunos experimentos. De manera que si se realizan esos experimentos, hay dos posibilidades: que los resultados sean los que predicen las teorías en los que los valores están siempre definidos, o que no sea así. ¿Se han realizado esos experimentos? Muchas veces, con un grado creciente de precisión y sofisticación, para descartar errores e interpretaciones alternativas. ¿Qué dicen los resultados? Los resultados son los que predicen las teorías en las que los valores no están bien definidos. Por tanto, esta propiedad es una característica esencial de la naturaleza en la escala en la que es relevante la física cuántica. Así que no, en física cuántica las cosas no están en dos sitios a la vez, exactamente por el mismo motivo por el que no están en uno. Ya sé, ya sé... Te estás preguntando, ¡oh, lectora! igual que Grace Kelly en "To catch a thief" (en España, "Atrapa un ladrón", de Sir Alfred Hitchcock), "Carlos, why bother?" A lo cual creo que no se puede responder con más elegancia y sencillez que Cary Grant: "it's a hobby of mine, the truth". (Publicado originalmente en SciLogs el 22/01/19).
No, Einstein no dijo eso.Una de las cosas más saludables de la literatura científica son las referencias bibliográficas. En un artículo de física, uno no puede atribuirle una idea o un resultado a alguien sin incluir una referencia completamente no ambigua al lugar del que ha sacado la información: revista tal y cual, este volumen, aquel año. Fuera del ámbito científico, prácticamente nadie hace estas cosas. De hecho, en el cambalache cibernético en que vivimos, es habitual el fenómeno de la falsa atribución de citas y pensamientos. No por común me resulta menos insólita esta práctica: ¿cómo es posible que alguien diga, sin ruborizarse, "como decía Churchill..." o "ya opinaba Borges que.." sin molestarse en comprobar nunca si eso es verdad? No pasa sólo con Albert Einstein, pero es posible que el fenómeno alcance su extremo en su caso, quizá porque a todo el mundo le gusta sentir que repite algo dicho por él. Así, la mayoría de las cosas que se le atribuyen nunca fueron dichas por el bueno de Alberto, o nadie puede demostrarlo. Esto, por supuesto, habla bien de Einstein, teniendo en cuenta la cantidad de cursilerías, sandeces y simplezas que se le atribuyen. La más notable es seguramente ésta: todos hemos oído o leído alguna vez algo semejante a ¨como decía Einstein, todo es relativo". Pues no, Einstein no dijo eso, aunque sea el padre de la Teoría de la Relatividad y este año celebremos el centenario de la Relatividad General. Es más, sospecho que no le habría gustado demasiado esa frase. Lo primero que sería necesario puntualizar es que, naturalmente, la Teoría einsteniana de la Relatividad es una teoría física, por lo que no resulta prudente extrapolar sus conclusiones a otros ámbitos, como el político o el moral, que son en los que se suele invocar este tipo de razonamiento. Por tanto, en el mejor de los casos, tal vez podríamos decir que Einstein dijo que "todo es relativo... en la Física". Pero es que tampoco. La relatividad einsteniana tiene dos postulados esenciales, el primero de los cuales establece que las leyes de la Física no dependen del observador. Dicho de otra manera, todo lo importante en Física (como, por ejemplo, la ley de Newton que dice que la fuerza es igual a la masa por la aceleración) no es relativo. Para que esto sea así, es necesario que algunas cosas sean relativas. Por ejemplo, las medidas de distancias o velocidades. Esto es, por otro lado, relativamente evidente: el tren parecerá moverse más despacio con respecto a mí (y estará más cerca) si voy corriendo detrás de él. A esto se le suele llamar principio de relatividad, y ni siquiera lo inventó Einstein, sino el gran Galileo Galilei. Podemos decir pues, sin rubor, "la velocidad es relativa, como decía Galileo". Para Galileo, la manera en la que los distintos observadores relacionaban sus medidas era muy sencilla. Por ejemplo, supongamos que Marilyn Monroe ve pasar al tren Thomas a 20 kilómetros por hora y a Usain Bolt a 10 kilómetros por hora. No hay que ser Einstein (jejeje) para saber a qué velocidad dirá Bolt que se mueve Thomas: 20 menos 10 igual a 10, ¿no creen? La contribución de Einstein nace de la observación de que aunque las leyes de Newton cumplían con el requisito de no ser relativas cuando las cosas se transformaban a la Galileo, eso no ocurría con otras leyes fundamentales de la Física, en concreto las que rigen las ondas electromagnéticas (de las que hemos hablado hace poco): las llamadas leyes de Maxwell. Es decir, las leyes de Maxwell parecían ser distintas dependiendo de si las medía Marilyn, Thomas o Bolt.
Einstein estaba convencido de que esto no podía ocurrir. ¡Las leyes importantes de la Física no podían depender de quién haga las medidas! Y, guiado por esta convicción, terminó comprendiendo que la manera en que hemos deducido la velocidad de Thomas medida por Bolt dos párrafos más arriba (y que tan lógica y sensata nos pareció) no es la manera correcta de transformar las velocidades. Bueno, es una manera que funciona muy bien para todas las velocidades que consideramos en nuestra vida, como las de los trenes y los aviones, pero que empieza a funcionar bastante mal cuando las velocidades se van acercando a la velocidad más alta de la naturaleza: la velocidad de la luz, que se mueve a trescientos mil kilómetros por segundo, aproximadamente. El Profesor Einstein propuso la manera en que había que transformar las medidas de las velocidades para que Marilyn, Thomas, Bolt y cualquiera estuvieran de acuerdo en las leyes de Maxwell. Para ello, tuvo que darse cuenta también de una cosa (y aquí viene, a mi juicio, su mayor genialidad y la manera en la que transformó para siempre nuestras vidas): ¡el tiempo que marcan los relojes de Thomas, Marilyn y Bolt no es el mismo! De nuevo, es prácticamente el mismo: a esas velocidades, las diferencias son imperceptibles. En cambio, si consideramos a The Flash en lugar de a Bolt (creo recordar que mi hijo me explicó que normalmente se mueve a velocidades cercanas a la de la luz), esas diferencias en la medida del tiempo se vuelven apreciables, como ya hemos contado aquí. Esta manera revolucionaria de pensar fue confirmada por los experimentos, y hoy en día permite por ejemplo que nuestros teléfonos sean capaces de determinar nuestra posición de manera asombrosa. Así que, por favor, si quieren citar bien a Einstein y ser las estrellas de la próxima cena de Navidad, dejen caer, de pasada: "... porque, como decía el bueno de Einstein, el tiempo también es relativo". Y pidan otro vino, como si nada. (Publicado originalmente en SciLogs el 06/11/2015). |
AutorCarlos Sabín. Investigador Ramón y Cajal en el Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. Desde 2015 hasta 2022 escribí el blog "Cuantos Completos" en la plataforma SciLogs de la revista "Investigación y Ciencia". Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica" amzn.to/3b4z1MO y "Física cuántica y relativista: más allá de nuestros sentidos" http://shorturl.at/bdLN0 Archivos
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