La situación no mejora. A David Gistau (1970-2020)
El escritor Timothy Ferris asegura que Stephen Hawking le dijo que "when I hear of Schrödinger's cat, I reach for my gun." ("cuando oigo hablar del gato de Schrödinger, me llevo la mano a mi pistola") en una conversación en 1983. No me digan que no es tentador imaginarse a Sir Stephen transformándose en el Samuel L. Jackson de Pulp Fiction ("I dare you, I double dare you") animando a algún columnista a volver a decir Schrödinger... ¡Pero, ay, nosotros en este Observatorio de metáforas sobre la física cuántica no podemos distraernos ni un segundo! Hemos de seguir vigilando la ciudad y las redes desde nuestra atalaya, para que ustedes puedan dedicarse tranquilamente a sus ocupaciones. Cada vez que oimos Schrödinger echamos nuestras manos al teclado. La situación no ha mejorado nada desde nuestro último informe. La palabra "cuántica" sigue funcionando como un virus que inflama hasta las meninges más ordenadas, haciendo que incluso personas de juicios normalmente más rigurosos se despachen con patochadas catedralicias. Así, todo un Arcadi Espada se dejó decir en julio de 2019: "Los sondeos electorales se rigen, además, por el principio cuántico de que la posición del observador modifica lo observado". La posición del observador, hallazgo. Y a Daniel Gascón, quien ya apareció en nuestro primer informe, parece que se le ha atascado la metáfora, porque la usa hasta cuando su significado resulta completamente impenetrable: "Las expectativas de los jóvenes se recortaron: se extendía un régimen de precariado, eran adultos de Schrödinger." (No hay explicación posterior). En fin, la lucha contra la pequeña metáfora parece perdida, habrá que concentrarse en la grande, por ejemplo, en aquella en que todo el artículo es una metáfora. El País Semanal del domingo 26 de enero de 2020 incluyó un artículo en su sección de Psicología, escrito por Francesc Miralles, quien, se nos dice, es "escritor y periodista experto en psicología." Con esa presentación, ¿a qué no adivinan de qué tema habló? ¡Efectivamente, de física cuántica! En la edición impresa el artículo se tituló "Lecciones cuánticas para la vida", mientras que en la edición digital es "¿No entiendes nada de la vida? Léete esto". Resulta difícil decidir cuál de los dos títulos es más estupefaciente. Ante un titular como éste, ustedes pueden darse el gusto de pasar rápidamente la página, pero nosotros, los sufridos miembros del Observatorio, no, ¡ah, no! Dice:
Sigue Miralles:
Y todavía estábamos recuperando del impacto de la filosofía mirallesca, cuando a la semana siguiente, de nuevo en El País, pero esta vez en el suplemento "Ideas", nos encontramos con un artículo del escritor Montero Glez. con el título "El viaje en el tiempo como truco cuántico". La pieza trata de una novela de Stephen King en la que se fantasea con la posibilidad de viajar en el tiempo y evitar el asesinato de Kennedy. Parece ser que a Glez. se la ha ocurrido que todo esto se explica con la física cuántica. Bueno, con lo que él cree que es la física cuántica:
Hacemos una vez más un llamamiento ¡oh, escritores, columnistas!: dejen la física cuántica en paz, asalten con sus metáforas otro terreno del saber. No nos hagan recurrir al método de Hawking, por favor. (Publicado originalmente en SciLogs el 14/02/20).
0 Comments
Simuladores clásicos y cuánticos de una máquina del tiempo Para Diego González Olivares. Dejó escrito el maestro Delibes (en Señora de roja sobre fondo gris, Editorial Destino 1991. En la imagen, el cuadro Mujer de rojo, de Eduardo García Benito, el retrato de Ángeles de Castro en el que se basa el libro) que: "Tal vez las cosas no puedan ser de otra manera, pero resulta difícilmente tolerable. 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."(Si pueden, vayan al teatro a ver cómo dice esto José Sacristán.) Y sí, sin duda es una limitación cruel. Bien sabemos que no hay tal cosa como una segunda oportunidad, y que es muy difícil que un día encontremos un agujero de gusano por el que escaparnos al pasado, pero nos quedan los libros y las películas de viajes en el tiempo... y las simulaciones. Mientras esperamos que en 2020 lo arreglen todo definitivamente Fitz y Simmons, podemos pensar en si es posible simular viajes al pasado en el laboratorio. En un artículo que acaba de ser aceptado en la revista Classical and Quantum Gravity, mi colaborador Gonzalo Martín Vázquez de la Universidad Complutense de Madrid y yo, hemos analizado precisamente esta cuestión (versión de acceso libre en el arXiv aquí). En lugar de considerar una simulación digital (ya sea en un ordenador clásico o en uno cuántico), hemos pensado en una simulación analógica, en la que un sistema físico imite el comportamiento de aquel que queremos simular, que en este caso es radiación electromagnética que viaja al pasado. La idea surge de un artículo previo publicado en la misma revista por Caroline Mallary y Gaurav Khanna de la Universidad de Massachusetts, y Richard Price, veterano profesor de la misma Universidad y del MIT (versión de libre acceso del arXiv aquí). En él imaginaban un espacio tiempo con dos cilindros alargados en los que la velocidad de la luz es distinta, y además uno de los dos cilindros se desplaza a una velocidad muy alta (cercana a la velocidad de la luz en el vacío, o sea, 300 000 kilómetros por segundo) con respecto al otro (ver figura). Además, imaginaron también una nave espacial que se desplazara por los cilindros a una velocidad altísima, prácticamente la mayor permitida, es decir, la velocidad de la luz en cada uno de los dos cilindros. En semejante espacio-tiempo, esa nave espacial podría hacer un recorrido en línea recta por el primer cilindro, desplazarse hacia el segundo cilindro, recorrerlo en dirección contraria y volver al primero, de manera tal que, en las condiciones adecuadas, ¡llegaría antes de haber salido! Mallary, Khanna y Price pusieron un vídeo en YouTube para ilustrar esa "curva cerrada de tipo tiempo" (que es como los físicos llamamos a las máquinas del tiempo en los artículos, para no poner "máquina del tiempo" en el título, lo cual queda un poco loco, como confesó Kip Thorne). Igual que en el caso del agujero de gusano, las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General nos permiten concebir un espacio-tiempo con estas características, pero nos dicen también que su contenido de materia y energía tendría que ser muy "exótico", por lo que probablemente no nos toparemos con algo así en nuestro universo. Es por ello que se me ocurrió intentar reproducirlo en un sistema análogo, basándome en una idea que ya había usado en trabajos previos. El análogo al espacio-tiempo de Mallary, Khanna y Price es un cable superconductor a temperatura ultra-baja, en el que la velocidad de propagación de la luz se puede modular mediante campos magnéticos externos para que imite a la velocidad de propagación de la luz en el espacio-tiempo curvo que queremos simular. En nuestro caso, el cohete que se mueve a velocidades próximas a la de la luz es representado directamente por fotones con frecuencia de microondas, que naturalmente se mueven a la velocidad de la luz. El reto era intentar encontrar cómo debía ser el perfil de los campos magnéticos necesarios para conseguir simular la curva cerrada de tipo tiempo. Lo que nos encontramos nos frustró un poco, pero no nos sorprendió: la forma del campo magnético que necesitábamos queda fuera del alcance de lo que se puede hacer en un experimento. Lo más interesante de esto es que lo que ocurre con este simulador cuántico contrasta con lo que nos podemos encontrar en un simulador no-cuántico (clásico). Por ejemplo, en 2016, investigadores de universidades escocesas y estadounidenses publicaron un experimento en Science Advances con fuentes de dispersión de luz "superlumínicas"(versión del arXiv aquí). No se escandalicen: nada "físico" puede viajar a velocidades más grandes que la de la luz en el vacío, pero hay velocidades que no son "físicas". En el libro de A. P. French en el que aprendí relatividad por primera vez había un ejemplo precioso para esto. Imaginen que apuntan con un láser a la Luna. La Luna está aproximadamente a 384.000 kilómetros de la Tierra. Si giran la mano que sostiene al láser con un ritmo de 1 radian por segundo (recuerden que una vuelta circular son dos veces pi radianes, o sea, más de seis radianes, con lo cual lo que estamos diciendo es que movemos la mano de tal manera que haríamos un círculo completo en más de seis segundos) las fórmulas básicas de física me dicen que la velocidad a la que se desplaza el punto de contacto del laser con la Luna, tal y como usted lo vería, sería igual al ritmo de giro por la distancia, es decir aproximadamente 384.000 kilómetros por segundo, superior a la velocidad de la luz en el vacío. Estén tranquilos: es sólo una imagen, un artefacto óptico, no hay nada físico desplazándose por la luna a velocidades superiores a la de la luz. En el experimento de 2016 de Clerici y colaboradores, usaron un truco parecido para crear imágenes sorprendentes en el laboratorio con una fuente de luz en movimiento y una superficie inclinada. Para determinados ángulos de inclinación la velocidad del punto de contacto de la luz y la superficie puede ser superior a la de la luz. Como es sabido, la capacidad de viajar en el tiempo hacia el pasado está directamente relacionada con la capacidad de moverse a velocidades superiores a la de la luz. En el experimento de Clericii y colaboradores, aparecían y desaparecían pares de imágenes donde esperaríamos ver una sola. Gonzalo se dio cuenta de que podía adaptar esta idea para que las imágenes imitaran el vídeo de Mallary, Khanna y Price (ver figura). Es decir, las imágenes de una fuente de luz incidiendo sobre superficies inclinadas a determinados ángulos se comportan como un cohete viajando en el tiempo hacia el pasado. De nuevo, ¡que nadie se rasgue las vestiduras! Nada ha viajado en el tiempo en realidad, se trata de una mera simulación, con imágenes que no representan el viaje de ningún objeto físico. Lo que nos interesaba resaltar es que esta imitación es posible con un sistema puramente clásico, pero no con el sistema cuántico descrito más arriba. Esto lo relacionamos con la "conjetura de protección de la cronología" del gran Hawking, de la que hablamos aquí. Según Hawking, serían efectos cuánticos los que impedirían construir una máquina del tiempo permitida por las ecuaciones clásicas de Einstein. En sus célebres palabras, es como si hubiera "una agencia de protección de cronología encargada de hacer que el universo sea seguro para los historiadores". Pues bien, nuestros resultados sugieren que esa agencia ¡se encarga incluso de las simulaciones! En efecto, esto se nos hace difícilmente tolerable pero, en fin...todavía nos quedan Fitz y Simmons. (Publicado originalmente en SciLogs el 17/12/2019).
En recuerdo de Stephen W. Hawking (1942-2018) En su última y momumental novela, "4 3 2 1" el gran Paul Auster nos cuenta (con brillante "montaje" en paralelo) cuatro versiones alternativas de la vida de un mismo personaje, llamado Fergusson. De esta manera, se hace más explícita que nunca la eterna obsesión de Auster sobre cómo el azar moldea nuestras vidas. En el libro hay muertes, incendios, robos, sucesos importantes que dejan una huella obvia en los distintos Fergussons, bifurcando irreversiblemente sus vidas. Sin embargo, mi impresión es que Auster hace también hincapié en otras cosas a primera vista más nimias: los libros que lee cada Fergusson, la música que escucha, las películas que ve, las personas que en algún momento le apadrinan intelectualmente. ¡Qué ingenuo el maestro Auster!, ¿no? Aún cree que la cultura puede salvar a las personas, y así cambiar el mundo. Creo que nunca he sido un físico de esos que se dicen "de vocación". Quiero decir que nunca fui un pequeño Sheldon Cooper, que es como imagino a muchos de mis colegas cuando eran niños y adolescentes. No destripaba aparatos, ni miraba las estrellas con un telescopio, ni realizaba experimentos (dejando a un lado los exclusivamente baloncestísticos). Sin embargo, recuerdo bien una actividad en clase de Lengua, cuando yo tenía unos 11 o 12 años. La profesora nos propuso hacer una entrevista a alguien. Naturalmente, todos buscábamos a alguien de la familia o del entorno más cercano, y le preguntábamos por cosas a las que se dedicaba, o sobre las que sabía mucho. Yo escogí a mi hermano mayor, que deduzco que tendría entonces 17 o 18 años. Por aquel entonces, él andaba leyendo "Breve historia del tiempo", en la célebre edición de bolsillo de la editorial Crítica, con su portada naranja y la foto de Hawking en silla de ruedas, todavía en un estado de la enfermedad no tan avanzado, la camisa de cuadros, la legendaria mirada centelleante escondida tras unas gafas anacrónicas. (¿Dónde estará aquella edición? Tal vez se ha perdido en nuestras mudanzas por el mundo. Yo ahora tengo una más grande e ilustrada, ya en la revisión que hizo años después y llamó "Brevísima historia del tiempo") Así que el tema de mi entrevista fue "La teoría de la relatividad", y mi hermano contestó a mis preguntas sobre la velocidad de la luz, los viajes en el tiempo, qué sé yo. Creo que mi profesora de Lengua no se enteró de gran cosa, y quién sabe qué fue lo que entendí yo: lo suficiente, al menos, para que años después cuando el profesor de Matemáticas de 3º de BUP preguntara cuántas dimensiones existían y todos mis compañeros contestaran "tres", yo levantara la mano y dijera con seguridad "cuatro". "¿Y cuál es la cuarta?" "El tiempo". Tampoco es que aquello me decidiera a estudiar Física. De hecho, estuve a punto de estudiar Filosofía. Y creo que no entendí del todo que había tomado una buena decisión hasta la primera clase de Física Cuántica, ya en tercero, con el profesor Guillermo García Alcaine, quien empezó explicándonos el experimento de la doble rendija. Infectado desde entonces por esa parte de la física, acabé investigando en Información Cuántica, un campo que, en principio, tiene poco que ver con el de Hawking. En cambio ahora, cuando todos aseguran que el profesor Hawking ha muerto y parece que no queda más remedio que creerlo, miro hacia atrás y veo que no siempre pude escapar del poderoso campo gravitacional generado por su enorme agujero negro intelectual.
En la asignatura de "Agujeros negros y Relatividad General avanzada" del profesor Luis Garay, en el máster de Física Teórica, yo presenté un trabajo sobre el problema de la información en los agujeros negros, descubierto por Hawking. (Por cierto, tengo el trabajo, si me lo piden). Más adelante, he acabado investigando en el campo de las simulaciones experimentales de teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo, un campo en el que el resultado más importante es probablemente la simulación de la radiación Hawking (su resultado más famoso, y que es muy díficil de observar directamente en agujeros negros reales. De hecho, hasta el momento la radiación Hawking de auténticos agujeros negros nunca ha sido observada, pero precisamente, sí se ha podido observar en experimentos con "análogos" de un agujero negro real: por ejemplo, agujeros negros acústicos en condensados de Bose-Einstein; gracias, por cierto, a trabajos de Luis Garay, entre otros). De hecho, yo he propuesto experimentos similares para simular agujeros de gusano, en lugar de agujeros negros, como he contado aquí y aquí. Y en esas propuestas, he especulado con la aparición de un análogo del "mecanismo de protección de cronología", un mecanismo conjeturado por Hawking, según el cual habría efectos cuánticos que impedirían la construcción de una máquina del tiempo. Recuerdo que vi "The theory of everything" (La teoría del todo), la estupenda película sobre la vida de Stephen y su primera mujer Jane, en un cine de Nottingham (Reino Unido). En aquella sesión, varias personas en silla de ruedas estaban en la primera fila. Hawking fue una inspiración para ellos, como lo fue para varias generaciones de físicos: cerebro libre que nada, ni siquiera un cuerpo en descomposición, fue capaz de encerrar jamás. (Publicado originalmente en SciLogs el 20/04/18). Mi nuevo libro sobre la relación entre la física cuántica y la relatividad.En febrero de 2020 apareció mi primer libro "Verdades y mentiras de la física cuántica", dentro de la colección "¿Qué sabemos de...?", que coeditan la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata. Ahora acaba de salir el segundo "Física cuántica y relativista: más allá de nuestros sentidos" dentro de la misma colección, sobre la relación entre la física cuántica y la relatividad. Aunque lo de "más allá de nuestros sentidos" les pueda sonar un poco a programa de Iker Jiménez, en este caso creo que está bien escogido, ya que es evidente que la física cuántica y la relatividad se refieren a aspectos de la naturaleza que, por su tamaño o por su velocidad, no pueden ser percibidos directamente. Además, dentro de "nuestros sentidos" incluyo esa cosa llamada "sentido común" y que suele no ser más que un cajón de sastre individual donde cada uno vamos metiendo nuestras ideas preconcebidas. Ni aquellos ni éste son las herramientas que debemos usar para entender la naturaleza. En su lugar, debemos guiarnos por el método científico, basándonos en la lógica y en la experimentación. Es el método científico el que nos ha llevado a concluir que la física cuántica y la relatividad describen correctamente la naturaleza, a pesar de que no podemos verlo directamente con nuestros ojos, o que en ocasiones las conclusiones puedan contradecir el "sentido común" de alguien. Pero me sigue pareciendo que la física cuántica sigue necesitando un esfuerzo para una divulgación correcta, y un aspecto que no pude cubrir del todo en el primer libro, y que me parece especialmente interesante y relevante, es el de su relación con la relatividad. A juzgar por lo que vemos en las noticias y en la cultura popular, esa relación no está bien comprendida: se hace siempre hincapié en una supuesta incompatibilidad entre ambas, en que supuestamente nadie sabría cómo ponerlas juntas, en que Einstein criticaba la física cuántica... A mi juicio se insiste mucho menos en el hecho incontrovertible de que física cuántica y relatividad se combinan para dar lugar a la teoría cuántica de campos, en la que se basa el modelo estándar de las partículas elementales (abrumadoramente refrendado por los experimentos). O en el hecho incontrovertible de que la física cuántica no viola los principios de la relatividad. O que la radiación de Hawking es una predicción que se basa en la combinación de teoría cuántica de campos y relatividad general... Todos estos temas se tratan en el libro, en el que intento explicar las bases de la teoría de la relatividad especial y general, de la física cuántica, de la teoría cuántica de campos en espacio-tiempo plano y curvo, y de las propuestas de gravedad cuántica. Obviamente no puedo hacer un tratamiento exhaustivo de todos esto en un libro de unas 100 páginas, pero a cambio sí que intento centrarme en que quede clara la auténtica relación entre física cuántica y relatividad. Ustedes me dirán si lo he conseguido...Pero lo más importante de todo es que aparece el gran M. A. Barracus, el inolvidable personaje de "El equipo A". Ya saben, si quieren saber qué pinta M. A. en todo esto, acérquense a su librería favorita. (Publicado originalmente en SciLogs el 17/10/22).
Sobre un reciente artículo de Carlo Rovelli. El profesor Carlo Rovelli, del Centro de Física Teórica de la Universidad Aix-Marseille (Francia) ha escrito un interesante artículo titulado "Physics Needs Philosophy. Philosophy needs Physics", que ha sido publicado en la revista Foundations of Physics, y puede encontrarse también aquí. Rovelli es uno de los mayores expertos mundiales en "gravedad cuántica de lazos" ("Loop Quantum Gravity"), una teoría que unifica la mecánica cuántica y la gravedad de una manera alternativa a la quizá más conocida y controvertida teoría de cuerdas. Es además un activo y conocido divulgador, con varios libros publicados. Si usted es lector de Investigación y Ciencia y de Scilogs, seguramente no tiene mucho problema en aceptar la segunda parte del título del artículo de Rovelli, "la filosofía necesita a la física". Pero quizás sí le parezca más extraña la primera: "la física necesita a la filosofía", dado que parece haber una cierta corriente antifilosófica en el mundo de la ciencia, especialmente en el de los físicos. Así empieza de hecho su artículo Rovelli, presentándonos ejemplos célebres de ataques recientes a la filosofía, provenientes de Steven Weinberg, el gran Stephen Hawking y Neil de Grasse Tyson. Yo mismo he detectado esa actitud muchas veces en muchos colegas. En la mayoría de las ocasiones no es más que una arrogante celebración de ignorancia, tan ridícula como la simétrica ignorancia anticientífica de ciertos sectores de las humanidades. Rovelli se propone combatirla usando los argumentos de Aristóteles en el "Protréptico", texto perdido que ha sido reconstruido en parte gracias a los comentarios de autores posteriores. De esta forma, Aristóteles y Rovelli empiezan argumentando, en defensa de la filosofía, que "la teoría general apoya y resulta ser útil para el desarrollo de la práctica". Rovelli nos recuerda que todos los grandes científicos de la historia, desde Galileo hasta Einstein, pasando también por las padres de la mecánica cuántica, eran grandes lectores de filosofía y reconocieron haber sido influidos por ideas filosóficas: al parecer, Einstein leyó las tres "Críticas" de Kant a los 15 años. Un segundo argumento de Aristóteles, recuperado por Rovelli es: "aquellos que niegan la utilidad de la filosofía, están haciendo filosofía". Aquí, Rovelli conecta brillantemente la corriente anti-filosófica de los físicos teóricos con ideas extraídas de la filosofía misma, y encuentra en las burlas a la filosofía de de Grasse Tyson ecos de la anti-metafísica del círculo de Viena. Pero aún va más allá, y esta es quizá la aportación más valiosa de su artículo: no es sólo que los físicos teóricos actuales estén influidos por ideas filosóficas al negar la utilidad de la filosofía, sino que además esas ideas filosóficas les están llevando en una dirección equivocada al hacer ciencia. Así, Rovelli critica la excesiva influencia de las ideas de "revolución científica" de Kuhn, con su noción de discontinuidad entre teorías, y el énfasis de Popper en la "falsabilidad" como única guía de la metodología científica. Por supuesto, como sabrán mis tres o cuatro queridos lectores, yo he defendido aquí muchas veces la idea de falsabilidad, es decir, la necesidad de basar la ciencia en afirmaciones que puedan verificarse o refutarse experimentalmente. Pero la cuestión aquí es si ése debe ser el único principio que nos guíe al discriminar entre distintas teorías y modelos. Al fin y al cabo, la cantidad de cosas falsables pero todavía no falsadas es infinita, y no disponemos de tiempo y dinero infinitos para comprobarlas todas, de manera que parece sensato tener otros criterios para priorizar entre las distintas alternativas que se propongan a determinados problemas. Cualquiera puede modificar una teoría existente introduciendo un parámetro con valores muy pequeños y muy difíciles de medir. Cuando yo era estudiante, vagaba por los pasillos de la facultad un señor que tenía una teoría. Repartía octavillas, intentaba hablar con los profesores, soltaba discursos a los estudiantes que habitábamos los pasillos y la cafetería. Como éramos jóvenes e ingenuos, algunos compañeros que teníamos una asociación decidimos organizarle una charla para que explicara sus ideas: al fin y al cabo, había una probabilidad no nula de que aquel hombre fuera un genio incomprendido, un visionario maldito expulsado de la academia, un Will Hunting indomable sin Robin Williams que le susurre "it's not your fault". Llenos de curiosidad acudimos a la hora señalada en la que en un aula con pizarra, este señor nos fue explicando cómo el punto geométrico era en realidad un caso particular de una estructura subyacente más general llamada "puntón". Lo mismo pasaba con la recta y el "rectón" y naturalmente con la esfera y el "esferón"... Estoy seguro que aquello conducía en algún momento a alguna proposición falsable y todavía no falseada explicítamente (desafortunadamente, una epidemia de ataques de tos, llamadas urgentes y asuntos de la máxima importancia que había que atender fuera del aula nos impidió a todos llegar al final de la lección). Sin embargo, ¿sería sensato gastar tiempo y dinero en esa línea de investigación? Rovelli explica en qué dirección han caminado los últimos grandes descubrimientos de la física. El bosón de Higgs sirvió para terminar de apuntalar el edificio del modelo estándar de la física de partículas, donde la relatividad especial y la física cuántica se unifican con precisión asombrosa. Lo mismo han hecho las ondas gravitacionales con la relatividad general. Es decir, se confirman las predicciones de teorías existentes bien establecidas. En cambio, todas las esperanzas de encontrar "física más allá del modelo estándar" en el LHC han sido de momento frustradas, incluida la propuesta más popular de todas ellas, la "supersimetría" (ingrediente fundamental de la teoría de cuerdas), según la cual cada partícula conocida debería tener una partícula compañera que no habría sido detectada todavía (por ejemplo, el fotón tendría asociado un "fotino", y así con todas). Tras varios años de búsqueda no hay ni rastro de esto. Muy recientemente, la observación de que la radiación electromagnética viaja a la misma velocidad que las ondas gravitacionales, ha servido para descartar una amplia variedad de teorías exóticas que modificaban la relatividad general. Rovelli concluye que lo que él denomina filosofía del "¿por qué no?", es decir, la idea de que cualquier especulación tiene el mismo valor y la misma probabilidad de ser cierta con tal de que sea falsable y no haya sido refutada todavía, no está siendo útil. Si queremos encontrar una teoría cuántica de la gravedad necesitamos un nuevo enfoque filosófico, y la ayuda de los profesionales de la filosofía sería útil.
(Publicado originalmente en SciLogs el 05/07/18). Una nueva demostración de un resultado que prueba que la física cuántica no trata de gatos. Seguramente es muy difícil decir siempre cosas prudentes, discretas y atinadas, respetuosas con el mejor conocimiento científico disponible. A lo mejor todos sentimos alguna vez la necesidad de liberarnos soltando una patochada del tamaño de un piano de cola, una paparrucha con la solidez de una catedral gótica. La física cuántica parece ser una vía de escape muy útil en esos casos, de manera que hasta los cerebros más serios pueden soltar lastre saliendo por la tangente sin quedar del todo mal. Entre los muchos ejemplos que podríamos poner, recientemente he leído a Leonardo Boff decir que gracias a la física cuántica "se puede entender mejor al ser humano como nudo de relaciones, y al Dios cristiano, la Trinidad, que es siempre relaciones substanciales entre tres divinas personas", mientras que el gran guionista Charlie Kaufman al parecer disfruta mucho con la física cuántica, ya que "me hace sentir emocionalmente cuerdo al hacerme ver la enormidad del mundo, que es mucho más complicado de lo que puedo entender. No todo va sobre mí, y eso, de algún modo curioso, me saca de mi zona de confort". ¿Alguien se imagina estos desahogos intelectuales referidos a otras áreas de la ciencia, digamos la biología molecular, la química sintética, la inteligencia artificial o el álgebra lineal? No, este tipo de reflexiones al parecer solo las dispara la física cuántica... O más bien lo que esas personas creen que es la física cuántica. Efectivamente, durante décadas se ha venido divulgando la física cuántica de una manera que ha puesto énfasis en aspectos supuestamente "extraños" y "misteriosos", en lugar de sus características científicas o sus aplicaciones tecnológicas. El ejemplo paradigmático es el célebre gato de Schrödinger, que aparece cada dos por tres en todas partes, desde columnas de prensa hasta series de televisión. Ya hace tiempo que Stephen Hawking amenazaba con sacar la pistola cada vez que alguien mencionara a tan conspicuo felino, años antes de la moda actual de decir "la política de Schrödinger", "la crisis de Schrödinger" y así hasta el infinito, cada vez que en un asunto pueden ocurrir dos cosas distintas. A este paso, vamos a incorporar a nuestra pesada maleta de leyendas urbanas, junto con las huelgas a la japonesa o lo del 10 % del cerebro, la vaga idea de que la física cuántica es muy rara e interesante, porque dice que los gatos están vivos y muertos a la vez. Sin embargo, la física cuántica no dice nada de eso, por la sencilla razón de que la física cuántica no tiene absolutamente nada que decir sobre gatos.
En 1935, el físico austríaco Erwin Schrödinger escribió un artículo en alemán en la revista Die Naturwissenschaften. El artículo fue traducido al inglés décadas después para la revista de la Sociedad Americana de Filosofía y se puede encontrar, por ejemplo, en un libro de los físicos Wheeler y Zurek llamado "Quantum theory and measurement" en el que se recopilan artículos históricos de física cuántica. No se trata de un artículo científico técnico, sino más bien de un trabajo vagamente filosófico donde se discuten sin apenas matemáticas algunos aspectos de la entonces emergente y hoy completamente consolidada física cuántica, como el hecho de que las propiedades de los objetos cuánticos no están descritas por números con valores completamente definidos, sino por funciones que pueden tomar distintos valores de acuerdo a unas determinadas probabilidades (un "modelo borroso" de la realidad microscópica). Llegados a un cierto punto, Schrödinger nos quiere advertir de lo absurdo que podría resultar extender estas ideas a nuestra física de todos los días, que no es la física cuántica. Es aquí donde hace su aparición el minino. Traducido por mí al español, quedaría así: "Incluso se pueden preparar casos bastante ridículos. Se encierra a un gato en una cámara de acero, junto con el siguiente dispositivo (que debe asegurarse contra la interferencia directa del gato): en un contador Geiger hay una pequeña cantidad de sustancia radiactiva, tan pequeña, que tal vez en el transcurso de una hora uno de los átomos se desintegra, pero también, con igual probabilidad, quizás ninguno; si sucede, el tubo del contador se descarga y mediante un relé suelta un martillo que hace añicos un pequeño frasco de ácido cianhídrico. Si uno ha dejado todo este sistema solo durante una hora, diría que el gato aún vive si mientras tanto ningún átomo se ha descompuesto. La función psi de todo el sistema expresaría esto teniendo en ella al gato vivo y muerto (perdón por la expresión) mezclado o desparramado en partes iguales. Es típico de estos casos que una indeterminación originalmente restringida al dominio atómico se transforme en indeterminación macroscópica, que luego puede resolverse mediante observación directa. Esto nos impide aceptar ingenuamente como válido un "modelo borroso" para representar la realidad." Esto es todo. Se habrán fijado en el adjetivo "ridículos". Schrödinger no nos está hablando de un experimento que se pueda hacer, sino de un experimento que no se puede hacer. Y no, no es por la presión de los animalistas o de los comités de bioética, sino porque no hay tal cosa como "la función psi de todo el sistema" cuando hablamos de un gato. Las propiedades de los gatos están siempre bien definidas por números, como el resto de los sistemas macroscópicos de la física clásica que estudiamos en el instituto. La física cuántica solo aparece de forma natural en sistemas microscópicos (unos cuantos fotones, electrones o átomos). Extenderlo más allá (como, por ejemplo, en un ordenador cuántico, donde las cosas miden milímetros) requiere de condiciones sofisticadas y muy extremas en el laboratorio, como temperaturas de -273 ºC. En esas condiciones ya no habría gato que valiera, así que nos podemos ahorrar el martillo, el contador Geiger y hasta el cianuro. Pero aún podemos ir más allá: recientemente, Scott Aaronson y Yosi Atia (del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Tejas en Austin) junto con el físico teórico Leonard Susskind (Universidad Stanford y Google) han publicado un artículo en el arXiv en el que demuestran que si uno fuera capaz de preparar esa función de la que habla Schrödinger en la que el gato vivo y muerto están mezclados en partes iguales, inmediatamente sería capaz de transformar las dos partes de la mezcla entre sí: es decir, sería capaz de convertir un gato muerto en un gato vivo. En palabras de los propios autores, es imposible que haya gatos de Schrödinger "en cualquier mundo en el que la muerte es permanente". Como ellos mismos aseguran, esta es una observación que hacía tiempo que era parte del folclore de la física cuántica, pero que nadie se había molestado en demostrar matemáticamente. Hasta ahora. Por qué un ejemplo imposible, que su autor calificó de ridículo y que nos habla de todo aquello que la física cuántica no es ni puede ser, es usado comúnmente para explicarla y divulgarla, es para mí un misterio mucho mayor que la propia física cuántica. ¿Y qué más puedo decir? Miau. NOTA: ningún animal ha sido herido durante la realización de este documento. (Publicado originalmente en SciLogs el 22/12/20). |
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
Categorías
All
|