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.
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Una aproximación personal al universo. (Reseña del libro “Disfruta de tu universo, no tienes otra opción”, editada y publicada originalmente en Investigación y Ciencia, diciembre de 2020).Un profesor de física cuántica solía decir, al respecto de la perplejidad que algunas personas sienten ante las propiedades de la teoría: “así es nuestro universo. Si no les gusta, cámbiense a otro”. Éste es el espíritu de “Disfruta de tu universo, no tienes otra opción”, traducción del original inglés publicado por Oxford University Press en 2018 y que ha sido elegido para abrir la nueva colección de libros de divulgación “Física y Ciencia para todos”, organizada por la Real Sociedad Española de Física y la Fundación Ramón Areces y editada por Catarata.
Ya en 1665, el científico inglés Robert Hooke nos advertía de que “la ciencia de la naturaleza ha sido durante demasiado tiempo asunto del cerebro y la fantasía: ya es hora de que vuelva a la simplicidad y la solvencia de la observación de cosas materiales y obvias”. (Tomo la traducción tal y como aparece en este libro, al inicio del capítulo 4). Hooke dejó escrito esto en su “Micrographia”, en la que presentaba los resultados de sus observaciones con simples microscopios artesanales, incluyendo algunas de las primeras descripciones conocidas de microorganismos. Han pasado más de cuatro siglos y aunque obviamente a los físicos teóricos se nos pague por pensar en la naturaleza, convendría tal vez que no olvidáramos el consejo de Alberto Caeiro, uno de los heterónimos del poeta portugués Fernando Pessoa: “el universo no se hizo para que pensáramos en él/ (pensar es estar enfermo de los ojos)/ sino para que miráramos y estuviéramos de acuerdo”. Si nos dejamos llevar por la enfermedad de los ojos y nos olvidamos de mirar, nos puede pasar lo que acertadamente critica el profesor de Rújula en este libro, que nos dé por hablar solo de aquello que dudosamente existe o no existe en absoluto: universos paralelos, partículas supersimétricas, variables ocultas, máquinas del tiempo… ¡Como si no hubiera suficiente con lo que sí existe! Esto es lo que propone de Rújula: echar una mirada al contenido real de nuestro universo y a todo lo que sabemos sobre él. No solo porque, como diría Woody Allen, sea el único lugar en que se puede encontrar un buen filete, sino porque además está lleno de cosas interesantes y sorprendentes. Así, por ejemplo, mirando, el lector se encontrará en este libro con parejas de grandes agujeros negros que, cuando se funden, crean ondas gravitacionales, minúsculas oscilaciones de nuestro espacio-tiempo que pueden detectarse a miles de millones de años luz de distancia en enormes y sofisticados aparatos, construidos a tal efecto en la Tierra gracias a las predicciones de la teoría de la relatividad general. La misma teoría que nos ha llevado a averiguar que el universo está lleno de materia oscura y de energía oscura, cuyo origen y naturaleza todavía no comprendemos del todo. Hay también materia ordinaria, hecha de átomos, que se puede describir gracias a la física cuántica, la otra gran teoría de la física moderna. Y la combinación de la física cuántica y la relatividad nos lleva a la teoría cuántica de campos, que nos permite describir cosas aún más pequeñas: fotones, electrones, quarks, neutrinos y otras muchas partículas llamadas elementales, algunas de las cuales (como el bosón de Higgs) se han encontrado también gracias a gigantescos y complejos aparatos construidos a partir de las predicciones de la teoría. Algunas de esas partículas elementales son las encargadas de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza como, por ejemplo, los fotones se encargan de la interacción electromagnética entre partículas con carga eléctrica. Otras son antipartículas, como el positrón, una partícula exactamente igual que el electrón, pero con carga positiva. Y, lo mires por donde lo mires, en nuestro universo hay también un fondo cósmico de microondas que lo llena todo. Tal vez el lector haya oído hablar de todas estas cosas en alguna ocasión, pero un buen catálogo le puede resultar útil. Además de todo esto, en este pequeño rincón del universo hay seres humanos, miles de millones de seres humanos, y uno de ellos es Álvaro de Rújula, quien tiene, digamos, su propio universo. Y ese universo, como el fondo cósmico de microondas, permea todo el libro. La traducción del inglés es del propio de Rújula (lo cual tal vez explique hallazgos como “ubícuito” por ubicuo (página 36), “asimptótico” por asintótico (página 68) o “un extra orden de magnitud más” (página 203). No encuentro explicación para “hayar la media” (página 177). Entre las más de cien figuras (muchas de ellas en una separata central, lo que obliga a pasar cincuenta páginas adelante o atrás cada vez que se menciona una de ellas, lo cual ocurre constantemente) encontramos muchos dibujos, collages y memes de de Rújula, de interés relativo. Los chascarrillos sobre viejos profesores, físicos experimentales, escudos de universidades etc. también son de de Rújula. Incluso el constante (ab)uso de los paréntesis (“luminosidad (lumínica)” llegamos a leer en la página 136) y de las más de cien notas al pie también es, naturalmente, suyo. Como ven, la lectura resulta agitada: cuando por fin el lector ha regresado de su viaje a las figuras, enseguida tiene que volver a viajar, esquivando paréntesis, hacia una nota al pie de pertinencia diversa, de manera que su vista no puede reposar más de cinco segundos seguidos. De la misma forma que uno no puede leer de la misma manera una novela de James Joyce que una de Agatha Christie pero las dos pueden ser una experiencia gratificante, tal vez convenga que el lector no se acerque a este libro como si fuera un libro de divulgación al uso. Así, por ejemplo, es mejor que no intente encontrar una explicación al orden de los capítulos o de las argumentaciones, porque es indescifrable; hay más caos que cosmos en este universo, como ocurre con los monólogos interiores. Tampoco es éste el lugar más adecuado para profundizar en alguno de los múltiples temas que se plantean o para entender mejor conceptos sutiles como el espín de las partículas o la llamada paradoja de los gemelos de la teoría de la relatividad. Rara vez las cosas están bien explicadas, en ocasiones ni siquiera definidas. Sin embargo, si este libro cae en las manos del lector, siempre puede pensar: “disfruta de Álvaro de Rújula, no tienes otra opción”. 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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