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.
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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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