Entre los libros que estoy leyendo está el de los físicos Bruce Rosenblum y Fred Kuttner, El Enigma Cuántico. La física se encuentra con la conciencia. Es un libro muy interesante en el que los autores sumergen al lector en las profundidades de la teoría cuántica. Lo hacen evitando al máximo las inextricables matemáticas de este campo. Emplean con éxito recursos gráficos, narrativos y ejemplos que nos ayudan a comprender los fenómenos y los experimentos, así como las misteriosas implicaciones de la física cuántica. De ahí que haya escrito unas cuantas líneas sobre el primer capítulo con el fin de interesar a algún lector, lectora, en este campo de la ciencia que actualmente ha acaparado la atención internacional del público. ¿Por qué este interés de la gente?: los extraordinarios descubrimientos del Gran Colisionador de Hadrones del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN). Todo indica que los científicos del CERN están a punto de probar la existencia del bosón de Higgs, partícula que explicaría el origen de la masa, hecho que constituiría la posibilidad de una teoría unificadora de la física.
Albert Eintein estaba profundamente preocupado por las misteriosas implicaciones de la teoría cuántica. En la década de los 30 del siglo pasado, solía burlarse de los científicos que desarrollaban esta teoría señalando que se requería de una observación en un lugar para influir instantáneamente lo que sucedía en otro lugar lejano sin que mediara ninguna fuerza física. Se refería a una “acción sobrenatural” (spooky action) que no podía existir. Einstein también estaba molesto por la afirmación de esta teoría de que si uno observaba un objeto pequeño, como un átomo, en un lugar, era esa observación lo que causaba que estuviese allí. ¿Aplica este principio a objetos grandes? Sí, en principio. Ridiculizando la teoría cuántica, Einstein preguntó a un joven físico si creía que la luna estaba allí sólo porque él la miraba. Si se toma en serio a la teoría cuántica, Einstein afirmaba, se niega la existencia de un mundo físico real independiente de su observación. Estas ya son palabras mayores. No obstante, este es el marco sobre el cual descansa toda la física. Ni más ni menos.
El primer misterio comienza con la dualidad onda-partícula. Se trata de una paradoja que, mirando en una dirección, se puede demostrar que un átomo es un objeto compacto concentrado en un lugar. Sin embargo, si se mira en otra dirección, se puede demostrar exactamente lo contrario: que el átomo no es un objeto compacto, sino que es una onda desplegada sobre una amplia región. Es decir, el resultado del experimento depende de lo que queramos demostrar. Pero más allá de estas aparentes contradicciones, la teoría cuántica implica un significado más profundo que trasciende la dualidad onda-partícula.
La teoría cuántica es asombrosamente exitosa. Hasta hoy, ninguna de sus predicciones ha probado ser incorrecta. Una tercera parte de la economía de hoy depende de productos basados en ella. Sin embargo, la visión de la realidad que demanda la teoría cuántica no sólo es más extraña de lo que se suponía: es más extraña de lo que se puede suponer. Veamos por qué. La mayoría de nosotros comparte las siguientes intuiciones del sentido común: 1) un mismo objeto no puede estar al mismo tiempo en dos lugares distantes; 2) lo que uno decide hacer aquí no puede afectar instantáneamente lo que pasa en otro lugar lejano; 3) el “mundo de allá fuera” existe independientemente de que lo veamos o no. Pues bien, la teoría cuántica desafía cada una de estas intuiciones.
Pero, ¿qué es la mecánica cuántica? Esta teoría fue desarrollada a comienzos del siglo XX para explicar el mecanismo que gobierna la conducta de los átomos. Poco antes se había descubierto que la energía de un objeto podía cambiar sólo en una cantidad discreta, el quantum o cuanta, de ahí que la teoría se le conozca como mecánica cuántica. Esta teoría se encuentra en la base de todas las ciencias naturales, desde la química hasta la cosmología. La teoría cuántica es necesaria para entender por qué brilla el sol, cómo los televisores producen imágenes, por qué el pasto es verde y cómo se desarrolló el universo a partir del Big Bang. La tecnología moderna está basada en dispositivos diseñados con la teoría cuántica.
La física pre-cuántica, la mecánica clásica o física clásica, también llamada física newtoniana, es una excelente aproximación al estudio de los objetos que son más grandes que las moléculas, y es mucho más simple que utilizar la mecánica cuántica. Es, sin embargo, una mera aproximación. No funciona en absoluto para los átomos de que están hechas todas las cosas. No obstante, la física clásica es la base de nuestra sabiduría convencional, de nuestra visión newtoniana del mundo. Pero hoy sabemos que esta visión clásica del mundo es fundamentalmente defectuosa.
Ahora, los experimentos cuánticos niegan una realidad física producto del sentido común. Ya no es una opción lógica. ¿Puede la visión del mundo sugerida por la mecánica cuántica tener alguna relevancia fuera de la ciencia? La teoría cuántica es sobre el aquí y ahora, e incluso en ella se encuentra la esencia de nuestra humanidad y de nuestra conciencia. Si es así, ¿por qué sus implicaciones no han tenido el impacto social que se podría esperar? Se pueden resumir las implicaciones de las teorías de Copérnico y de Darwin de manera sintética, en unas cuantas oraciones, las cuales parecerían razonables a la mente moderna. Pero cuando se trata de sintetizar las implicaciones de la teoría cuántica es inevitable que comience a sonar como algo místico. Veamos. La teoría cuántica nos dice que la observación de un objeto puede influir en el comportamiento de otro objeto situado a gran distancia (digamos 500 kilómetros… 500 años luz), incluso si ninguna fuerza física conecta a los dos. Einstein rechazaba todo esto como “acciones sobrenaturales”, pero se ha demostrado plenamente que existen y que nada tienen que ver con lo sobrenatural.
Erwin Schrödinger, uno de los fundadores de la teoría cuántica, contó su famosa historia del gato para enfatizar que la teoría cuántica decía algo “absurdo”. El gato no observado de Schrödinger, de acuerdo a la teoría cuántica, estaba simultáneamente muerto y vivo hasta que la observación causara que estuviera muerto o vivo. Pero hay algo que es más difícil de aceptar: encontrar el gato muerto implica crear la historia del rigor mortis; encontrar el gato vivo implica crear la historia del desarrollo del hambre del gato. La reversibilidad del tiempo.
El enigma planteado por la teoría cuántica ha desafiado a los físicos por décadas. Y quizá uno de los aspectos más desafiantes se refiere al encuentro entre la física y la conciencia. Esto no implica algún tipo de “control mental” que con sólo nuestro pensamiento podemos controlar directamente el mundo físico. ¿Los resultados indiscutibles de los experimentos cuánticos implican un papel misterioso para la conciencia en el mundo físico? Este es un acalorado debate en los límites de la física.
Aunque los hechos cuánticos no están en disputa, el significado detrás de esos hechos acerca de lo que la mecánica cuántica nos dice acerca de nuestro mundo está en plena discusión. Por ello, la mecánica cuántica ha dejado de ser un campo de interés exclusivo de los físicos. Se suman hoy estudiosos de las ciencias sociales, filósofos y teólogos.
Referencia bibliográfica:
Resenblum, Bruce y Fred Kuttner. (2011). Quantum Enigma. Physics encounters consciousness. Nueva York: Oxford University Press. Segunda edición. 287 páginas.
Fotografías tomadas con una cámara Nikon D7000 (18-105 mm), a través de un caleidoscopio. Derechos reservados.
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