La Locura de lo sabios. 2a Parte

Dualidad inconcebible

En los primeros años del siglo XX se presenta un gran enigma: la luz mostraba un comportamiento dual, unas veces como onda y otras como partícula siendo claro que son fenómenos muy diferentes pues las ondas se extienden en el espacio, son contiguas y no-materiales y por el contrario., las partículas están localizadas, tienen masa y son discontinuas. Por una parte los fenómenos de difracción e interferencia indicaban claramente que la luz consistía en ondas electromagnéticas, es decir, que tiene un indudable carácter ondulatorio pero, por otra parte fenómenos como el efecto fotoeléctrico solo se podían explicar adecuadamente si la luz era considerada como un conjunto de paquetes discretos ( cuantos ), o fotones de energía lumínica, es decir, si tiene un carácter corpuscular como lo demostró Einstein ,idea que a muchos-como a R.A Millikan- les pareció descabellada al principio.

Y en 1924, la revolucionaria idea de Einstein sería ampliada por un joven aristócrata francés, el príncipe Louis de Broglie quien presentaba su tesis doctoral titulada Investigaciones sobre la teoría cuántica que estaba llena de ideas igualmente revolucionarias como la de que el comportamiento dual conocido hasta entonces para la radiación (luz) podía ser una característica esencial de toda la materia, en particular de los electrones. No había ninguna prueba experimental de esta hipótesis a la que de Broglie fue llevado por una “penetrante intuición” como si fuera un “rayo en el cielo” o un “pensamiento feliz” como decía Einstein quien abogó en favor del joven estudiante para que se le concediera su doctorado a pesar de lo insólito de sus tesis. En palabras del propio De Broglie “Después de que terminara la Primera Guerra Mundial, pensé en profundidad sobre los cuanta y el dualismo onda- corpúsculo y fue entonces cuando tuve una súbita inspiración, el dualismo onda – corpúsculo de Einstein era un fenómeno absolutamente general que se extendía a toda la naturaleza física", planteamiento que al ser comprobado más tarde le hizo merecedor del premio Nobel de 1929.

Estas ideas serían la base del llamado Principio de Complementariedad una especie de credo científico formulado por Niels Bohr y Werner Heisenberg según el cual los constituyentes de la materia se comportan a veces como partículas de masa y a veces como ondas insubstanciales, conceptos que ,como viene de decirse, se excluyen mutuamente pero que también se complementan .Estas ideas planteadas por Bohr parecieran reflejar la mentalidad de un científico que admiraba los conceptos orientales del Yin y el Yang y que podía por tanto aceptar las contradicciones para integrarlas en una unidad superior. Por algo dijo una vez “es magnífico que hayamos dado con una paradoja. Ahora tenemos alguna esperanza de hacer progresos”. Y tal vez esta mentalidad podría explicar su costumbre de colocar herraduras para la buena suerte en las puertas de su casa de campo aceptando que era una majadería en la que, por supuesto no creía, pero que “podía funcionar se creyera o no en ella”.

Hay que tener en cuenta que los físicos, al hablar de “ondas”, se apartan del sentido común que postula que debe haber algo que ondule: la cuerda de un piano, el agua o el aire en movimiento. Pero la noción de ondas de materia excluye por definición todo medio con atributos materiales como conductor o sustrato de la onda. Es decir, debemos imaginar la vibración de la cuerda, pero sin la cuerda, la sonrisa del gato de Cheshire, pero sin el gato según un famoso pasaje de Alicia en el país de las maravillas de Lewis Carroll. Quizá podríamos hacer una analogía con nuestros contenidos de conciencia: nuestros pensamientos e imágenes que parecen cosas bien etéreas, aunque de algún modo están vinculadas al cerebro material.

Bohr, fue uno de los más grandes científicos de todos los tiempos y su influencia fue inmensa en el desarrollo de la nueva física desde su instituto en Copenhague. Quienes, como George Gamow le conocieron muy bien relatan muchas anécdotas divertidas sobre este genio que no lo parecía, porque era notable la lentitud de su pensamiento y comprensión, no sólo para los problemas de la física, sino también para resolver crucigramas y para entender el argumento de las películas del Oeste que eran sus preferidas .Constantemente interrumpía a sus acompañantes con gran molestia para el público con preguntas como esta : “ ¿es esta la hermana del cowboy que mató de un tiro al indio que quiso robar un rebaño de ganado que pertenecía a su cuñado?”. Y una noche Bohr fue sorprendido por los vigilantes, cuando escalaba la fachada de un Banco para igualar la hazaña de Cas Casimir, un joven físico holandés muy hábil para ascender por las paredes como el hombre araña. Está claro que no solo los fenómenos atómicos son bien raros.

El hecho es que para Bohr en definitiva el modelo del átomo- un núcleo en el centro alrededor del cual giran los electrones - es solo “una analogía poética”. Enunciar algo sobre la estructura del átomo es algo “propiamente imposible”. Y este fue, sin duda, el más grande aporte del sabio danés: hay que aceptar que los principios de la física cuántica, son irracionales desde el punto de vista de la mecánica clásica y del sentido común. El sentido común, en efecto, tan útil en la vida diaria, es poco confiable en la ciencia pues se basa en nuestros sentidos que son muy limitados como bien lo sabemos y la ciencia nos lleva a terrenos muy distantes de nuestra experiencia cotidiana. Por ello Bohr, quien primero vio este punto esencial con claridad, había dicho expresamente que una idea, para ser considerada en la nueva física, debe ser “suficientemente extraña”. Y según el Nobel León Lederman lo que hizo Bohr fue “algo monstruoso” pues combinó a su gusto las leyes de la física clásica con “suposiciones totalmente arbitrarias”

A Bohr se unió un joven alemán, Werner Heisenberg, quien fue un extraordinario genio teórico pero nulo en aspectos prácticos, de tal manera que podría decirse de él que era incapaz de anudarse el cordón de sus zapatos; pero su contribución a la teoría atómica fue decisiva. Durante un sueño, Heisenberg tuvo la nítida visión de enjambres de electrones que aparecían y desaparecían en una frenética danza, pero su concepción fue abstracta en grado sumo y a él se debe el famoso Principio de Incertidumbre según el cual no podemos saber al mismo tiempo la velocidad y la posición exacta de un electrón según una compleja formulación matemática que otro gran sabio, Erwin Schrödinger calificó de “ álgebra trascendental” que lo hizo sentir mal, “ desalentado, por no decir, asqueado”. Y en efecto, tan abstrusos son sus planteamientos que otro gran físico, el Nobel Steven Weinberg, dice que “nunca he comprendido los motivos de Heisenberg para dar los pasos matemáticos que da (en su artículo de 1925) …En sus obras más logradas, los físicos teóricos suelen adoptar uno de estos dos papeles: son sabios o magos… no suele ser difícil entender los artículos de los físicos sabios, pero los de los físicos magos son a menudo incomprensibles. En este sentido el artículo de Heisenberg de 1925 es pura magia”

Según el Principio de Incertidumbre el Universo no es un mecanismo de relojería cuyo futuro esté absolutamente determinado porque no solo las leyes conocidas sino el azar domina la realidad en su nivel más profundo; esta incertidumbre no es fruto de nuestra ignorancia, sino que es una característica inherente de la naturaleza. Este principio, que es la base de la llamada Interpretación de Copenhague, reemplaza al clásico determinismo newtoniano para el cual todo puede precisarse y medirse según relaciones causales. En cambio, lo cuántico es un mundo fantasmal, cambiante y de transmutaciones y fluctuaciones en el que las partículas pueden perder su identidad o incluso desaparecer.

Heisenberg se dio cuenta de que las órbitas atómicas no eran más que construcciones artificiales que servían para acomodar los números, pero no eran reales y concebirlas como tales solo indicaba que todavía no se había superado del todo la visión de la física clásica. El átomo no sería visualizable en absoluto y por ello llegó a la firme conclusión de no considerar nada que no se pueda medir. De esta manera estableció los fundamentos de la Mecánica de Matrices. Heisenberg, decía que los planteamientos de Schrödinger le parecían “ repulsivos” por su idea de hacer “ visualizables” los fenómenos atómicos. Pero Max Born, astutamente, interpretó los fenómenos cuánticos diciendo que el asunto no es saber dónde está el electrón, sino las probabilidades de que esté en alguna parte. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que actualmente si se puede de alguna manera “ver” los átomos gracias al microscopio de barrido por efecto túnel

Según el famoso experimento de la doble rendija, al lanzar electrones a través de dos pequeños agujeros, tras los cuales hay una placa fotográfica expuesta, en vez de dos pequeñas manchas encontramos una interferencia ondulante, lo que no debe ser así porque el electrón es una partícula puntual y no puede atravesar ambos agujeros a la vez. Pero si consideramos que lo que atraviesa las rendijas son “ondas de probabilidad” de fotones individuales que interfieren consigo mismos, el asunto puede explicarse. O eso es lo que los físicos dicen creer. Y a pesar de que la función de onda no describe propiedades reales, para muchos en el fondo se termina por elevar la probabilidad a la categoría de entidad física real.

La dualidad onda – partícula, llamada “Extrañeza cuántica” ha desconcertado a los científicos durante décadas y por ello se dice que “es imposible de entender, imposible de formular en palabras, imposible de visualizar e invalida cualquier percepción ordinaria… es realmente incomprensible”. El gran físico y Nobel Richard Feynman, aunque era un gran bromista hablaba en serio cuando les decía a sus alumnos que “quien cree comprender la física cuántica es porque no la comprende “. Y él mismo fue ejemplo de ello, pues después de enseñarle a Bohr sus famosos diagramas, creyendo que contribuían a aclarar los misterios cuánticos, este comentó que Feynman "es un idiota que no entendía nada de física cuántica”.

Y otra cosa bien extraña que es fundamental en la teorías de la microfísica es la Superposición cuántica, que implica que las partículas pueden estar en diferentes estados al mismo tiempo, en lugares diferentes , a velocidades y spin distintos, sin dejar de ser las mismas , pero al medirlas solo puede obtenerse un resultado según el fenómeno incomprensible llamado “ colapso de la función de onda” Es como si la misma persona pudiera estar despierta, dormida, sentada, caminando, en su casa y en la oficina al mismo tiempo, pero que, al ser observada por un amigo, solo estará haciendo una sola de tales cosas. No se conoce realmente el estado de una partícula hasta que se haya hecho una observación. Las partículas existen en un estado surrealista y ultramundano que es la suma de todos los estados posibles, hasta que se hace una medición. Por tanto, las partículas no existen como tales, sino que simplemente tienen “tendencia a existir”. Son algo que surge de una extraña forma de realidad física a medio camino entre posibilidad y realidad, entre no existencia y existencia. Las partículas aisladas, por tanto, son meras abstracciones que pueden ser trasmutadas y cuyas propiedades solo pueden entenderse en términos de su actividad, dentro de un contexto dinámico en términos de movimiento, interacción y transformación. Algo muy similar a lo que Nagarjuna, filósofo budista del siglo III había dicho: las cosas derivan su ser y su naturaleza de la dependencia mutua y no son nada en sí mismas “.

Una partícula como el electrón no parece seguir una trayectoria definida. Todo se diluye en un torbellino de eventos fugaces y fantasmales. Las propiedades de las partículas subatómicas desafían de esta manera la lógica de la física clásica y la del sentido común. Una partícula está aquí y allí a la vez, todas están en todas partes a la vez entrelazadas con todo. Nada está localizado en un punto definido…. cada partícula tiene posibilidad de ser hallada ¡en cualquier parte del universo! Y cuando se crean partículas entrelazadas, el par comparte la función de onda, pero cuando colapsa la de uno de ellos, también lo hará la función de onda del otro, aunque esas dos partículas estén separadas por la anchura de todo el universo, según explican, sin inmutarse, los físicos. (Entrelazamiento cuántico). Einstein, inconforme con estas ideas, llamó a este fenómeno “acción fantasmagórica a distancia”. No obstante, ha sido bien demostrado con experimentos como los dirigidos por Alain Aspect y Anton Zeilinger que les hicieron merecedores del Nobel de Física de 2022

La física clásica escrutaba la realidad como si fuera algo externo y objetivo buscando explicaciones mecanicistas y deterministas. Pero la física cuántica es totalmente diferente pues trata los fenómenos como un continuum del que nuestra consciencia no está separada; por ello, al observar los hechos, también los modificamos.”. El observador hace parte del experimento y es quien” colapsa la función de onda”, es decir, actualiza una de las varias posibilidades, por lo cual más que un observador es un “participante” según el gran gurú de la física americana, John Archibald Wheeler quien llevó el asunto al extremo pues según el” nada existe hasta que es observado”. Y por ello, “ Según la interpretación estricta de la teoría cuántica, -explica Kaku- la Luna antes de que sea observada ,no existe realmente tal como la conocemos…puede estar ,de hecho, en uno cualquiera de entre un número infinito de estados, incluyendo el estado de estar en el cielo, de estar explotando, o de no estar allí en absoluto…”., concepción que Einstein rechazó siempre pues creía en la realidad objetiva según la cual las cosas existen en un estado determinado independiente de cualquier observación ,concepción que discutía con Bohr, cuando este le gritó exasperado :¡ Tú no estás pensando, simplemente estás siendo lógico !

Bohr sostenía que no tiene sentido buscar una descripción de la cosa en si, es decir que la realidad del mundo atómico es incognoscible por ser intrínsecamente indeterminada, en lo que discrepaba con Einstein quien para expresarlo escribió la famosa frase: Dios no juega a los dados con el mundo a la cual replicó el primero: deja de decirle a Dios lo que tiene que hacer.

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