Determinismo vs Realidad

Lo que las cosas son determina cómo son las cosas.

En 1935, Albert Einstein junto con sus colegas Boris Podolsky y Nathan Rosen, idearon un experimento que pretendía decidir si una partícula posee a la vez posición y momento, es decir, que no cumple el Principio de Incertidumbre de Heisemberg. Esencialmente lo que pretendían era lo siguiente: Puesto que es imposible determinar al mismo tiempo posición y momento de una partícula lo que necesitamos es una segunda partícula cómplice. Con dos partículas podemos medir más cantidades a la vez. Si logramos relacionar de algún modo el movimiento de las dos partículas las mediciones realizadas simultáneamente en cada una de ellas (puesto que nada puede viajar a más velocidad que la luz no habrá ningún tipo de interacción entre estas, ningún efecto de la medición de una sobre otra) nos permitirá echar una ojeada bajo el velo de la incertidumbre cuántica.

Lo que necesitamos es que dos partículas cuánticas se acerquen, interaccionen y se separen a gran distancia, luego mediremos sobre una el momento y sobre la otra la posición. Como sabemos la relación entre ellas, ya que hemos constatado su interacción, sabremos posición y momento de cada una.

A este abrumador experimento mental le siguió una réplica de Bohr, según éste no se pueden adscribir atributos como posición y momento a una partícula a menos que se haga una observación sobre ella. Las mediciones hechas por delegación no son aceptables. Utilizar una segunda partícula es hacer trampa. Si recordamos la dualidad onda-partícula se puede comprender mejor ya que el concepto de partícula se difumina en un mar de palpitaciones energéticas. A priori, a un electrón no lo podemos encontrar en un punto del espacio, se ha diluido en una región de este. Por medio del acto de medición lo encontramos en un punto.

La relación de incertidumbre impide normalmente que se sepa todo del comportamiento de los objetos cuánticos; por tanto, nunca vemos que al mismo tiempo se comporten como ondas y partículas. Pero la complementariedad permanece intacta aún cuando la relación de incertidumbre no desempeñe ningún papel. La complementariedad es más profunda de lo que se apreciaba; posee un carácter más general y fundamental en la mecánica cuántica que la ley de incertidumbre.

El principio de complementariedad afirma que no se pueden conocer a la vez los valores de dos variables relacionadas, es decir, complementarias.

En los años sesenta, John Bell, descubrió que hay ciertos tipos de mediciones capaces de distinguir entre las posiciones de Einstein y Bohr. Bell expresó la diferencia esencial entre las dos teorías rivales en un enunciado matemático que se conoce como desigualdad de Bell, que se puede reducir esencialmente a que si Einstein tenía razón la desigualdad de Bell encajaría con el resultado del experimento real. Si era Bohr quién la tenía, la desigualdad sería violada. Finalmente, Alain Aspect, hizo una serie de experimentos que culminaron en 1982 con una experiencia que por primera vez parecía conclusa. Einstein estaba equivocado.

Aspect había clavado el último clavo en el ataúd de la física basada en el sentido común.

Según la física de los cuántos, las partículas individuales de materia no existen realmente pro derecho propio como entidades primarias. Sólo el conjunto de todas las partículas considerado como una totalidad incluidas aquellas que dejarán su huella en los aparatos de medida, posee el estatus de “realidad”.

El físico americano H.P. Stapp ha expresado el concepto cuántico de partícula con estas palabras: “Una partícula elemental no es una entidad inanalizable con existencia independiente. Es, en esencia, un conjunto de relaciones que se extienden hacia fuera, hacia otras cosas”.

La mecánica cuántica se ocupa de un tipo de teorías en las que las partículas no tienen posiciones, ni velocidades bien definidas, sino que están representadas por una onda, además una onda de probabilidad. Estas teorías cuánticas son deterministas en el sentido de que proporcionan leyes sobre la evolución de la onda en el tiempo. El elemento aleatorio, impredecible, entra en juego sólo cuando tratamos de interpretar la onda en términos de las posiciones y velocidades de las partículas. Pero quizás ese es nuestro error: tal vez no existan posiciones o velocidades, sino sólo ondas de probabilidad. Se trata de que intentamos ajustar las ondas a nuestras ideas preconcebidas de posiciones y velocidades. El mal emparejamiento que resulta es la causa de la aparente impredictibilidad.

Para intentar explicar los hallazgos de Aspect sin abandonar el veto impuesto por la teoría de la relatividad a la posibilidad de una comunicación más rápida que la luz, David Bohm prescinde de misteriosas señales de comunicación y sostiene que las partículas subatómicas pueden registrar de modo instantáneo lo sucedido a sus semejantes con el argumento de la supuesta lejanía entre ellas no es más que una ilusión. Su hipótesis afirma que en algún plano más profundo de la realidad dichas partículas no constituyen entidades diferenciadas, sino que son una extensión del mismo todo. Para tener una visión más clara de esto imaginemos un acuario en cuyo interior nada un pez. Imaginemos asimismo que uno es incapaz el acuario de forma directa y que el único conocimiento que tiene de él y su contenido proviene de dos cámaras situadas en la parte frontal y lateral del acuario. Al contemplar los dos monitores de televisión uno podría obtener la sensación de que se trata de dos entidades diferenciadas. El engaño proviene del distinto ángulo de las cámaras, susceptible de proporcionar dos imágenes diferentes. Sin embargo, una contemplación más prolongada de los dos peces nos llevará a que existe cierta relación entre ellos. Cuando uno gira su compañero realiza un giro simultáneo, aunque ligeramente distinto. Si uno no acaba de comprender la naturaleza de la situación podría acabar concluyendo que los dos peces tienen algún tipo de comunicación instantánea, lo cual es falso. En términos holográficos, del mismo modo que cada parte del holograma contiene la información relativa al todo, cada miembro de una pareja de partículas contiene la información relativa a la pareja completa. El hecho de que veamos las partículas como entes diferenciados se explica porque no nos apercibimos de la proverbial porción cósmica de película holográfica en que se hallan inscritas. Tan sólo vemos la trémula imagen ilusoria proyectada por la película. (Todo esto está basado en una comparación con los hologramas pero no quiere decir que el universo sea un holograma sino que existe un paralelismo en algunos aspectos que no va más allá de una simple manera de hablar sobre algo que no conocemos, es un modelo).

En cierto sentido lo que interpretamos sobre la “realidad” cuántica viene determinado por las ecuaciones del modelo estándar. A este nivel lo único que podemos ver son estas ecuaciones, en cierto sentido son la única realidad y esta nos dice que se producen efectos instantáneos.

“Todas las cosas, por un poder inmortal

cerca o lejos

ocultamente están unidas entre sí

de tal modo que no puedes agitar una flor

sin trastornar una estrella.”

Francis Thompson (1859-1907).