Verdades y mentiras de la física cuántica

Carlos Sabín

• Editorial: Los Libros de La Catarata
• Año: 2020
• ISBN de la versión impresa: 9788490979235
• ISBN del libro electrónico: 9788490979242
• Categoría: Ciencias biológicas
• Categoría: Teoría cuántica

¿Partículas que están dos sitios a la vez? ¿Observadores que modifican la realidad? La física cuántica tiene un peso creciente en la cultura popular y está llena de mitos y malentendidos. No describe objetos con los que estamos familiarizados, sino que es sobre todo la física de las pequeñas partículas (electrones, fotones, átomos…) o de objetos sometidos a condiciones exclusivas de laboratorio. En esta obra, Carlos Sabín intenta desmentir las creencias erróneas más comunes y los mitos que rodean a la física cuántica, poniendo especial énfasis en demostrar que no es algo misterioso e incomprensible, sino una parte de la física que da lugar a nuevas tecnologías que sin duda mejorarán nuestra vida: ordenadores y simuladores cuánticos o aparatos de criptografía son ya una realidad.

Verdades y mentiras de la física cuántica

Carlos Sabín

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isbn (csic): 978-84-00-10598-3

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Para Mencha

Para Nicolás

Agradecimientos

En el año 2015, Ernesto Lozano, de la revista Investigación y Ciencia, me ofreció empezar a escribir un blog, dentro de la plataforma de blogs de divulgación científica Scilogs, y me concedió libertad absoluta de temas y opiniones. Yo estaba entonces en la Universidad de Nottingham, en Reino Unido. La idea me gustó mucho, y acepté de inmediato, pero entonces no sospechaba hasta qué punto este blog iba a ser importante en mi vida, hasta qué punto iba a interesarme y convertirse en una obsesión. Lo llamé “Cuantos completos” (Sabín, 2015) (enésimo chistecito con las palabras “cuantos” y “cuentos”) y comencé a escribir sobre física cuántica, tecnologías cuánticas y, más en general, sobre cuestiones de cultura y divulgación científica.

Gracias a este blog, y a los comentarios y reacciones que ha ido provocando, he aprendido varias cosas que, con el tiempo, se han ido convirtiendo en mis motivos principales para escribir este libro.

Cuando empecé el blog yo ya estaba muy preocupado por los problemas que empezaba a ver claramente en Internet y las redes sociales: la escasísima calidad de la discusión, la argumentación y la transmisión de información, la proliferación de mentiras y bulos, la enorme dificultad para que la verificación de datos, el contraste de fuentes y, en definitiva, la búsqueda de la verdad se abrieran paso. Muy pronto, esos temas pasaron a ser una preocupación global, y han dado lugar a una serie de nuevos términos que ya forman parte del lenguaje común: posverdad, fake news, hechos alternativos, etc. El blog me ha permitido reflexionar en profundidad sobre estos asuntos, a partir de la explicación de los resultados de aquellos investigadores que están intentando entenderlos y enfrentarlos desde una perspectiva científica.

En relación con lo anterior, pero en el caso concreto del tema de este libro, el blog me ha permitido entender la enorme confusión existente sobre la física cuántica, que en la actualidad abarca sectores preocupantemente amplios de la población. Además, he podido conocer el enfoque y la calidad de muchos trabajos de divulgación en esta área, incluidos los que realizan miembros de la comunicación científica (incluso he reseñado algunos de ellos para la revista Investigación y Ciencia). Todo ello me ha convencido de la necesidad, casi de la urgencia, de escribir este libro, y también de cuál debía ser el estilo y el contenido.

Por todo ello, mi agradecimiento es para Ernesto, para Purificación Mayoral, para Bruna Espar y todo el equipo de Investigación y Ciencia, quienes no solo han mantenido su apoyo todo este tiempo, sino que además han defendido explícitamente mi libertad de expresión y opinión cada vez que ha sido necesario. También es para los lectores que me han venido siguiendo estos cuatro años y han contribuido con sus comentarios, opiniones y preguntas.

Introducción

No tienes más que mencionar la teoría cuántica y la gente tomará tu voz por la voz de la ciencia y se creerá cualquier cosa.

George Bernard Shaw, Ginebra

La física cuántica tiene un peso creciente en la cultura popular. Entre otros muchos posibles ejemplos, en los últimos meses he visto al menos dos nuevas películas con mi hijo de 9 años (Un pliegue en el tiempo y Ant-man y la avispa) en las que se mencionan propiedades cuánticas, e incluso la más popular y paradigmática de ellas, el famoso entrelazamiento cuántico, hasta podríamos decir que tiene un papel central en la trama. Desafortunadamente, el tratamiento que se da en esas películas no solo no es científicamente riguroso (lo cual no es necesariamente exigible en una buena película), sino que es completamente descabellado. Al entrelazamiento cuántico se le atribuyen una serie de propiedades taumatúrgicas, que lo convierten en una suerte de deus ex machina posmoderno.

Este tratamiento de la física cuántica no es una excepción, sino que encaja perfectamente con el que vemos con demasiada frecuencia en Internet y las redes sociales. La teoría cuántica sería algo así como una especie de cosmovisión, a mitad de camino entre la física y la metafísica, que nos permitiría escapar de la aburrida física convencional para abrir un mundo “alternativo” donde cabe todo y todo vale, donde no se respetan principios físicos bien establecidos ni tampoco la lógica, y, por tanto, cualquier disparate, por acientífico y descabellado que sea, puede encontrar acomodo. Todo está lleno de cosas “fascinantes”, “misteriosas” y “extraordinarias”; hay montones de mundos, todo es impredecible y todo puede ocurrir, todo está conectado y es complejo, de manera que cualquier ocurrencia, superchería o timo tiene justificación.

Además, según estas corrientes, sería una teoría que nadie entiende muy bien y sobre la que los físicos llevaríamos décadas discutiendo sin ponernos de acuerdo en nada. Esta visión, a la que desafortunadamente contribuyen también muchas veces los investigadores y divulgadores, es una gran tergiversación y exageración de la realidad, que suele apoyarse en frases sacadas de contexto, chascarrillos irrelevantes y debates ya superados por los experimentos.

Por ejemplo, una cita muy popular en redes sociales es una frase que el gran físico estadounidense del siglo XX Richard Feynman dijo en los años sesenta: “Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica” (Feynman, 2015). El atractivo de esta cita es comprensible. Por un lado justifica la pereza intelectual: si hasta Feynman pensaba así, mejor no esforzarse más en entender la física cuántica. Por otro lado, casa bien con esa cosmovisión que he explicado en los párrafos anteriores. Pero, como he escrito en otra ocasión (Sabín, 2019), en realidad, Feynman no quería decir eso en absoluto. Existe un vídeo en YouTube en el que Feynman explica lo difícil que es contestar a la pregunta de ¿por qué los imanes se separan o se acercan?, o a cualquier pregunta sobre física que contenga un ¿por qué? Entender, explicar un fenómeno físico, sería, según el profesor Feynman, relacionarlo con otras cosas más simples que uno cree ya haber entendido.

Eso es precisamente lo que solemos hacer con la física que a los físicos nos gusta llamar “clásica” (es decir, no cuántica) a la física de Newton que aprendimos en el colegio: to­­do lo relacionamos con planos inclinados, poleas, muelles, pelotas… ¿Tendría sentido que nos preguntáramos por qué la fuerza es igual a la masa por la aceleración? Tal vez, pero seguramente no debería sorprendernos demasiado que la contestación sea, sencillamente, que eso es lo que dice la segunda ley de Newton, la cual puede comprobarse experimentalmente. De hecho, a nadie le resulta muy extraño que al empujar algo lo movamos, y que se mueva tanto más cuanto más pequeña sea su masa, ya que lo podemos experimentar todos los días. La respuesta nos satisface, puesto que hemos podido relacionar la fuerza, la masa y la aceleración con cosas que entendemos y podemos manipular, así que no necesitamos preguntarnos por el significado de una ecuación: si acaso, nos preocupará exclusivamente si es correcta, es decir, si es capaz de explicar y predecir lo que sucede en el mundo, al menos en el caso concreto de algún fenómeno en el que estemos interesados.

En cambio, la física cuántica no describe objetos con los que estamos familiarizados, sino que es sobre todo la física de las pequeñas partículas (electrones, fotones, átomos…) o, en algunos casos especiales, de objetos más grandes pero sometidos a condiciones exclusivas de laboratorio (por ejemplo, temperaturas “ultrabajas” como -273 ºC) que no aparecen nunca en nuestra vida cotidiana. Por eso, al descubrir cosas nuevas mediante el estudio de la física cuántica, nos resulta mucho más complicado (estrictamente, imposible) relacionarlo con cosas que conozcamos bien o que podamos manipular con facilidad y observar con nuestros ojos.

Me gusta mucho contar un ejemplo (Sabín, 2019) que usaba un profesor mío en la universidad, ya jubilado, con el que me inicié en la investigación de la física cuántica (se trata del gran Guillermo García Alcaine, de la Universidad Com­­plutense de Madrid, con el que hice un trabajo de investigación y un artículo científico precisamente sobre la teoría del entrelazamiento cuántico). El ejemplo es el siguiente: imaginen que han vivido ustedes en el campo y se han acostumbrado a ver cerdos y caballos, pero en su primer viaje a África ven por primera vez un hipopótamo. ¿Cómo lo describirían? Seguramente, se les ocurra decir que es un animal que a veces se comporta como un cerdo y otras veces como un caballo. Sin embargo, es obvio que no es ni un cerdo ni un caballo: es un hipopótamo. Lo mismo, decía mi querido profesor, sucede con un electrón: a veces se comporta como una onda y a veces como una partícula, pero es, sobre todo, un electrón. Es en este sentido en el que Feynman decía que nadie entiende la mecánica cuántica, y es por eso, quizá, que no nos satisfacen completamente respuestas como: “Así lo dice la ecuación de Schrödinger, la cual se ha comprobado experimentalmente”. Y, sin embargo, mucha gente entiende la mecánica cuántica: muchos físicos teóricos somos capaces de explicar y predecir sin ningún problema el comportamiento de objetos físicos que se rigen por leyes cuánticas (así lo llevamos haciendo desde hace décadas), y también muchos físicos experimentales en el mundo son capaces de manipular esos objetos y medir sus propiedades, hasta el punto de estar creando, en los últimos años, nuevas tecnologías a partir de ellos.

De...

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