Resulta difícil y a menudo ambiguo traducir las fórmulas de la mecánica cuántica a palabras e interpretaciones aceptables por nuestra intuición. Surgen así absurdos como las “terapias cuánticas”, el “misticismo cuántico” o la confusión entre el libre albedrío y el principio de incertidumbre. Algunas personas se enriquecen vendiéndonos que la consciencia humana determina el resultado de los experimentos. Con esto pretenden guiar a otras personas hacia el “éxito cuántico”. Una premisa interesante para la ciencia ficción, pero que, como veremos, no se sostiene experimentalmente, y en ciencia la última palabra la tiene el experimento. Por ejemplo: si de una muestra radioactiva nos fijamos en un único átomo y suponemos que sabemos de él todo lo que puede saberse, la intuición nos dice que podremos calcular el momento en el que se desintegrará. La mecánica cuántica –y los experimentos– nos dicen que esto no es posible. En otras palabras: una descripción completa de este átomo y su entorno no permite calcular el momento en que se desintegrará en partículas de menor tamaño.
En la mecánica cuántica o, en otras palabras, en la naturaleza, nos encontramos con frecuencia que el resultado de un experimento no está determinado aún con una definición perfecta del dispositivo y del procedimiento experimental, ni siquiera en condiciones idealizadas. Esto fue un golpe para los científicos, que tuvieron que reducir sus aspiraciones. Tras décadas de experimentación y estudios teóricos, que aún continúan, ése sigue siendo el consenso: la realidad es estadística.
Volviendo a nuestro átomo (pongamos que se trata de plutonio– 239) lo que sí nos dicen las ecuaciones de la mecánica cuántica es que en algún momento se fisionará, resultando un átomo de uranio–235 y un núcleo de helio–4. También podemos conocer con detalle la energía que llevarán esas partículas. Más aún, para cualquier intervalo de tiempo se conoce la probabilidad de que ocurra esa desintegración. Por ejemplo, entre el comienzo de la agricultura y el momento presente, cada átomo de plutonio–239 tuvo una probabilidad cercana a un 20% de fisionarse.
Por otro lado, en aquellos tiempos no había plutonio–239 sobre la Tierra, así que tiene más sentido pensar en el futuro. Nuestro átomo de plutonio–239 pudo haberse originado en Ascó, hijo de un átomo de neptunio–239, que a su vez surgió de la absorción de un neutrón por un átomo de uranio–238. De los residuos nucleares de una central típica, el plutonio–239 constituye alrededor de un 1%. Es posible, aunque bastante poco probable, que nuestro átomo se desintegre antes de cumplir su primer año de existencia; con casi la misma probabilidad perdurará durante más de un tercio de millón de años. Estadísticamente, la mitad de los átomos de plutonio– 239 que se generaron en el siglo XXI se habrán desintegrado en el siglo CCLXIII. Esto es lo que se quiere decir cuando se habla de un tiempo de vida de 24.200 años, y ésa es la factura que habrán de pagar nuestros descendientes. Un proceso muy similar es el que permite la datación con carbono–14.
La mecánica cuántica hace una descripción matemática de nuestro átomo de plutonio–239 que nos permite predicciones, pero frecuentemente nos encontramos con cierta indeterminación. Por ejemplo, sabremos que al medir una propiedad concreta vamos a hallar un valor de entre unos pocos posibles, y la probabilidad con que se encontrará cada valor si repetimos el experimento muchas veces. En ciertas condiciones, al trasladar torpemente a palabras estas ecuaciones podemos decir que, hasta que lo medimos, el átomo se halla en una “superposición de estados”, a la vez íntegro y desintegrado.
El gato vivo y muerto
Esta superposición es general en la mecánica cuántica. Esto motivó a Schrödinger a idear un experimento mental. Supusieron que, con ayuda de un contador Geiger que detecta radiación, se acopla la desintegración de nuestro átomo a la apertura de una botella de cianhídrico y por tanto a la muerte de un desafortunado gato que está en la misma caja. En esas condiciones, y según entendía Schrödinger, la cuántica, hasta que no abramos la caja para mirar, el átomo de plutonio, el contador Geiger, la botella con el veneno, y hasta el gato estarán en una “superposición de estados”: el gato estaría a la vez vivo y muerto. Ante este aparente absurdo surge toda una serie de posibles interpretaciones.
Lo más complicado es idear experimentos donde se predigan diferentes resultados experimentales, pues así es como la ciencia valida o refuta. Sin una predicción diferenciadora, estas interpretaciones sólo son palabras para que nuestra imaginación se sienta un poco menos incómoda, y nos dicen más sobre nuestra mentalidad que sobre elmundo en el que vivimos. Según la interpretación de Copenhague, muy extendida entre los especialistas, la superposición de estados ya no existe cuando se efectúa una medida, y hasta ese momento simplemente no tiene sentido preguntarse por el estado del sistema.
En la acción de medir, sin embargo, no tiene por qué participar un humano, sino que la medida, y por tanto, lo que determina que ya no existe la superposición de estados, se produce en cuanto el sistema cuántico interacciona con un objeto no microscópico: el contador Geiger, en nuestro caso. Así, la “superposición” se detiene mucho antes de llegar al gato. Como contraste, los defensores de las variables ocultas sostenían que para cada átomo sí está predeterminado el momento de su desintegración, aunque no sea posible predecirlo externamente. En ese caso, el átomo se desintegra cuando estaba predeterminado que iba a hacerlo, y la superposición de estados no llega a darse. Hubo científicos lo bastante ingeniosos como para diseñar y llevar a cabo experimentos en los que esas “variables ocultas” se manifestarían en resultados estadísticamente diferenciables, pero los experimentos no coinciden con esas predicciones, por lo que esta interpretación actualmente está casi descartada.
La teoría del multiverso
Según la interpretación del multiverso, por poner un último ejemplo bastante discutido, no existe tal superposición de estados: todos los resultados admitidos por la mecánica cuántica tienen lugar, sólo que en diferentes universos alternativos –en número abrumador– y nosotros solamente vemos el resultado de nuestro universo. Es importante notar que estos otros universos no pueden interaccionar con el nuestro, con lo que en la práctica no existen. Un poco como los efectos que venden los “charlatanes cuánticos”: si no se ha observado correlación entre un proceso cuántico como sería la fisión de nuestro núcleo de plutonio y el supuesto “poder de la mente”, mejor no hablemos de conseguir un ascenso (¡por efectos cuánticos!) a base de pensar en ello positivamente.
LA MECÁNICA CUÁNTICA SE MANIFIESTA EN FENÓMENOS COTIDIANOS QUE NOS RODEAN
La mecánica cuántica se resume en un conjunto de postulados físicos y un formalismo matemático. Estudia y describe el comportamiento de la materia y la energía a escala atómica. Surgió hace un siglo, al ser la mecánica clásica incapaz de predecir una serie de resultados experimentales. Ocurre que los experimentos que, por ser más simples, se usan para ilustrar los fenómenos de la mecánica cuántica, se alejan mucho de la vida cotidiana, y quizá esto contribuye a que lo cuántico se perciba como algo alejado y misterioso. Sin embargo, casi todos los fenómenos físicos cotidianos, cuando se estudian con suficiente detalle, revelan el comportamiento cuántico de la materia.
Los colores, por ejemplo, no se pueden explicar bien sin hablar de la absorción y emisión de fotones, un fenómeno puramente cuántico. Más aún: ni la química moderna ni la bioquímica se entienden sin usar conceptos de la mecánica cuántica. Esto es, la mejor descripción que tenemos de todas las sustancias y reacciones químicas, que es como decir toda la experiencia humana con la discutible excepción del mundo de las ideas, la basamos en la mecánica cuántica.
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