Hace unos días el Premio Nobel de Física 2012, el Prof. Serge Haroche, del College de France, impartió una lección magistral sobre algunas cuestiones pendientes de la mecánica cuántica. El Prof. Haroche hace física: Mide. Mientras cientos o miles de investigadores nominalmente físicos se meten a fondo en teorías místicas (inmedibles) como los multiversos, o espacios de 10 elevado a 10 elevado a 10 elevado ... variables, parámetros y dimensiones, diseñados explícitamente como inhábiles para ser medidos, Haroche hace lo que que hay que hacer en física: Validar o rechazar las predicciones de la teoría mediante experimentos repetidos.
Esta es la ciencia, al revés que el misticismo y los diversos dogmas que han pululado por el planeta en el tiempo y en el espacio. Lo que afirma la ciencia es válido sí y solo si se comprueba y valida en el laboratorio, en experimentos repetidos. Ningún dogma ha sido capaz de probar sus afirmaciones mediante experimentos, ni siquiera mediante experiencias aisladas. Las visiones de los místicos quedan dentro de sus mentes, y no son susceptibles de ser compartidas públicamente.
¿Cual es la ciencia que ha validado Haroche (y otros muchísimos desde 1930)? La mecánica del siglo XIX, inexplicablemente, suponía que una de las propiedades básicas de los entes naturales, la energía, se intercambiaba en las interacciones entre ellos de manera continua. A finales de ese siglo, Boltzmann, en Austria, propuso lo contrario: Intercambios discretos. Planck, un líder de la física oficial en Berlín se negó durante años a aceptar esa propuesta (Boltzmann terminó suicidándose, deprimido por el rechazo continuo de sus colegas) pero los dictados del laboratorio son inapelables: En 1900 propuso la hipótesis de los intercambios cuánticos de energía entre las paredes de una cavidad ennegrecida y la radiación electromagnética introducida en ella. Esa hipótesis explicaba perfectamente las medidas realizadas por una serie de físicos experimentales durante una década. Einstein, en 1905, explicó satisfactoriamente porque una luz muy intensa, pero roja, no conseguía sacar electrones de las órbitas atómicas y pasarlos a la banda de conducción de los metales, mientras que una luz débil, pero azul, o violeta lo conseguía sin el menor problema. La interacción entre la luz y los electrones dependía de forma discreta de la frecuencia de aquella y no de la intensidad de la misma.
La interacción entre radiación electromagnética y materia estaba cuantizada. Un tiempo después Bohr propuso que las órbitas de los electrones también debían estarlo, pues las energía liberadas en los saltos entre ellas tenían valores solo discretos. Esto, que le parecía a Bohr algo muy de los átomos es la realidad en cualquier sistema planetario, y los planetas del sistema solar y de otros sistemas estelares describen órbitas que no se disponen arbitrariamente en el espacio. No saltan de órbita pues las energías para ello son inmensas y no las hay disponibles, pero son órbitas cuánticas.
Los físicos de esos años, entre 1900 y digamos la II Guerra Mundial desarrollaron sus ideas sin darse cuenta de lo más importante de los fenómenos que analizaban: las magnitudes de las energías y los tamaños de las ondas que las propagaban relativas a los objetos con los que esas ondas interaccionaban. Los fenómenos de la naturaleza a nivel atómico son muy distintos de aquellos a nivel digamos, humano, debido exclusivamente a esa diferencia o similitud de las magnitudes energéticas en juego. La física atómica no es más rara que la física macroscópica cuanto se toman bien en cuenta los tamaños y magnitudes energéticas.
Hagámoslo. Para ver (medir) átomos y electrones, tenemos que hacerlos interaccionar con otros, y los resultados traducirlos a resultados macroscópicos. O iluminarlos con la luz adecuada para verlos. Pero los átomos son muy pequeños, y los electrones muchísimo más. Si los tratamos de ver mediante ondas largas, desaparecen dentro de ellas. Y si lo hacemos con ondas tan pequeñas como ellos estas ondas tienen tanta energía que cambian las posiciones, cantidades de movimiento y energías de lo que queremos ver, y lo que vemos ya no es eso, sino otras cosas generalmente aleatorias. Haroche vé átomos, pero átomos muy grandes. Analizaremos esto en otro post dentro de unos dias.
El universo, la naturaleza, tiene límites. No tenemos herramientas pequeñas y de baja energía, lo mismo que no hay fuentes de energía lo suficientemente grandes y cercanas a los sistemas solares como para hacer saltar de órbita a los planetas.
La física macroscópica del siglo XIX era una física muy limitadita a algunos sistemas muy sencillos, lineales, de interacciones instantáneas. Y aún así se enfrentó con problemas que no era capaz de resolver: la entropía, la turbulencia de los fluidos, la radiación de las antenas de radio muy cerca de las mismas. Con esos problemas en su haber, se arrogaba (y Einstein, un físico revolucionario, pero formado en ese siglo XIX, también) el derecho de asignar a otras escalas (microscópicas y galácticas) algunas de las propiedades solo válidas para las escalas humanas.
Estas limitaciones mentales aparecen incluso en un físico como Haroche. Pablo Jáuregi le pregunta si el mundo cuántico es imprevisible, en la edición de Orbyt de El Mundo del 15/03/14, y él responde '' hemos demostrado que las leyes deterministas de la física , ..., ya no son válidas. .... La física cuántica invalida la idea de la predicción exacta...". Pero aquí, o Haroche no ha leído suficientemente física, o está hablando de otras cosas.
La física clásica no es determinista en general, solo lo es para sistemas muy simples, tan simples que no son naturales sino máquinas construidas por los seres humanos para que cumplan esa condición. El mejor ejemplo son los relojes mecánicos, de péndulo o de muñeca, y aún estos se rompen a veces de manera no determinista. La mecánica cuántica no es más indeterminista que la clásica, salvo que a nivel cuántico no es posible eliminar las interacciones entre sistemas (en la realidad, porque en el formalismo si se hace, y aquí hay un buen escollo no resuelto hasta hoy) y a nivel humano es posible hacerlo en esas máquinas no naturales. Pero la física quiere decir 'naturaleza', de manera que es dudoso que las leyes de las máquinas deterministas sean las ''leyes de la física''.
En la naturaleza los objetos cambian constantemente los valores de sus variables: Nunca se encuentran en ningún -estado-. Esto de los -estados- (una concepción -estática- derivada de las ideas del siglo XIX) es una herencia de hace mas de 100 años que permanece en el lenguaje de la mecánica cuántica y permea hasta las ideas místicas de las supercuerdas, como permaneció y permeó la irrelevancia del -éter- hasta que Einstein, como la niña del emperador desnudo, indicó que carecía de significado y era inútil.
Las variables (posición, velocidad, energía, intensidad del campo eléctrico, del campo gravitatorio, entropía) varían constantemente, y se intercambian en las interacciones. Los sistemas no tienen -estados- sino que vuelan cambiando constantemente sus variables.
Las imágenes de interferencias que producen electrones individuales al pasar por un bi-prisma son las interacciones de cargas eléctricas entre sí en disposiciones geométricas peculiares, y para esas imagenes de interferencia no se necesita que los electrones -sean- ondas, basta conque interaccionen de la manera adecuada con las placas del bi-prisma.
La naturaleza a nivel atómico es esencialmente aleatoria, pues es imposible aislar los átomos y los electrones de interacciones con millones de otras partículas. La naturaleza a nivel macroscópico nos parece menos aleatoria, porque la hemos controlado en el sentido de acercarla hacia el comportamiento de las máquinas. Pero el sistema planetario al que pertenece la Tierra, en su escala propia de millones de años, es aleatorio, y un sistema de tres soles de masas similares es impredecible a cualquier escala temporal, lo mismo que algo tan simple y casero como un péndulo colgado de otro de longitud distinta.
A los seres humanos nos asusta la incertidumbre y en vez de asumirla y adaptarnos a ella para sacar los máximos beneficios, nos empeñamos en cambiar la naturaleza para tratar de hacerla cierta. Fracasamos constantemente. Se nos dice que la mecánica cuántica es muy -rara-, porque querríamos que fuera como la mecánica de un reloj de escape y engranajes. Pero la física real, la naturaleza sin domesticar por el ser humano, es -rara- a todos los niveles, desde los protones a los átomos a las moléculas a las células a los seres vivos, planetas, sistemas solares, galaxias y el mismo universo.
En esa -rareza- está la belleza y el encanto de la ciencia, y la dignidad que proporciona la libertad que la incertidumbre genera. Menos mal que la naturaleza, la física, es incierta. Si fuese determinista, desde el nacimiento a la muerte nuestra vida estaría determinada: Si estuviese determinado que fuésemos esclavos desde nuestro nacimiento, jamás podríamos salir de esa esclavitud.
La incertidumbre da la libertad, la dignidad, la belleza. Y la naturaleza, la física es, a todos los niveles, incierta.
ELMUNDO.es
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