J. Novo - Naturaleza creativa

JAVIER NOVO

RUBÉN PEREDA

JAVIER SÁNCHEZ-CAÑIZARES

NATURALEZA CREATIVA

EDICIONES RIALP, S. A.

MADRID

VI.

CREATIVIDAD

1. L EYES

Una de las cuestiones que han estado presentes de forma recurrente a lo largo de nuestra reflexión es si podemos albergar la esperanza de llegar algún día a describir la naturaleza, con todas sus estructuras y procesos, mediante leyes precisas formuladas con el lenguaje de la matemática. Dado que la realidad material está configurada a base de sistemas complejos con un comportamiento no-lineal y caótico, esto parece difícil, y todavía más al intentar formalizar algunos procesos que tienen lugar a nivel cuántico. Pero hemos visto también que hay una cierta jerarquía y distintos niveles dentro de los sistemas naturales, por lo que podría ser que las descripciones deterministas sean válidas para algunos niveles y no para otros.

Por ejemplo, la dinámica propia de los procesos de la física y de la química parece claramente distinta a la de los sistemas vivos. En el caso de estos últimos, podemos preguntarnos si para alcanzar una descripción completa de una célula, y predecir su comportamiento, bastaría con conocer todas las moléculas y átomos que la forman y todas las interacciones que se dan entre ellos de manera dinámica. Al margen de que alguna vez lleguemos a contar con las herramientas que permitan generar tal descripción (posibilidad que ahora mismo parece lejana), la pregunta es muy importante: ¿es una célula sólo una colección de moléculas y sus interacciones, o hay algo más?

La misma cuestión surge al considerar los sistemas físicos o químicos, y en estos niveles es más fácil concebir que se pueda llegar a una descripción completa mediante leyes y formulaciones matemáticas. Se cita siempre a Newton como el primero que hizo pensar que esto sería posible; otros —como Laplace— creyeron haberlo logrado a finales del siglo XIX . Según ellos, la naturaleza obedece a leyes precisas que explican completamente su comportamiento, al menos en sus niveles más elementales. Un ejemplo simple de esta mentalidad mecanicista sería el de una mesa de billar, con un número concreto de bolas que tienen propiedades cuantificables. Partiendo de unas condiciones iniciales (la posición de cada bola) y de unas condiciones de contorno (las dimensiones de la mesa) parece claro que podemos elaborar leyes precisas que describan el movimiento de las bolas, conociendo su masa, el rozamiento con la mesa, sus trayectorias y las fuerzas con que han sido impulsadas. Con todos estos datos, podemos elaborar ecuaciones diferenciales e integrarlas con el objeto de predecir con gran exactitud qué va a suceder con cada bola a medida que vayan chocando unas con otras y con los bordes de la mesa. Si este procedimiento fuese aplicable a la naturaleza en su conjunto, habríamos explicado todo en forma de leyes y fórmulas matemáticas. Sería verdad lo que decía Max Weber cuando se lamentaba de que con Newton hemos desencantado el mundo.

Y sin embargo, la esperanza de alcanzar una teoría del todo aparece cada vez más lejana incluso en los primeros niveles, los del mundo físico. Ya hemos visto que con la mecánica newtoniana es imposible predecir exactamente el comportamiento de varios cuerpos celestes interaccionando, como sucede con nuestro sistema solar. Además, uno de sus postulados básicos es la reversibilidad de los procesos que describe, lo cual no se cumple en muchos casos: nos hemos referido ya a la flecha del tiempo y a las rupturas de simetría que permean el mundo físico, con la consiguiente direccionalidad que hace posible hablar de una historia. Otra afirmación básica de la mecánica clásica es el determinismo, es decir, que si conocemos las condiciones iniciales de todas las partes de nuestro sistema y las condiciones de contorno, entonces nuestras ecuaciones nos permitirán hacer predicciones precisas sobre su comportamiento futuro, que estaría ya determinado. En este caso, la mecánica cuántica y la teoría del caos han resaltado la enorme dificultad de alcanzar una explicación puramente determinista de todos los procesos naturales. Finalmente, las leyes de la mecánica newtoniana deberían ser universales, aplicables en todas partes del universo, en todo tiempo y a cualquier escala. Pero esto sabemos que no es cierto, como se ha ido demostrando a lo largo del siglo XX .

Por una parte, el modelo conceptual de la teoría de la relatividad permitió entender que el universo no es similar a un gran contenedor estático —como resultaba normal imaginarse hasta finales del siglo XIX — con espacio y tiempo absolutos e infinitos. El universo y sus dimensiones cambian: se expande y se enfría gracias a los efectos de una energía oscura que aún no sabemos de dónde proviene o cómo se origina. Pero, además, esto implica que ha habido períodos en la historia del universo donde las mismas interacciones fundamentales de la física que conocemos hoy no existían. Es bastante probable que dichas interacciones provengan de un tipo de interacción aún más básica que se ha ido diversificando en los primerísimos instantes de expansión y enfriamiento del cosmos —mediante procesos que los físicos suelen denominar rupturas espontáneas de simetría y que todavía no entendemos bien— hasta dar lugar a las cuatro fuerzas que nos resultan familiares en la actualidad.

Pero, sin duda, el cambio de paradigma de la física clásica ha sido especialmente revolucionario con la aparición de la mecánica cuántica. La nueva física trabaja con dos procedimientos o reglas irreductibles entre sí a la hora de describir los fenómenos físicos y los resultados de los experimentos. De una parte, sigue utilizando la evolución determinista de una magnitud —la función de onda del sistema— mediante la ecuación de Schrödinger. En este sentido, no sería distinta de una especie de ley de Newton generalizada: una especie de nueva fórmula similar a “fuerza igual a masa por aceleración”, donde las magnitudes que aparecen en la ecuación —fuerza, masa, aceleración— son las que podemos medir directamente en un experimento. Pero por otra parte, y aquí viene lo revolucionario, cambia radicalmente la manera de concebir la conexión de la magnitud central, la función de onda, con la realidad observada. La función de onda no describe ningún aspecto directo de la naturaleza; no es algo que podamos medir directamente (como la fuerza, la masa o la aceleración de la mecánica newtoniana) sino que únicamente permite calcular la probabilidad de que se obtengan determinados resultados al realizar mediciones de magnitudes observables (como la posición o la velocidad de las partículas), que se hallan indeterminados (no tienen un valor concreto) mientras no se realice la medición. Este cálculo de probabilidades a partir de la función de onda es el segundo procedimiento, que no tiene equivalente en la física clásica puramente determinista.

Se podría pensar entonces que la función de onda es simplemente un instrumento matemático que describe nuestra ignorancia de lo que está realmente ocurriendo en el mundo de lo muy pequeño, pues no hace referencia directa a algo tangible. La función de onda parecería estar refiriéndose a las probabilidades previas que asignamos a determinados sucesos de la realidad (y que tan bien conocen las casas de apuestas o los casinos). Pero lo que resulta aún más asombroso es que la función de onda no representa directamente probabilidades, sino una onda de probabilidad, que tiene efectos —reales y medibles— de interferencia, como ocurre con las ondas físicas; piénsese en las ondas de un estanque, que pueden potenciarse o anularse al combinarse entre sí. Estas interferencias nunca ocurren con las probabilidades clásicas. Así, en el célebre experimento de la “doble rendija”, si lanzamos una partícula para que atraviese una pared con dos rendijas, lo lógico sería pensar que la probabilidad de que supere la pared será la suma de la probabilidad de que pase por la primera rendija más la probabilidad de que pase por la segunda. Es decir, si la partícula supera el obstáculo de la pared, lo habrá hecho o pasando por una rendija o pasando por la otra . La mecánica cuántica —y los experimentos reales que la confirman— demuestra que esto no es así. Para saber la probabilidad final de superar la pared, hay que tener en cuenta que la función de onda de la partícula (su onda de probabilidad) puede combinar los dos caminos a la vez y producir efectos de interferencia en la probabilidad final. De hecho, lo que se mide en los detectores colocados detrás de la pared con las rendijas es un patrón de interferencias, inexplicable desde el punto de vista de la física clásica.