Cuántica
Qué significa la teoría de la ciencia más extraña
PHILIP BALL
TRADUCCIÓN DE INMACULADA PÉREZ PARRA
| Esta obra ha recibido una ayuda a la edición del Ministerio de Cultura y Deporte |
Título:
Cuántica. Qué significa la teoría de la ciencia más extraña
© Philip Ball, 2018
Edición original en inglés: | Beyond weird. Why everything you thought you knew about quantum physics is different , The Bodley Head, 2018 |
De esta edición:
© Turner Publicaciones S.L., 2018
Diego de León, 30
28006 Madrid
www.turnerlibros.com
Primera edición: noviembre de 2018
Segunda reimpresión: julio de 2019
De la traducción del inglés: © Inmaculada Pérez Parra, 2018
Reservados todos los derechos en lengua castellana. No está permitida la reproducción total ni parcial de esta obra, ni su tratamiento o transmisión por ningún medio o método sin la autorización por escrito de la editorial.
eISBN: 978-84-17866-90-7
Diseño de la colección:
Enric Satué
Ilustración de cubierta:
Niels Bohr Archive
La editorial agradece todos los comentarios y observaciones:
ÍNDICE
A MODO DE INTRODUCCIÓN
Descubrir el cuanto es sentirse como un explorador en tierras lejanas que se topa por primera vez con un automóvil. Es obvio que tiene alguna utilidad importante, pero ¿cuál?
J OHN A RCHIBALD W HEELER
En algún momento, [la teoría cuántica] dejó de distinguir entre la realidad y lo que sabemos de ella y como resultado tiene más de nigromancia medieval que de ciencia.
E DWIN J AYNES
No debemos olvidar nunca que ‘realidad’ es una palabra humana también, como ‘onda’ o ‘conciencia’. Nuestra tarea es aprender a utilizar bien esas palabras, es decir, sin ambigüedad y con consistencia.
N IELS B OHR
[La mecánica cuántica] es una mezcla peculiar que por un lado describe hechos de la naturaleza y por otro la información incompleta que tenemos sobre la naturaleza… y que Heisenberg y Bohr convirtieron en un revoltijo que nadie sabe cómo desenredar.
E DWIN J AYNES
Se podría decir que la lección más importante que nos enseña la mecánica cuántica es que tenemos que volver a analizar con espíritu crítico los supuestos más elementales sobre la naturaleza.
Y AKIR A HARONOV ET AL .
Confío en que el lector acepte la naturaleza tal y como es: absurda.
R ICHARD F EYNMAN
NADIE SABE EXPLICAR QUÉ SIGNIFICA LA FÍSICA CUÁNTICA (Y ESTE LIBRO TRATA DE ESO)
" P uedo afirmar sin miedo a equivocarme que nadie entiende la mecánica cuántica”, dijo Richard Feynman en 1965, el mismo año que le otorgaron el premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre mecánica cuántica.
Por si no quedaba claro, Feynman remachó la idea con su deliberado estilo llano: “Nací sin entender la mecánica cuántica –exclamó alegremente– [y] ¡sigo sin entenderla!”. Ahí estaba, el hombre al que acaban de ungir como uno de los mayores expertos en la materia, declarando su ignorancia sobre el tema.
¿Qué podemos esperar los demás, entonces?
La citadísima frase de Feynman contribuye a confirmar la reputación de la mecánica cuántica de ser una de las materias más oscuras y difíciles de la ciencia. La mecánica cuántica se ha convertido en el símbolo de la “ciencia impenetrable”, del mismo modo que el nombre de Albert Einstein (que desempeñó un papel fundamental en sus inicios) es sinónimo de genio científico.
Por supuesto, Feynman no quería decir que no supiese trabajar con la teoría cuántica, sino que eso era lo único que podía hacer. Podía resolver las operaciones matemáticas de maravilla; al fin y al cabo, parte de esas matemáticas las había inventado él. Ese no era el problema. Por supuesto, no vamos a fingir que dichas matemáticas son fáciles y, si al lector nunca se le han dado bien los números, la mecánica cuántica no es su campo. Pero lo mismo se puede decir de la mecánica de fluidos, la demografía y la economía, que son igual de inescrutables para quienes tienen dificultades con las matemáticas.
No, las ecuaciones no son la razón por la que se considera que la mecánica cuántica es tan difícil: son las ideas. No nos entran en la cabeza. Ni a Richard Feynman tampoco.
Feynman reconocía que era incapaz de entender lo que las matemáticas estaban diciendo. Estas le proporcionaban números: predicciones de cantidades que se podían contrastar mediante experimentos y que estos experimentos invariablemente verificaban. Pero Feynman no podía comprender de qué trataban en realidad esos números y ecuaciones, qué nos dicen sobre el “mundo real”.
Hay quien opina que las matemáticas no nos dicen nada del “mundo real”. Son solo una maquinaria fabulosamente útil, una especie de caja negra en la que podemos confiar para hacer ciencia e ingeniería. Otro punto de vista es que la noción de “mundo real” no tiene sentido fuera de las matemáticas y que no deberíamos perder el tiempo pensando en ello. O quizá sea que todavía no hemos descubierto las matemáticas que puedan darnos respuestas sobre el mundo que supuestamente describen. O, quizá, como se afirma a veces, las matemáticas nos dicen que “todo lo que puede pasar, pasa”, sea lo que sea que signifique eso .
Este libro trata de lo que significan en realidad las matemáticas cuánticas. Por suerte, podemos responder a esta cuestión sin tener que estudiar en profundidad las matemáticas en sí. El lector puede dejar de lado cuidadosamente, si lo prefiere, las pocas que he incluido en el texto.
No digo que este libro vaya a proporcionarle al lector la respuesta. No tenemos respuestas. (Aunque haya gente que las tiene, igual que otros tienen la Biblia: su verdad se apoya en la fe, no en pruebas). Lo que sí tenemos ahora, no obstante, es mejores preguntas que cuando Feynman reconoció su ignorancia, y eso ya cuenta mucho.
Lo que podemos decir es que el discurso de la mecánica cuántica –al menos entre los que reflexionan más a fondo sobre su significado– ha cambiado de forma notable desde finales del siglo XX . La teoría cuántica ha revolucionado los conceptos del átomo, la molécula, la luz y sus interacciones, pero esta transformación no ha sido abrupta y, en algunos aspectos, sigue produciéndose hoy. Empezó a principios de la década de 1900 y a finales de la de 1920 ya incluía un conjunto de ecuaciones e ideas viables. Sin embargo, hasta la década de 1960 no se empezó a vislumbrar lo más fundamental e importante de la teoría y algunos de los experimentos cruciales no han sido factibles hasta la década de 1980. Varios de ellos se han llevado a cabo en el siglo XXI . Incluso hoy se sigue intentando llegar a entender las ideas básicas y se siguen poniendo a prueba sus límites. Si lo que de verdad queremos es una teoría que se entienda bien, y no solo una que se limite a hacer buenos cálculos numéricos, entonces todavía no tenemos una teoría cuántica.
El objetivo de este libro es dar una idea de las mejores conjeturas actuales sobre lo que podría ser la verdadera teoría cuántica, en caso de que exista. Una teoría semejante podría alterar la mayoría, si no todo, de lo que damos por supuesto sobre la estructura profunda del mundo, que parece ser un lugar mucho más extraño y desafiante de lo que creíamos. No es tanto que sea un lugar donde rigen leyes físicas distintas como que se trata de un lugar en el que nos vemos obligados a replantearnos las ideas sobre lo que entendemos por mundo físico y lo que creemos hacer cuando intentamos descubrir cosas sobre él.
