Robert Gilmore - Alicia en el País de los Cuantos

En la primera mitad del siglo XX, nuestra comprensión del universo sufrió una auténtica convulsión. Las viejas teorías de la física clásica fueron sustituidas por una nueva manera de contemplar el mundo: la mecánica cuántica. Esta teoría muestra una gran cantidad de diferencias con las ideas de la vieja mecánica newtoniana; de hecho, discrepa de muchas maneras con nuestro sentido común. Sin embargo, lo más extraño en relación con esta teoría es su extraordinario éxito al predecir el comportamiento observado de los sistemas físicos. No obstante lo carente de sentido que a veces nos pueda resultar la mecánica cuántica, ése parece ser el comportamiento que prefiere la naturaleza, y con eso es con lo que tenemos que lidiar.

Este libro es una alegoría de la física cuántica, en el sentido expresado en el diccionario: «ficción en virtud de la cual una cosa representa o simboliza otra distinta». El modo en el que se comportan las cosas en mecánica cuántica parece muy extraño con respecto a nuestra manera normal de pensar, y se hace más aceptable si establecemos analogías, aunque puedan ser inexactas, con situaciones que nos resultan más familiares. Estas analogías no pueden ser una descripción absolutamente cierta de la realidad, puesto que los procesos cuánticos son muy diferentes de nuestra experiencia cotidiana.

Una alegoría es una analogía ampliada, o una serie de analogías. En este sentido, este libro sigue más las huellas de Pilgrims Progress o de Los viajes de Gulliver que de Alicia en el País de las Maravillas. No obstante, «Alicia» parece el modelo más adecuado cuando se examina el mundo en que vivimos.

El País de los Cuantos por el que viaja Alicia es más bien como un parque temático en el cual ella es a veces una observadora y otras se comporta como una especie de partícula con carga eléctrica variable. Y ese país nos muestra las características esenciales del mundo cuántico: el mundo que todos habitamos.

Gran parte del relato es pura ficción, y los personajes son imaginarios, aunque las notas del «mundo real» descritas más adelante son verdaderas. A lo largo de la narración se encontrarán muchas afirmaciones que parecen claramente absurdas y en flagrante contradicción con el sentido común. La mayor parte de ellas son verdaderas. Se dice que Niels Bohr, la figura principal entre los fundadores de la mecánica cuántica, afirmó que quien no se siente aturdido al pensar en la teoría cuántica es que no la ha comprendido.

La descripción del mundo que proporciona la mecánica cuántica es indudablemente interesante y digna de ser resaltada, pero ¿debe esperarse que la creamos verdadera? Sorprendentemente, descubrimos que debemos hacerlo. Para subrayar este aserto, a lo largo de este libro se encuentran notas breves que hacen énfasis en la importancia de la mecánica cuántica en el mundo real. Las notas son como la siguiente:

E stas notas resumen la importancia para nuestro mundo de los temas cuánticos con los que se encuentra Alicia en cada capítulo. Están pensadas para que el lector pueda pasarlas por alto al leer la narración de las aventuras de Alicia, pero si se desea descubrir el significado real de estas aventuras, las notas están convenientemente a mano.

Hay también notas más largas al final de algunos capítulos que amplían algunos de los puntos más enrevesados del texto y que indicamos así:

n. 1; pág. XXX

Gran parte del modo en que la mecánica cuántica describe el mundo puede considerarse absurdo a primera vista, y posiblemente también a la segunda, la tercera o la vigésima vistas. Pero esto es lo que hay. La vieja mecánica clásica de Newton y sus seguidores es incapaz de dar ninguna clase de explicación de los átomos y otros sistemas microscópicos. La mecánica cuántica, por otro lado, se corresponde perfectamente con las observaciones; los cálculos son con frecuencia difíciles y tediosos, pero, en los casos en que se han realizado, concuerdan a la perfección con lo que realmente se ha observado.

Nunca se hará demasiado énfasis en el notable éxito práctico de la mecánica cuántica. Aunque el resultado de una medida pueda ser aleatorio e impredecible, las predicciones de la mecánica cuántica coinciden mayoritariamente con los resultados promedio (estadísticos) obtenidos a partir de muchas medidas. Cualquier observación a gran escala involucrará una gran cantidad de átomos y por consiguiente una gran cantidad de observaciones a escala atómica. El éxito de la mecánica cuántica radica también en que coincide automáticamente con los resultados de la mecánica clásica para objetos grandes. Lo recíproco no es cierto.

La teoría cuántica se desarrolló para explicar observaciones realizadas sobre átomos. Desde su concepción, se ha aplicado con éxito a los núcleos atómicos, a las partículas derivadas del núcleo que interactúan fuertemente y al comportamiento de los quarks que los componen. La escala de aplicación de la teoría se ha ampliado en un factor de varios centenares de millones. Los sistemas considerados han disminuido su tamaño y a la vez han aumentado su energía en este factor. Es ésta una enorme extrapolación de la teoría desde su concepción original, pero hasta nuestros días la mecánica cuántica ha resultado ser completamente capaz de tratar esos sistemas extremos.

Hasta donde se ha investigado, la aplicabilidad de la mecánica cuántica resulta universal. En grandes escalas, sus predicciones pierden su aspecto aleatorio y concuerdan con las de la mecánica clásica, la cual funciona muy bien para objetos grandes. Incluso aquellas predicciones que parecen implicar una descripción absurda del mundo están apoyadas por la evidencia experimental. De forma sorprendente, como se discute en el capítulo 4, la mecánica cuántica parecería encontrarse en la extraña tesitura de coincidir con todas las observaciones realizadas y a la vez de poner en duda el que puedan realmente hacerse observaciones de cualquier tipo. Parece ser que el mundo es más extraño de lo que imaginamos, y quizás más extraño de lo que podamos imaginar.

Pero ahora acompañemos a Alicia al empezar su viaje al País de los Cuantos.

Robert Gilmore

Título original: Alice un Quantumland: an Allegory of Quantum Physics

Robert Gilmore, 1995

Traducción: José Luis Sánchez Gómez

Diseño de cubierta: Manuel Estrada

Editor digital: Banshee

ePub base r1.2

[1]El viaje del peregrino, de John Bunyan (1628-1688). Después de El paraíso perdido, esta obra se considera la más representativa del puritanismo literario inglés. (N. del T.)

[2] Es decir, la mecánica clásica no concuerda con la cuántica por lo que respecta a objetos pequeños (moléculas, átomos, etc.). (N. del T.)

[3] El avaro del famoso relato de Charles Dickens. (N. del T.)

[4] Aquí el autor hace un juego de palabras intraducibie con quacked (de quack, «graznar») y fucked, expresión vulgar que significa literalmente «jodido». En los párrafos siguientes se continúa con esos juegos de palabras (para ilustrar el lenguaje ordinario del Patito Feo) que en lengua española no tienen gracia porque no significan nada, así que no se traducirán literalmente.