Universos paralelos

 

La zorra y las uvas. Los mundos cuánticos y la realidad oculta del universo

"Los átomos o las partículas elementales en sí mismas no son reales; forman un mundo de entes potenciales o de meras posibilidades, más que de cosas o de hechos" (Heisenberg).

La realidad ha resultado ser más apasionante que cualquier mundo imaginado en las novelas. La tenemos delante pero nos ha costado siglos tener una idea de en qué consiste, cómo se organiza, cómo evoluciona. No es la filosofía, tampoco la novelería, sino la imaginación de los físicos la que nos ha ido ofreciendo imágenes cada vez más precisas del universo. Empezaron los griegos, la refinaron los filósofos naturalistas del XVII y la revolucionaron los físicos cuánticos de los años 20 del siglo pasado. En cada caso el mundo no ha resultado ser como parecía. No fue creado por los dioses, ni respondía a leyes deterministas capaces de predecir lo que ocurriría en el futuro, ni era fundamental que estuviese hecho de partículas y, quizá lo más extraordinario, no hay observadores externos. Nosotros que imaginamos el mundo no podemos desembarazarnos de él para observarlo objetivamente. Somos tan mundo como una piedra, evolucionamos con él.

Un grupo de jóvenes físicos de los años veinte del siglo pasado creyeron tener una respuesta a la pregunta que los filósofos se han hecho desde que la humanidad se puso a pensar, ¿De que está hecha la realidad? ¿Es continua como imaginaba Aristóteles o compuesta de diminutas partículas discretas como aventuró Lucrecio? Lo primero que aseveraron es que necesitamos instrumentos precisos de medición. Nuestros sentidos no lo son. Cuando se pusieron a ello, comprobaron que la cosa no era tan fácil. Quisieron medir el elemento más simple de la naturaleza, el electrón, una partícula elemental, sin componentes, o eso parece. Los físicos hablaron de que el electrón se movía en una nube de probabilidad, que era partícula y onda al mismo tiempo, que estaba en un estado de superposición y que solo teníamos constancia de su posición o de su momento, no de los dos al mismo tiempo, cuando lo medíamos. Según eso, nuestra observación modificaba la naturaleza. Erwin Schrödinger en una famosa ecuación, que es el fundamento de la física moderna, hablaba de la función de onda: la probabilidad de detectar una partícula en determinada posición. El electrón evoluciona en una onda de estados superpuestos, uno de los cuales colapsa (interpretación de Copenhague) en el proceso de medición. En realidad no hay una partícula electrón sino una función de onda del electrón, campos cuánticos más que partículas. Comprobamos que el gato, en el famoso experimento mental de Schrödinger, que está vivo o está muerto cuando no lo observamos, aparece en una de las dos posiciones cuando lo observamos. ¿Qué ha sucedido al abrir la caja? Al abrir la caja un resorte libera una partícula de gas radiactivo que hace que el gato muera o puede que no. Al abrir la caja la función de onda colapsa. Si no lo hiciésemos, seguiría en un estado de superposición, vivo y muerto al mismo tiempo.

Pero ¿qué significa que la función de onda colapsa? Ahí es donde la física se hace interesante y tiene que volver a la filosofía. Tomo prestado de un divulgador: «En la interpretación estándar de la física cuántica, la versión moderna de la interpretación de Copenhague, el colapso no es un fenómeno físico, siendo solo un nombre para el proceso de actualización de la información que el observador dispone sobre el sistema físico». Esta sería la interpretación qbista a la que se adscribe, por ejemplo, el libro de Carlo Rovelli, que recientemente he comentado. Rovelli se decanta por una interpretación epistémica y no óntica de la realidad. Los instrumentos de medición son una extensión de nuestra percepción. El mundo es lo que describimos gracias a nuestra observación y experimentación que vamos actualizando con mejores sistemas de medición. Algunos van más lejos: la realidad es la totalidad emergente de lo que experimentan los diversos observadores, un suerte de realismo participativo. Es inútil pretender captar la realidad última (óntica) del mundo.

No todos los físicos aceptan esa imposibilidad. La Wikipedia en inglés enumera explícitamente hasta dieciséis interpretaciones de la mecánica cuántica, más una categoría para 'otras'. En el título español del libro, la zorra son los físicos y las uvas, las interpretaciones de la mecánica cuántica. Sean Carroll, en este libro, se adscribe a la interpretación everettiana, de Hugh Everett (1957), de la función de onda. Cuando el electrón pasa por un imán sufre decoherencia: cada superposición del electrón toma su propio camino y se bifurca en diferentes mundos. El resultado de la medición, cuando observamos, nos da cuenta del mundo que está entrelazado con una de las superposiciones, aquella en la que nos encontramos (nosotros estamos entrelazados con ese mundo), con la imposibilidad de saber el estado del resto de las superposiciones que han ido a parar a universos paralelos. "La bifurcación de la función de onda es el resultado de un proceso microscópico amplificado a escala macroscópica: un sistema en una superposición cuántica queda entrelazado con un sistema más grande que, a su vez, queda entrelazado con el entorno, lo que provoca decoherencia". Los físicos everetianos afirman que la versión de universos paralelos es simple en su formulación básica: hay una función de onda (una única función de onda, la función de onda del universo) y esta evoluciona de acuerdo con la ecuación de Schrödinger. De acuerdo con el punto de vista ortodoxo de la mecánica cuántica, hay una probabilidad de que, al observar un sistema cuántico se de un resultado u otro, mientras que en el punto de vista de universos paralelos se dan todos los posibles resultados, ponderados por el cuadrado de la amplitud de la función de onda. Desde mi incompetencia yo diría que la idea de los universos paralelos parece una idea loca, no menos loca hay que reconocer que la interpretación idealista o la epistémica para las que el mundo real o es una proyección de la mente o simplemente es solo lo que podemos comprender, pero para los everettianos es la más puramente física, la que mejor describe la realidad. Universos paralelos.

Qué es entonces la realidad: "El mundo es un estado cuántico que evoluciona en un espacio de Hilbert y el espacio físico surge de él. La realidad se describe como un vector en un enorme espacio de Hilbert y no en forma de materia y energía en el venerable espacio-tiempo cuatridimensional de la versión einsteniana". El propio espacio-tiempo emergería de la evolución de la función de onda. Y nosotros, qué somos: "En cualquier momento concreto, una persona es una cierta disposición de átomos, pero no son los átomos lo importante, pues estos se van reemplazando con el tiempo. Lo que importa es el patrón que formamos y la continuidad de ese patrón, especialmente en las memorias de la persona en cuestión".