Por Carlos Sabín (CSIC)*
La física cuántica tiene un peso creciente en la cultura popular, pero por desgracia el tratamiento que recibe en medios de comunicación y redes sociales está plagado de falsas creencias, mitos y malentendidos.
Al parecer, la teoría cuántica sería algo así como una especie de cosmovisión, a mitad de camino entre la física y la metafísica, que nos permitiría escapar de la aburrida física convencional para abrir un mundo alternativo donde cabe todo y todo vale, donde no se respetan principios físicos bien establecidos ni tampoco la lógica, y, por tanto, cualquier disparate, por acientífico y descabellado que sea, puede encontrar acomodo. Todo está lleno de cosas fascinantes, misteriosas y extraordinarias; hay montones de mundos, todo es impredecible y todo puede suceder, todo está conectado y es complejo, de manera que cualquier ocurrencia, superchería o timo tiene justificación.
Nada más lejos de la realidad. La mecánica cuántica no es algo misterioso o incomprensible, sino una bien entendida parte de la física con propiedades bien definidas, hasta el punto de que gracias a ella es posible desarrollar nuevas tecnologías, como los ordenadores cuánticos. Lo que diferencia a la física cuántica de la física clásica o newtoniana no es su grado de rigor científico –¡la cuántica es tan ‘física’ como la que más!– sino el hecho de que se ocupa de pequeñas partículas, como los electrones, los fotones o los átomos, o de objetos más grandes sometidos a condiciones muy determinadas de laboratorio (por ejemplo, temperaturas ultrabajas de -273 grados).
Estos objetos no se comportan como las cosas que describe la física de Newton –manzanas, poleas, planetas– y con las que estamos más familiarizados. Pero eso no quiere decir que su comportamiento sea arbitrario o que no esté sometido a leyes.
El mito de la ubicuidad
Uno de los excesos más comunes en la interpretación popular de esta rama de la física es la idea de que las cosas pueden estar en dos sitios a la vez. Sin embargo, la física cuántica no dice nada de eso, sino que hay situaciones en que la posición de los objetos no está bien definida y lo máximo que podemos conocer es la probabilidad de estar en tal sitio o en tal otro.
Pongamos un ejemplo. Imaginemos que veo pasar un coche por delante de la ventana de mi despacho (situado en la calle Serrano de Madrid) a toda velocidad. Mi vista tiene un alcance limitado, incluso con las lentillas puestas, y sé que un poco más adelante el coche tendrá que escoger entre seguir recto o torcer hacia la derecha, tirando hacia la Castellana. Así que si se me pregunta “¿dónde está el coche?” unos segundos después de haberlo visto pasar, yo respondería que hay una cierta probabilidad de que esté en la misma calle que mi despacho (Serrano) y también una cierta probabilidad de que esté yendo hacia la Castellana por la calle María de Molina. De hecho, a no ser que tenga más información relevante, diré que esas dos probabilidades son iguales: 50% para cada una de esas dos posibilidades. ¿A que usted también diría algo por el estilo? No se le ocurriría decir que el coche está a la vez en las dos calles, ¿verdad?
¿Quiero decir con esto que no hay ninguna diferencia entre la física clásica y la cuántica? No. En la física clásica tendemos a pensar que las probabilidades aparecen solo cuando hay una limitación técnica que nos impide determinar las cosas con total precisión: en el ejemplo anterior, es el hecho de que el coche va muy rápido, yo estoy quieto y mi vista es limitada. Sin embargo, no hay nada profundo que me lo impida: si fuera detrás del coche en un taxi o estuviera en comunicación con algún dispositivo instalado en el vehículo, sin duda podría conocer su posición con mucha más precisión. Por supuesto, siempre habrá alguna limitación, pero, como digo, será exclusivamente tecnológica.
En cambio, la física cuántica establece unas limitaciones que no son técnicas, sino de principio. Así, el principio de incertidumbre me dice que, si me empeño, puedo conocer con total exactitud la posición del objeto que quiero medir, pero eso tiene un precio: entonces no tendré ni idea de cuál es su velocidad. Cuanto más pequeña sea la incertidumbre en la determinación de la posición, más grande tendrá que ser la de la velocidad, y viceversa. Hemos de convivir, por tanto, con probabilidades.
De hecho, una de las características fundamentales de la física cuántica es que las cosas no tienen propiedades bien definidas hasta que se hace una medida de esa propiedad. Es una característica que los experimentos basados en las llamadas “desigualdades de Bell” han confirmado una y otra vez: no hay una manera razonable de explicar los resultados si insistimos en que las cosas tienen propiedades bien definidas antes de realizar una medida.
Por tanto, en física cuántica la frase “las cosas están en dos sitios a la vez” solo podría tener sentido si hubiera dos aparatos en dos sitios distintos encargados de detectar la posición de algo, y los dos detectaran a la vez la posición de la misma partícula. Sin embargo, eso no ocurre nunca: los aparatos de medida solo detectan la posición de una partícula en un sitio cada vez, no en dos. Así que no, en la física cuántica las cosas no están en dos sitios a la vez: simplemente, las cosas no están en ningún sitio definido… hasta que lo están.
* Carlos Sabín es investigador del CSIC en el Instituto de Física Fundamental y responsable del blog Cuantos completos. Este post es un extracto de su libro Verdades y mentiras de la física cuántica (CSIC-Catarata).