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Desde los tiempos de Newton y Laplace, los físicos conceptualizan al tiempo y al espacio -ergo, al universo-, de una manera «determinista", esto es, conocido el estado completo de un sistema en un instante dado, es posible predecir todos sus estados futuros tanto como todos sus estados anteriores. Para Newton, Laplace y toda esa camada de físicos y de filósofos naturales, las leyes de la naturaleza determinaban el movimiento de todo lo que hay en el universo, convirtiéndolo en un lugar ordenado, predecible y matemático.
Predecir el mañana ha sido siempre una de las obsesiones de los mortales. Lord Banquo, en "Macbeth" dice, desesperado: "Si podéis penetrar en las semillas del tiempo/ Y predecir qué grano dará fruto y cuál no, / Entonces habladme a mí". Según una visión determinista, sería posible predecir qué semilla crecerá y cuál no.
Durante muchos siglos este fue el punto de vista predominante entre los físicos, de modo que, introducir el concepto de «probabilidad" y, peor todavía, el de «incertidumbre", fue una ruptura radical tanto para la física teórica como para la filosofía.
Encuentro de colosos
Hubo un momento culminante en la historia de la física que marcó el siglo XX para siempre; la sexta conferencia Solvay, celebrada en 1930, en Bruselas. Se puede afirmar, sin exagerar, que en ese momento y en ese lugar se concentró la mayor cantidad de mentes brillantes de la historia de la humanidad. De un lado, se encontraban Einstein y Schrödinger, quienes iniciaron la revolución cuántica. Del otro, Niels Bohr y Werner Heisenberg, creadores de la nueva teoría cuántica; a la cual el propio Einstein -paradójicamente- se resistía con fiereza. Más de treinta colosos de la física se enfrentaron en una batalla intelectual sin igual por la interpretación y el significado de la realidad.
Entre las anécdotas de la conferencia se cuenta que Einstein repetía sin cesar que Dios no dejaba nada librado al azar en el universo, a lo que Bohr, cansado, le respondió: "Deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer". ¿Qué hacía Dios en una discusión entre físicos? También para la anécdota, según los historiadores de la física, Bohr y los «rebeldes cuánticos" salieron "vencedores" del debate. Sin embargo, Einstein logró mostrar las grietas filosóficas que existían en los cimientos de la mecánica cuántica; críticas que aún resuenan sin resolución.
Experimentos con electrones demostraron que estos actuaban -al mismo tiempo- como partículas y como ondas; la misma dualidad onda-partícula que había introducido Einstein, años antes, para las partículas de luz. La física cuántica demostró que el electrón, en su baile alrededor del átomo, era una partícula, pero que iba acompañado de una misteriosa onda. En 1925, el físico austríaco Erwin Schrödinger propuso una ecuación (la célebre «ecuación de Schrödinger") que describía con increíble precisión el movimiento de la onda que acompaña al electrón en su órbita alrededor del átomo.
Esta onda, representada por la letra griega psi ( ), proporcionó predicciones precisas sobre la conducta de los átomos y desató otra revolución en la física. De pronto, se podía mirar dentro del átomo y calcular cómo los electrones bailaban en sus órbitas; hacían transiciones; o cómo se vinculaban los átomos formando las moléculas.
En 1928, el físico Max Born propuso la idea de que esta función de onda representaba la "probabilidad" de encontrar el electrón en cualquier punto. Dicho de otro modo, nunca podríamos saber con exactitud dónde estaba un electrón; lo único que se podía hacer era calcular su función de onda, y esta nos proporcionaba la probabilidad de que el electrón estuviera allí. Así pues, si la física atómica se reducía a ondas de probabilidad, entonces, un electrón podía estar en dos sitios al mismo tiempo. ¿Cómo se determinaba dónde estaba el electrón, en realidad?
Nacía el principio de incertidumbre de Heisenberg; la patada final al tablero de la armonía, del determinismo y de la predictibilidad del universo. Por ejemplo, si pudiéramos «ver" la función de onda de una persona, sería notablemente parecida a la persona en sí. Sin embargo, la función de onda también se filtra por todo el universo, lo que significa que existe una posibilidad infinitesimal de que la persona se encuentre en la Luna; en Alfa Centauri o más allá del universo visible.
La teoría cuántica se basa en la idea de que hay una probabilidad de que todos los sucesos posibles, por muy fantásticos o improbables que parezcan; pueden ocurrir. Por ejemplo, existe la probabilidad de que como resultado de un tornado sobre una chatarrería, quede montado un avión que pueda volar. Quizás la probabilidad sea tan indistinguible de cero que haya que esperar un tiempo mayor a la vida remanente del universo para que pueda suceder, pero, desde el punto de vista de la teoría, existe una remotísima probabilidad de que ocurra.
Otro ejemplo. La función de onda de un árbol puede decirnos la probabilidad de que se encuentre de pie o caído, pero no puede decirnos en qué estado se encuentra. Cuando miramos al árbol, este se encuentra delante nuestro: de pie o caído, pero no ambas cosas.
Para resolver la discrepancia entre las ondas de probabilidad y nuestra noción de sentido común de la existencia, Bohr y Heisenberg partieron de la base de que, después de que un observador externo hace una medición, la función de onda se «colapsa» y el electrón se decanta por un estado definido. Después de mirar al árbol, sabemos que está realmente en pie. En otras palabras, la observación (que requiere consciencia) determina la existencia. Después de mirar al electrón -o al árbol-, su función de onda colapsa de modo que el electrón está ahora en un estado definido y ya no se necesita más de funciones de onda. Por mucho que la teoría cuántica viole el sentido común, algo de ella debe ser verdad dado que, sus predicciones han sido comprobadas hasta con once decimales de manera experimental, lo que la convierte en la teoría física de mayor éxito de todos los tiempos. Pero su éxito se basa en postulados que han provocado tormentas de controversia filosófica y teológica en los últimos cien años.
Para los teólogos, tras la teoría subyace la pregunta sobre quién decide nuestro destino; quién es ese «Observador» que hace colapsar la función de onda. Para los físicos, el concepto de "probabilidad" es algo les produce horribles dolores de cabeza. Además, para un físico teórico, el concepto de «observación» es algo en extremo impreciso. Peor. Abre la puerta a la existencia de otra dualidad que pareciera generar dos tipos de física: una para el extraño mundo subatómico en el que los electrones pueden estar en dos sitios a la vez, y otra para el mundo macroscópico en el que vivimos y nos movemos a diario, mundo que pareciera obedecer a las leyes de sentido común de Newton y Laplace. Niels Bohr complicaría todavía más las cosas en este sentido al afirmar que existe un «muro invisible» que separa el extraño mundo atómico del mundo macroscópico familiar y cotidiano. Mientras que el mundo atómico obedece a las antinaturales
leyes de la teoría cuántica, nosotros vivimos nuestras vidas fuera de ese muro, en un mundo de planetas y estrellas bien definidos donde las ondas ya se han descompuesto y todo sigue la física del sentido común de Newton y Laplace. Un mundo en el que todo "parece" ordenado, predecible y matemático otra vez.
Si bien a nosotros, los simples mortales nada de esto nos quita el sueño, a los físicos sólo les recuerda, a diario, que existen dos teorías irreconciliables entre sí que no pueden ser correctas -ambas- al mismo tiempo. Por consiguiente, tiene que haber una teoría de orden superior que explique todos los fenómenos sin caer en estas contradicciones y especulaciones: La "Teoría del Todo"; teoría a la que dedicaron sus vidas Einstein y Stephen Hawkins, sin éxito, antes de morir.
El Gran Observador
La «observación» necesita de un «Observador»; alguien que haga colapsar la función de onda. En esta línea de argumentación, hay quienes afirman que el universo tiene un objetivo: producir criaturas sensibles, como nosotros, que puedan observarlo para que este exista. Según esta perspectiva, la mera esencia del universo depende de su capacidad de crear criaturas que puedan observarlo y, por tanto, colapsar su función de onda. Dicho de otro modo, los árboles existen en el bosque porque siempre hay un observador que hace colapsar la función de onda: Dios. Einstein se burlaba de esta conclusión, preguntando: "¿Existe la luna porque un ratón la mira?".
Ha transcurrido un siglo y parece que seguimos estancados en el mismo punto. Usamos las ecuaciones de la mecánica cuántica en forma diaria en los ámbitos más diversos; sin la mecánica cuántica no existirían los transistores. Y, sin embargo, sigue existiendo el misterio: la teoría no describe qué ocurre en un sistema físico sino sólo cómo un sistema físico es percibido por otro sistema físico. Entonces, ¿esto significa que la realidad esencial de un sistema es indescriptible? ¿O sólo que falta una parte de la película? Si la observación es vital para la existencia, ¿significa que hay que aceptar la idea de que la realidad sólo es producto de la interacción? Max Planck dijo: "La ciencia no puede resolver el misterio definitivo de la Naturaleza. Y es porque, en último término, nosotros mismos somos parte del misterio que intentamos resolver". Quizás tenga razón.