Cambiaron el Mundo...

Ideas que cambiaron el mundo

Entrevista a Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas

El libro Las ideas que cambiaron el mundode Farías y Cuevas explica lo más llanamente posible los entresijos de las grandes teorías de la física moderna, la relatividad y la cuántica, y nos descubre cuáles han sido sus aplicaciones: desde el transistor al GPS, pasando por el móvil o el láser.

Daniel Farías(Buenos Aires, 1965) es físico experimental, formado en la Universidad de Buenos Aires y en la Universidad Libre de Berlín, donde se doctoró en 1996. Desde 2007 es profesor titular en la Universidad Autónoma de Madrid, donde investiga en diversos temas de Física de la Materia Condensada. Ha publicado más de 100 artículos en las revistas científicas más prestigiosas, incluidas Science y Nature.

Juan Carlos Cuevas(Medina del Campo, 1970), cursó sus estudios en Ciencias Físicas en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) donde se graduó en 1993 y se doctoró en 1999. Posteriormente, trabajó en el prestigioso Karlsruhe Institute of Technology (Alemania) durante siete años, donde dirigió su propio grupo de investigación. Desde 2007 es profesor titular en la UAM donde continúa su labor investigadora en diversos temas de Física de la Materia Condensada y Nanotecnología, en los que es un referente a nivel mundial. Ha publicado más de 120 artículos en las revistas científicas más prestigiosas, incluidas Sciencey Nature.

—Su libro, ¿a quién está destinado? ¿En quiénes han pensado al escribirlo?

—El libro está dirigido a todos los públicos y, en particular, está pensado para aquellas personas sin formación científica que deseen conocer los secretos de la relatividad y la mecánica cuántica. Estas dos teorías son la base de la visión del mundo que nos proporciona la física moderna y, además, dieron lugar a la que es probablemente la mayor revolución tecnológica de la historia. Así que, creemos que estos temas deberían formar parte del bagaje intelectual de cualquier persona curiosa. Es a eso precisamente a lo que queremos contribuir con este libro.

—El suyo es un libro de divulgación. ¿Cómo entienden ustedes la divulgación científica? ¿Toda teoría científica puede divulgarse? ¿No se pierde mucho, lo esencial dicen algunas voces, en la divulgación?

—La divulgación científica debe tener por objetivo acercar al gran público las ideas fundamentales de una teoría y sus implicaciones, todo ello con un lenguaje accesible y sin tecnicismos. En particular, la buena divulgación ha de explicar qué aporta una teoría o una idea a nuestro conocimiento del mundo, pero también de qué modo afecta a nuestra vida cotidiana, por ejemplo, en términos de posible desarrollo de nuevas tecnologías.

Nosotros creemos que toda teoría puede divulgarse. Es cierto que una teoría involucra muchos aspectos técnicos, como matemática avanzada, pero siempre está basada en unos principios que pueden explicarse sin recurrir a tecnicismos. Además, si la teoría es realmente relevante, la explicación de sus consecuencias y predicciones suele ser relativamente sencilla.

Es obvio que algo se pierde por el camino cuando se divulga, pero creemos que es posible comprender la esencia de una teoría sin necesidad de ser un especialista. Pensemos, por ejemplo, en la música o en el vino. Uno puede disfrutar mucho de ambas cosas sin la necesidad de haber estudiado en un conservatorio o sin ser un sumiller. En nuestra opinión, ocurre lo mismo con la ciencia y, en particular, con los temas que tratamos en nuestro libro.

Werner Heisenberg

—¿Hay mucha matemática en su libro? ¿De un nivel superior?

—No, no hay apenas matemática y en ningún caso es necesaria para la comprensión de las ideas básicas que exponemos en el libro. De hecho, nuestro objetivo principal era contar la relatividad y la cuántica sin recurrir a fórmulas matemáticas para llegar a un público lo más amplio posible. En algún caso hemos introducido alguna fórmula para ilustrar de forma cuantitativa algún fenómeno, pero siempre nos aseguramos de que el texto se puede seguir sin necesidad de entender esas pocas fórmulas.

—Sobre el título de su libro: Las ideas que cambiaron el mundo. ¿Qué ideas han sido esas? ¿En qué sentido cambiaron el mundo?

—El título pretende ser un poco provocativo. Intentamos cambiar el mensaje usual de los economistas, que tienden a creer que nuestro bienestar se debe mayormente a las contribuciones de Adam Smith, Keynes, etc. Sin subestimar el valor de una buena economía, creemos que esto es un error, producto de la ignorancia de los economistas sobre qué es y cómo funciona la ciencia, ya que en el siglo XX la mayor contribución a nuestro bienestar proviene sin duda de los avances en ciencia. En concreto, lo que hace especial a la relatividad y a la cuántica es que no solo cambiaron nuestra visión del mundo al proporcionar nuevas explicaciones de cómo funciona, sino que también transformaron la vida de la gente gracias a toda la nueva tecnología a la que dieron lugar.

Las ideas fundamentales que introdujo la relatividad tienen que ver, sobre todo, con nuestra concepción del espacio y el tiempo. Antes de Einstein, el espacio y el tiempo eran absolutos, es decir, eran algo así como un escenario inmutable en el que suceden todas las cosas. La relatividad nos enseña que el tiempo y el espacio son conceptos relativos y que además pueden ser modificados por su interacción con la materia. Como explicamos en el libro, esa nueva concepción de espacio y tiempo tiene innumerables implicaciones como una nueva visión de la gravedad, la posibilidad de convertir una masa en energía y viceversa, lo cual es la base de la física nuclear y de partículas, y un largo etcétera.

En su caso, la mecánica cuántica acabó con el concepto de determinismo y proporcionó una nueva visión acerca de la naturaleza de la materia y de la realidad misma. Así, por ejemplo, la cuántica nos enseña que las partículas también tienen un carácter ondulatorio (semejante a las ondas en una cuerda o en un estanque de agua) y nos dice que no es posible predecir con total certeza el resultado de un experimento. Además, la cuántica fue y sigue siendo la base para el desarrollo de un sinfín de aplicaciones tecnológicas que han cambiado nuestra vida cotidiana para siempre. Aquí cabe destacar el transistor, quizás el mayor regalo de la física a la humanidad, que hizo posible la creación de los chips y con ello toda la electrónica moderna. Otro ejemplo relevante son las técnicas de imagen en medicina, como el TAC o la resonancia magnética, que son aplicaciones directas de la mecánica cuántica. El teléfono móvil es otro buen ejemplo de cuántica aplicada, donde hay tecnología relacionada con hasta seis premios Nobel.

—“En el siglo XX la mayor contribución a nuestro bienestar proviene sin duda de los avances en ciencia”, acaban de afirmar. Pero ¿no debemos también grandes males a la bondad epistemológica y peligrosidad  de las disciplinas científicas? Pienso, por ejemplo, en las bombas atómicas sobre Horoshima y Nagasaki o en las ciencias que apoyaron experimentos eugenésicos durante el nazismo, por no hablar de la peligrosidad, cada vez más real, de una guerra con armamento nuclear.

—Bueno, nos gusta recordar que la ciencia no es buena ni mala. Lo que es bueno o malo es el uso que se hace de ella y ahí la responsabilidad es de los científicos, que no dejan de ser seres humanos con las mismas miserias y limitaciones que cualquier otra persona. Es cierto que la ciencia también está detrás de algunos de los peores episodios del siglo XX y, por ello, ahora más que nunca es importante que los científicos sean conscientes de las implicaciones éticas de su trabajo. El ejemplo de las bombas atómicas es paradigmático. Ninguno de los científicos que trabajaron en el proyecto Manhattan estaba preparado para afrontar las consecuencias del uso de las bombas atómicas. Por ejemplo, Robert Oppenheimer, el director del proyecto, se pasó el resto de su vida atormentado por haber contribuido a la muerte de cientos de miles de inocentes.

Ahora vienen tiempos en los que, por ejemplo, la manipulación genética o el desarrollo de la inteligencia artificial van a plantear nuevas cuestiones éticas y morales para las que aún no estamos preparados: diseño de seres humanos, pérdida de miles de puestos de trabajo, etc. En ese sentido, creemos que no se debería descuidar la formación ética de los científicos para que llegado el momento estén a la altura. Pero insistimos en que la ciencia en sí no es dañina (un arma lo es), y la contribución de la ciencia a nuestro bienestar es innegable. Por poner algún ejemplo, se estima que solo la vacuna contra la viruela ha salvado más de 500 millones de vidas; el descubrimiento de los grupos sanguíneos, más de mil millones.

—El subtítulo del libro es “Relatividad, mecánica cuántica y la revolución tecnológica del siglo XX”. ¿Por qué esas dos teorías y no otras? Pienso, por ejemplo, en la teoría de las supercuerdas.

—La relatividad y la mecánica cuántica son sin duda las mejores teorías que posee el ser humano en estos momentos para explicar de qué está hecho y cómo funciona el mundo. Ambas tienen una base muy sólida y, en particular, superan a diario innumerables tests experimentales. Así que, en el contexto de la física, su relevancia e impacto no tienen parangón.

La teoría de supercuerdas representa una de las iniciativas que se siguen en la actualidad para unificar la relatividad y la cuántica en una sola teoría que describa todos los fenómenos físicos. Sin embargo, por el momento no deja de ser una especulación que no ha sido confirmada y cuyo alcance práctico sería en cualquier caso bastante limitado. En este sentido, creemos que es mucho más interesante hablar de teorías que no solo han sido verificadas, sino que además están teniendo un enorme impacto en nuestras vidas.

Charles Townes, inventor del láser.

—¿A qué revolución tecnológica hacen referencia en el subtítulo?

—Es indudable que vivimos en una nueva era, la llamada Era de la Información, en la que nuestra forma de comunicarnos e incluso de generar conocimiento ha cambiado para siempre. Esto ha sido posible gracias al desarrollo de nuevas tecnologías que incluyen los ordenadores, los teléfonos móviles, los televisores, los láseres, las fibras ópticas, los LEDs o el GPS. El desarrollo de todas esas tecnologías fue posible gracias, sobre todo, a la mecánica cuántica, una teoría que permitió por primera vez el diseño inteligente de materiales y dispositivos con los que no se podía ni soñar hace 100 años. Parafraseando a un célebre filósofo alemán: la mecánica cuántica lleva décadas cambiando el mundo. ¡Es hora de entenderla!

También nos gustaría destacar el enorme impacto económico de las tecnologías derivadas de estas teorías. Por ejemplo, se estima que cerca del 30% del PIB de Estados Unidos tiene que ver con aplicaciones de la mecánica cuántica, una cifra que incluso puede crecer en los próximos años. Esto muestra que estas teorías, que surgieron de la mera curiosidad humana por entender mejor el mundo que nos rodea, también son una enorme fuente de riqueza, algo que desgraciadamente no es tan conocido por el gran público.

—¿Ha sido el siglo XX el siglo de la física como se dice en ocasiones? ¿No habría que pensar también otras ciencias como la biología y el descubrimiento de la estructura del ADN?

—Sin duda todas las ciencias dieron un gran salto cualitativo durante el siglo pasado y la biología es un buen ejemplo. Sin embargo, creemos sinceramente que ninguna ciencia avanzó en ese periodo tanto como la física. Recordemos, por ejemplo, que la física del siglo XX fue finalmente la que nos permitió entender que la materia está hecha de partículas elementales que se combinan para formar átomos, nos reveló el origen y estructura del universo, la edad de la Tierra, nos enseñó cómo funcionan las estrellas y nos permitió el desarrollo de nuevas fuentes de energía (nuclear, solar, etc.). Además, teorías como la mecánica cuántica son la base para la comprensión cuantitativa de la química y de parte de la biología (incluido el ADN), sin mencionar el hecho de que esas teorías físicas han permitido el desarrollo de tecnologías clave (los rayos X, por ejemplo) para la investigación en esas otras disciplinas.

—Cuando se habla de la relatividad se suele distinguir entre la relatividad especial y la general. ¿Cuáles son las diferencias más importantes entre una y otra?

—La relatividad especial describe las leyes físicas para el caso particular de observadores que siguen un movimiento uniforme, es decir, con velocidad constante. Esta teoría ya modifica los conceptos tradicionales de espacio y tiempo de la física de Galileo y Newton y tiene múltiples consecuencias como la equivalencia entre masa y energía, resumida en la famosa ecuación E = mc2, y que es la base de la física nuclear y de partículas.

La relatividad general describe las leyes físicas para todo tipo de observadores y, en la práctica, nos proporciona una generalización de la teoría de la gravedad de Newton que todos aprendemos en el colegio. Esta teoría nos dice que la gravedad se debe, en realidad, a la curvatura del espacio-tiempo, que a su vez está determinada por la presencia de materia y energía. La relatividad general permitió entender, entre otras muchas cosas, el efecto que tiene la gravedad sobre la medición del tiempo, el origen y estructura del universo o la existencia de objetos tan exóticos como los agujeros negros.

—¿Y qué es un agujero negro? ¿Fue postulado también por Einstein? Me suena que Stephen Hawking también tuvo su papel en esto.

—Un agujero negro es probablemente el objeto más extraño que existe en el Universo. Está hecho puramente de espacio-tiempo y la gravedad en su entorno en tan intensa que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Un agujero negro se forma cuando una estrella bastante masiva (más que el Sol) muere porque se acaba el combustible nuclear. Entonces, tiene lugar una supernova, una explosión muy violenta donde mucha materia sale despedida, y el resto de la estrella colapsa por efecto de la gravedad. En ese colapso, toda la materia de la estrella acaba concentrada en un punto conocido como la singularidad del agujero negro, un lugar donde las leyes conocidas de la física dejan de ser válidas.

La historia de cómo se gestó la idea de agujero negro es fascinante, pero un poco larga y complicada, como explicamos en el libro. Podemos decir que el padre de la idea final fue Robert Oppenheimer, el director del proyecto Manhattan, quien en 1939 junto a su estudiante Snyder predijo que la muerte de una estrella muy masiva podía acabar en la formación de un agujero negro. Aunque esa predicción fue posible gracias al uso de la relatividad general, Einstein nunca creyó que semejantes objetos pudieran existir y murió antes de que se confirmara no solo su existencia, sino el hecho de que son objetos muy comunes en nuestro Universo. De hecho,se estima que en algún lugar ahí fuera, nace un agujero negro cada segundo.

Stephen Hawking perteneció a una generación de jóvenes físicos y matemáticos que en las décadas de 1960 y 1970 ayudaron a entender las propiedades de los agujeros negros. Quizá su contribución más importante en este sentido fue la predicción de que los agujeros negros no son en realidad negros, sino que emiten una radiación electromagnética muy tenue que hace que se desintegren muy lentamente. Esta radiación nunca ha sido detectada, razón por la cual Hawking nunca recibió el Premio Nobel.

Un genio de nuestro tiempo

—Insisten ustedes en el papel básico, esencial, de Einstein en la elaboración de esa teoría. ¿No habría que pensar también en otros autores, acaso menos importantes pero también decisivos?

—La teoría de la relatividad, tal y como la conocemos hoy, se debe casi en exclusiva a Einstein, pero es cierto que no estuvo solo. Primero, otros físicos teóricos antes que él, como Lorentz o Poincaré, estuvieron cerca de desarrollar la relatividad especial. Por otra parte, tampoco estuvo completamente solo a la hora de desarrollar sus teorías. Así, por ejemplo, en el caso de la relatividad especial en 1905 recibió ayuda de su amigo Michele Besso, un ingeniero italo-suizo, y también contó con el inestimable apoyo de su primera mujer, Mileva Maric, quien parece ser que incluso le repasó los cálculos de su famoso artículo. En el caso de la relatividad general, la obra maestra de Einstein (finalizada en 1915), recibió una gran ayuda por parte de Marcel Grossmann, un matemático amigo suyo y profesor en Zúrich, quien le enseñó la matemática necesaria para la formulación definitiva de la teoría.

—Y su esposa, su primera esposa, Mileva Maric, ¿jugó algún papel directo en sus descubrimientos? Algunas historiadoras feministas de la ciencia han escrito sobre el tema.

—Parece ser que en la primera etapa de la carrera de Einstein, cuando aún era un empleado en la oficina de patentes de Berna (Suiza), éste compartió y debatió muchas de sus ideas con su mujer. Como hemos dicho anteriormente, parece confirmado que Mileva incluso llegó a revisar en detalle el famoso artículo sobre la relatividad especial de 1905. Sin embargo, los historiadores también señalan que no hay que exagerar la contribución de Mileva en el trabajo de su esposo y numerosas cartas muestran que Mileva siempre se refería a los diversos trabajos y artículos como la obra de su marido. En cualquier caso, no cabe duda de que Mileva sacrificó su propia carrera por la de Einstein.

—Les pido un comentario sobre una frase a veces usada en la cultura popular o en los ámbitos de la filosofía y las ciencias sociales: “Como demostró Einstein, todo es relativo. Por lo tanto, el conocimiento es relativo, la verdad es relativa, la moral también, etc”.

—Es cierto que relatividad a veces se malinterpreta como sinónimo de relativismo y se cita a Einstein para negar la existencia de una verdad objetiva o de valores morales. Esto ya ocurría en los tiempos de Einstein, y llegó a molestarle tanto que sugirió el cambio de nombre de su teoría por el de “teoría de los invariantes”, un nombre poco atractivo que nunca cuajó.

Es completamente falso que la relatividad nos diga que todo es relativo. De hecho, hay muchas cosas absolutas en la teoría de la relatividad. La relatividad nos dice que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores, que la velocidad de la luz es la misma para todos o que el concepto de espacio-tiempo también lo es. La relatividad también unificó conceptos como los de masa y energía o como el campo eléctrico y magnético. En definitiva, la relatividad nos habla de un montón de cuestiones absolutas y su verdadero poder reside en la capacidad de unificar conceptos que se creían independientes.

—¿Se puede afirmar a día de hoy que la teoría de Einstein ha sido corroborada? ¿Cuáles serían los experimentos más decisivos que han jugado ese papel?

—La teoría de la relatividad es muy amplia y tiene muchas implicaciones, pero podemos afirmar que la mayor parte de sus predicciones han sido comprobadas experimentalmente. Por ejemplo, en el caso de la relatividad especial, esas predicciones son corroboradas a diario en millones de reacciones nucleares y de partículas que tienen lugar en reactores nucleares y aceleradores de partículas de todo el mundo. Con respecto a la relatividad general, la confirmación de las diversas predicciones ha ido llegando con cuenta gotas a lo largo de los últimos 100 años. Entre los experimentos más emblemáticos destacan: la medición de la desviación de la luz por acción de la gravedad (1919), la observación de la expansión del universo por Edwin Hubble (1929), la detección del corrimiento al rojo gravitacional (1960), la confirmación de la acción de la gravedad en la medición del tiempo (1971) o la existencia de ondas gravitacionales (2015).

—Les pido casi un imposible: ¿pueden resumir en diez líneas, no más, lo esencial de la mecánica cuántica?

—La principal característica del mundo cuántico es la existencia de valores discretos para las propiedades físicas. Por ejemplo, si pensamos en el modelo planetario del átomo, los niveles de energía para un electrón son discretos, no continuos. Además, la cuántica es una teoría no-determinista, es decir, afirma que el estado actual de un sistema ya no determina el resultado de un evento; solo la probabilidad de que ocurra. Respecto a la nueva visión que nos da de la realidad externa, se puede resumir en estos dos puntos: 1. Las partículas cuánticas poseen propiedades indefinidas o borrosas mientras no se realiza una medición, es decir, adoptan propiedades bien definidas solo cuando son medidas. 2. En el mundo cuántico existe la acción a distancia instantánea, lo que se conoce como “no-localidad”. Esto es consecuencia del entrelazamiento, una propiedad cuántica que no tiene analogía en física clásica.

—Que no sea determinista, ¿implica que debemos abandonar el concepto de causalidad en este ámbito teórico?

—No, no realmente. Causalidad en el contexto de la física significa que los efectos no pueden preceder a las causas. Esto quiere decir, por ejemplo, que una madre no puede nacer antes que su hijo o un lector no puede leer esta entrevista antes de que usted la escriba. La mecánica cuántica sigue respetando la causalidad y, de hecho, toda teoría física seria ha de respetarla.

—¿Por qué es tan difícil comprender la mecánica cuántica? ¿Por qué son tantas sus interpretaciones?

—La principal dificultad se debe a que la cuántica describe el estado de un sistema mediante un objeto matemático conocido como “función de onda”, que contiene toda la información acerca de dicho sistema. Esto representa un cambio conceptual enorme: mientras que la física clásica describe un sistema especificando directamente las posiciones y velocidades de sus componentes, la cuántica los reemplaza por un objeto matemático complejo, proporcionando una descripción indirecta del sistema. Ahora bien, la función de onda no se puede medir en un experimento. Desde un punto de vista formal, esto supone una gran diferencia entre la física clásica y la mecánica cuántica, y es en gran medida una de las principales causas del carácter no intuitivo de esta última.

En cuanto a las interpretaciones, su origen está en el llamado “problema de la medición”. El formalismo cuántico nos dice que un sistema se encuentra en una superposición de estados (los resultados posibles de un experimento) hasta que se realiza el proceso de medición, mediante el cual el sistema adoptará uno de los estados posibles. Al medir, en cierta forma se “obliga” al sistema a definir instantáneamente su estado. Cómo ocurre esto es el principal problema conceptual de la mecánica cuántica. Este problema se ve claramente en la paradoja del gato de Schrödinger. La cuántica divide al mundo entre objetos microscópicos (con propiedades indefinidas) y macroscópicos (con propiedades bien definidas), aunque no aclara en qué punto se encuentra la división.

—Me voy un poco de tema. ¿Colaboró Heisenberg con los nazis? ¿Por convencimiento? ¿No le quedó otra?

—El papel de Heisenberg en el proyecto nuclear alemán sigue siendo tema de debate entre los especialistas. Lo cierto es que permaneció durante la segunda guerra mundial en Alemania, donde estuvo a cargo de dicho proyecto, algo que es muy poco conocido incluso entre los físicos profesionales. Es difícil entender los motivos que pudieron llevar a Heisenberg a trabajar en este proyecto. Si bien nunca fue miembro del partido nazi, Heisenberg trabajó durante años a las órdenes del Tercer Reich sin oponerse nunca a nada. Creemos que Heisenberg representa un muy buen ejemplo de cómo no hay que comportarse en circunstancias similares. En este sentido, quizás su caso pueda servir para replantear la manera en que formamos a nuestros estudiantes de física.

—¿Se les forma mal? ¿Cómo debería formárseles en ese caso?

—Los estudiantes de ciencias no reciben ningún tipo de formación ética en la universidad y cada vez menos en la educación secundaria. Esto es un grave error ya que, como hemos dicho antes, la ciencia encierra un gran poder, también para hacer el mal. El caso Heisenberg, por ejemplo, no se menciona en ningún libro de texto de mecánica cuántica; aunque sus motivos pueden ser tema de debate, hay hechos concretos que están fuera de toda duda. Ya hemos mencionado algunos de los retos futuros a los que se van a tener que enfrentar las nuevas generaciones de científicos. Por esta razón, debemos anticiparnos y asegurarnos de que tienen la formación necesaria para abordar esos retos y tomar las decisiones correctas ante tales desafíos. En definitiva, la ética debe ser una parte integral de la formación de cualquier ciudadano, y los científicos no pueden ni deben ser una excepción.

—¿Pueden enunciar, de manera asequible, el principio de incertidumbre? ¿Da pie al subjetivismo filosófico?

—El principio de incertidumbre establece el hecho de que es imposible medir con total precisión y de forma simultánea algunas propiedades de un objeto como su posición y su velocidad. En otras palabras, nos dice que no importa la precisión de nuestros instrumentos, hay cosas que no se pueden medir de forma exacta. Esto implica que la naturaleza es un tanto difusa y no podemos acceder a toda la información que nos gustaría. Sin embargo, es importante recalcar que los límites que establece este principio no son muy restrictivos y solo son importantes en el mundo microscópico. Además, nada impide medir propiedades individuales con toda la precisión del mundo. Así pues, en nuestra opinión, el principio de incertidumbre no da pie en absoluto al subjetivismo filosófico.

Quizá el aspecto de la mecánica cuántica que esté más relacionado con el subjetivismo es el acto de medición. Según la interpretación más extendida de la cuántica, la realidad solo se crea cuando se realiza una medición, lo cual parece conferir al observador un papel fundamental que podría asociarse con el subjetivismo. Sin embargo, la cuántica no dice en ningún momento que el resultado de una medida dependa de alguna cualidad o propiedad del observador. De hecho, conviene recordar que hoy en día las mediciones en nuestros experimentos son realizadas típicamente de forma automatizada sin la intervención de un ser humano, lo cual excluye cualquier interpretación subjetiva. La realidad sigue siendo tan “real” como antes, solo que ahora sabemos que sus propiedades (la velocidad de un electrón, por ejemplo) no están bien definidas hasta que no se las mide.

Niels Bohr en 1950

—¿De qué hablarían Heisenberg y Bohr en su encuentro en Copenhague?

—Este encuentro es el tema central de la obra de teatro “Copenhague”, de Michael Frayn, publicada en 1998, donde el autor dramatiza el encuentro y plantea una hipotética discusión entre ambos. Pero hay que decir que, en realidad, no se sabe demasiado de qué hablaron, solo que Bohr salió muy impresionado del encuentro. Parece obvio que hablaron de la posibilidad de fabricar una bomba atómica, y fue probablemente este episodio el que hizo decidirse a Bohr a colaborar con el proyecto nuclear aliado.

—En el último capítulo de su libro dedican muchas páginas al láser. ¿Por qué es tan importante?

—Por sus innumerables aplicaciones, que van desde la medicina (cirugía, corrección de miopía) y la industria (cortar o soldar materiales) a las comunicaciones, donde el láser es esencial para enviar información usando fibras ópticas. Estas aplicaciones son el resultado de décadas de investigación, con once premios Nobel concedidos por trabajos en los que el láser desempeña un papel esencial. Por dar algunos ejemplos, la espectroscopía láser ha permitido medir periodos de tiempo con mayor precisión que la de los relojes atómicos, algo equivalente a un segundo en la edad del universo. Otro resultado notable es el desarrollo del microscopio STED, que permitió superar el llamado “límite de difracción” de los microscopios ópticos, algo que se suponía imposible hasta hace muy poco. Hoy en día, el 80% de los estudios en células vivas que se realizan en el mundo emplean un microscopio STED.

—De las interpretaciones de la mecánica cuántica, ¿cuál les convence más a ustedes?

—Como casi todos los físicos que emplean la cuántica a diario en el laboratorio, la llamada interpretación de Copenhague es la que adoptamos de forma natural. Esta es la interpretación más pragmática de la cuántica, debida sobre todo a Bohr, la gran autoridad sobre el tema desde el nacimiento de esta teoría. Como le gusta decir a Bunge, “los físicos de la época hablaban del espíritu de Copenhague como los cristianos del Espíritu Santo.”

—¿Pueden hacer un resumen de esa interpretación?

—La cuántica predice probabilidades, lo que implica que el mismo experimento puede dar resultados diferentes cada vez (si lo repito muchas veces, las probabilidades medidas son las que predice la cuántica). Si uno pregunta, como hacía Einstein, ¿qué hace que el mismo experimento dé diferente cada vez? La interpretación de Copenhague responde: no puede saberse. Esta interpretación asume que toda la información de un sistema está contenida en su función de onda,no podemos decir nada más. Al medir, se obliga al sistema a adoptar uno de los posibles valores, sin más explicaciones. Como consecuencia, el determinismo tal y como se entendía clásicamente ya no puede considerarse una propiedad del mundo microscópico, ya que los eventos individuales son objetivamente aleatorios. Su pragmatismo queda claro en algunas afirmaciones célebres de defensores de esta interpretación, como Heisenberg (“La transición de lo posible a lo real ocurre en el acto de observación”) o Jordan (“La medición no solo perturba lo que se mide, lo produce”).

—La pregunta es casi innecesario después de lo dicho pero debo hacerla. ¿Por qué están tan interesados los filósofos de la ciencia por la mecánica cuántica, acaso más que por cualquier otra teoría? Pienso en Bunge o en Popper por ejemplo.

—La cuántica es la primera teoría donde, además de las ecuaciones, aparece el concepto de interpretación. Esto la hace muy atractiva para los filósofos. Einstein y Bohr pusieron de moda los “experimentos pensados”, que son esencialmente preguntas filosóficas sobre la realidad. Por ejemplo, la cuántica nos dice que las propiedades de los objetos están “objetivamente indefinidas” (son borrosas) hasta que se las mide, momento en que toman un valor definido. Einstein opinaba que esto no podía ser, que las propiedades están siempre bien definidas, incluso antes de medir. Esto es un debate puramente filosófico que, sorprendentemente, pudo dirimirse con un experimento, realizado por Alain Aspect en París en 1982. Hoy sabemos que Einstein estaba equivocado, y que las propiedades a nivel microscópico son “borrosas” hasta que se las mide.

—¿Llegó Einstein a aceptar los resultados de la mecánica cuántica?

—Einstein aceptó los éxitos de la mecánica cuántica, cuya capacidad para predecir los resultados experimentales es indiscutible, pero siempre se negó a creer que era una teoría completa. Murió convencido de que algún día la cuántica sería reemplazada por otra teoría que se adaptara mejor a su visión de la naturaleza. Había varias cosas que le desagradaban de la mecánica cuántica. Una de ellas era la interpretación probabilística, es decir, el hecho de que solo podemos predecir la probabilidad de que algo ocurra. A Einstein le costaba aceptar este abandono del determinismo como resumió en su célebre frase: “Dios no juega a los dados”. Pero quizá lo que mayor rechazo le producía a Einstein es la nueva concepción de la realidad que surge de la cuántica.

—¿Y por qué ese rechazo?

—Einstein era un firme defensor de la existencia de una realidad objetiva, con propiedades bien definidas, independiente del acto de medición, algo que niega la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Esa era la principal razón de su rechazo. Nosotros somos pragmáticos y no podemos obviar todas las evidencias experimentales que apuntan claramente a que la visión correcta es la de la mecánica cuántica y no la de Einstein. La visión einsteiniana es seguramente más hermosa y más fácil de reconciliar con nuestra experiencia cotidiana, pero resulta que a la Naturaleza no le importan nada nuestros prejuicios o preferencias.

—¿Quieren añadir algo más?

—Nos gustaría animar a la gente a leer más divulgación científica y, en general, a acercarse al mundo de la ciencia. La ciencia es obviamente una parte esencial de nuestra cultura y no se puede aspirar a comprender el mundo en el que vivimos sin conocer la visión que nos da la ciencia moderna. Además, creemos sinceramente que la ciencia nos hace seres más críticos y mejor informados y, por tanto, más libres. Por último, esperamos que libros como el nuestro ayuden a la gente a entender mejor la conexión íntima que existe entre la ciencia básica y el mundo también fascinante de las aplicaciones tecnológicas, por no mencionar las obvias implicaciones económicas. Como dice Hiroshi Amano (Nobel de Física en 2014 por la invención del LED azul): “hacemos física para mejorar la vida de la gente.”