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Los abusos de la teoría cuántica Iván de Jesús Arellano Palma Resumen La física cuántica es junto a la teoría de relatividad general, un pilar de la física moderna. Ninguna teoría científica tiene un poder predictivo tan asombroso ni una formulación matemática tan rigurosa ¡La concordancia entre teoría y experimento tiene una precisión de una millonésima de millonésima!1 Cuando reflexionamos más profundamente sobre ella la visión del mundo que nos ofrece resulta sorprendente, nos disgusta y sobre todo es un atentado contra el sentido común. A más de cien años de su nacimiento la teoría cuántica aún no ha atravesado, según parece, las segundas puertas de nuestro entendimiento. Quizá debido a esto se le otorgan poderes donde posiblemente no tenga mucho que ofrecer: la toma de decisiones, la conciencia, la medicina o el libre albedrío. Estos supuestos poderes no son más que pseudociencia. Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 1 “La física está casi completa” Nadie entiende la física cuántica Richard Feynman En el siglo XIX se consideraba la física como un edificio completo. La mecánica de Newton, el electromagnetismo de Maxwell, la termodinámica, la óptica y otras teorías físicas lo sostenían. Faltaba explicar sólo algunos detallitos. Era tal la soberbia de algunos físicos que como narra Barbara Lovett Cline en su libro Los creadores de la nueva física, un profesor de física, Philipp von Jolly de la Universidad de Munich, le recomendó al joven Planck, el futuro padre de la mecánica cuántica, no dedicarse a la física pues casi no valía la pena2 debido a que se consideraba a la física una rama del conocimiento casi completa. Uno de los detalles no resueltos era un problema termodinámico: la radiación del cuerpo negro (ver figura 1). De manera resumida, el problema del cuerpo negro tenía una discrepancia entre los resultados de los físicos teóricos y los de los experimentos. Mientras los primeros aseguraban que la energía térmica que emana un cuerpo negro era luz ultravioleta, los físicos experimentales encontraron que no era así, es decir, hallaron una combinación de colores o longitudes de onda mucho más modesta; es decir, menores que la longitud de onda de la luz ultravioleta pues si lo que los teóricos proponían fuera real todos emitiríamos rayos mortales de altísima energía. A este error de los teóricos se le llama “la catástrofe del ultravioleta”. El científico que proporcionó la explicación a esta situación fue Max Planck, pero lo hizo con la hipótesis extravagante de que la energía se transportaba en paquetes a los que llamó cuantos (ver en Cienciorama “Planck y el gran inicio de la sinfonía cuántica”). El propio autor de la mecánica cuántica pensaba que su propuesta era transitoria y que se encontraría una explicación acorde al paradigma físico que imperaba en esa época; es decir, que la energía era un continuo y no que se transportaba en paquetes. Cinco años después Albert Einstein quien en ese momento era un desconocido, explicaba con las ideas de Planck el efecto fotoeléctrico (ver en Cienciorama “1905 y el rompimiento einsteniano: efecto fotoeléctrico”). Posteriormente Niels Bohr “cuantizó” el átomo y los trabajos de grandes físicos como Schrödinger (ver en Cienciorama “Un vienés y su gato”), Heisenberg, Pauli, Dirac, De Broglie y otros establecieron el formalismo matemático de la física cuántica que aunque tiene un aura de misterio y se la Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 2 considera una rama exótica de la física, la verdad es lo contrario: en algún sentido casi toda la física es física cuántica, pues con ella podemos explicar gran parte de la física actual, no toda. Figura 1. En la imagen se ve una comparación de la radiación de un cuerpo negro real –línea continua– o longitudes de onda y la predicción de la ley de Rayleigh-Jeans –línea punteada–. Se puede notar la discrepancia entre ambas en la región del ultravioleta donde el espectro real tiende a cero mientras que el modelo tiende al infinito. Imagen tomada de: http://isafis- cr.blogspot.mx/2013/05/7-la-catastrofe-ultravioleta.html La mecánica cuántica vs. el sentido común Los experimentos que no se realizan no tienen resultados. Asher Peres, físico israelí Antes de la teoría cuántica teníamos la idea de que era posible medir las propiedades de un objeto sin alterarlo y que esos valores podían ser predichos, que incluso existirían si no se les midiera. Claro que cualquier científico reconoce sus limitaciones y las del equipo con el que opera y sabe que esas limitaciones pueden modificar los resultados. Entonces se suponía que muchos errores se debían a nuestras imperfecciones y que con la construcción de nuevas teorías e instrumentos esos errores se tendrían que hacer mínimos; pero en el caso de la medición de la radiación de un cuerpo negro, la discrepancia entre lo predicho por la Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 3 http://isafis-cr.blogspot.mx/2013/05/7-la-catastrofe-ultravioleta.html http://isafis-cr.blogspot.mx/2013/05/7-la-catastrofe-ultravioleta.html teoría y lo medido experimentalmente era muy grande y aparentemente no se debía al error humano, figura 1. Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rose, trío que pasó a la historia como EPR, publicaron en 1935 en la revista Physical Review un artículo cuyo título era “¿Puede considerarse completa la descripción de la realidad física que da la mecánica cuántica?”7 En ese trabajo EPR enuncia los elementos que a su juicio debe tener toda teoría física. Como en el artículo EPR daba una respuesta negativa a la pregunta del título, el grupo creyó demostrar en él que “en la mecánica cuántica anida el germen de su propia destrucción”.7 EPR proponía en el artículo los llamados postulados de realismo y de localidad (ver en Cienciorama la noticia 546 “Adiós al realismo local”) y que en palabras sencillas es lo que hemos comentado párrafos arriba: el realismo indica que las propiedades de un objeto pueden ser predichas con certeza y que al medir alguna de sus propiedades el observador descubre algo que preexistía antes de la medición y que la propiedad está ahí aunque no se mida. Es decir, los científicos, utilizando los instrumentos y métodos apropiados pueden descubrirla. Este postulado señala lo contrario de lo que establece el epígrafe al inicio de esta sección: “Los experimentos que no se realizan no tienen resultados”. Examinemos con mayor profundidad la frase de Peres. La física cuántica no admite razonamientos contrafácticos; es decir, no se puede pensar en un problema de la mecánica cuántica asumiendo que el sistema se comporta como si tuviera propiedades preexistentes anteriores a cualquier medición. Como conclusión traslado las palabras del físico argentino Juan Pablo Paz: “Los valores de las propiedades de los objetos no existen antes de que los registremos”4. El segundo postulado dice que nada que ocurra “aquí” puede afectar al instante lo que suceda “allá”. O sea que cualquier señal o interacción jamás puede propagarse a una velocidad mayor a la de la luz o de forma instantánea (figura 2). Por mucho tiempo los debates sobre la validez de esos postulados venían de la filosofía, lo que aprendí con la frase: “¿Está ahí la Luna aunque no la miremos o midamos?” Si usted, amable lector, hace esta pregunta a algún conocido, después del asombro le dirá que por supuesto que está. Entonces parece sorprendente que el realismo con su sentido común y su poder explicativo, tenga detractores. En filosofía a esta postura se le llama solipsismo. Posteriormente un Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 4 brillante físico que pasó a la historia por sus trabajos que hoy conocemos como las desigualdades de Bell, puso a prueba los argumentos de esta parte de la filosofía. En estos trabajosBell concluyó que la teoría cuántica es incompatible con estos dos principios que a nosotros nos parecen muy evidentes. Posteriormente en 2015 y en julio del año pasado Wenjamin Rosenfeld9 y sus colegas del Instituto Max Planck han demostrado analizando las pruebas de Bell que la física cuántica viola claramente el principio de localismo (ver bibliografía citada). Figura 2. Esquema representativo del principio de localidad. Imagen tomada de https://bit.ly/2PN1CvN Tergiversaciones y abusos de la cuántica La mayoría de los conceptos surgidos de la teoría cuántica son difíciles de explicar, por eso para hacerlo se tienen que usar analogías, interpretaciones, comparaciones, etcétera. Por ejemplo, en el mundo macroscópico hay ondas o/y partículas, no híbridos, pero en el mundo microscópico-cuántico sí se posee esta dualidad ya que la materia es a la vez ondas y partículas (véase en Cienciorama “La luz ¿onda o partícula?”); prefiero los nombres partondas u ondículas, como las llama el físico Juan Pablo Paz. Las explicaciones y descripciones de la teoría cuántica no se ajustan a nuestro vocabulario atado al mundo macroscópico. Si insistimos en seguir llamando partícula al electrón, por ejemplo, tendremos que aceptar que puede estar en varios lugares a la vez, algo imposible en el mundo cotidiano. Y también aceptar que cuando ese electrón establece un contacto con algún objeto Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 5 https://bit.ly/2PN1CvN macroscópico pasa de estar en varios lugares a la vez a tener una existencia única. Las analogías son muy útiles para entender conceptos abstractos y difíciles como en la química o matemáticas y se usan mucho en la divulgación, pero siempre aclarando hasta dónde es posible usarlas sin distorsionar el rigor científico. Por supuesto para muchas personas es muy fácil estirar aún más las analogías y pensar que si una detección de un objeto macroscópico altera el estado de un electrón, lo mismo pasa con nuestra mente y que ésta es capaz de alterar la realidad de nuestro mundo macroscópico y cotidiano, como piensa por ejemplo Deepak Chopra. No dudo que haya gente que califica a la cuántica como enigmática, pero hasta hoy no hay experimentos que concluyan que la teoría cuántica tiene algo que decir sobre la interacción cuerpo-mente a la manera en que la tergiversan la pseudociencia y los charlatanes como Chopra. Y quizá esto pudiera ser cierto en el futuro si se demostrara, no lo sabemos, pero como opina el físico argentino Alberto Rojo,4 por el momento no se han alterado los postulados y fundamentos de la física cuántica. El ejemplo más representativo de distorsionar el conocimiento científico de la teoría cuántica que conozco, es una película del año 2004 titulada What the Bleep Do We Know!?, que se llamó en español “¿Y tú qué sabes?” (ver figura 3). En el comienzo de ella se plantea la analogía de una pelota de basquetbol que puede encontrarse en varios lugares. Esto que sería válido como recurso pedagógico, en la película se va tergiversando hasta llegar al punto en que una mujer deja de tomar sus medicamentos antidepresivos gracias a que su mente puede alterar la realidad con base en la teoría cuántica. La justificación no tiene cabida por varios motivos, pero quizá el principal viene de una propiedad de la materia elemental llamada decoherencia y el abuso y tergiversación del principio de indeterminación de Heisenberg. En nuestro mundo cotidiano no encontramos balones de basquetbol que existen en dos lugares al mismo tiempo. La decoherencia es resultado de la interacción entre los objetos macroscópicos y su entorno. Entonces la decoherencia es el proceso por el cual se registra, por medio del entorno, el estado del sistema y todo “rastro” cuántico desaparece. Aquí vale la pena hacer una aclaración. Este proceso de decoherencia no es necesariamente un proceso llevado a cabo por materia consciente, es decir, como los humanos. Basta que sea una interacción del objeto con un aparato o con las moléculas del aire para que la materia “escoja” uno solo de sus Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 6 estados posibles. Por ende un objeto macroscópico y tan complejo como el cerebro no puede estar en esos estados simultáneos porque no es posible que se aísle de su entorno. Es decir, los procesos cuánticos a nivel macroscópico, como se sostiene en la película, son prácticamente imposibles. En segundo lugar, como mencionamos más arriba, el acto de medir en la física cuántica implica una perturbación al objeto observado. Pero el abuso de esta idea hace surgir una conclusión errónea: si el observador influye en el objeto observado, entonces nosotros como observadores podemos decidir qué tipo de observación realizar para incidir en el resultado o destino de lo observado. Esto da “fundamento” a las frases de la película: “Forje su propio destino: ¡Use sus poderes cuánticos! ¡Elija cada día en qué mundo quiere vivir!” Asuntos por demás fútiles e imposibles según la física. Por lo tanto no tiene cabida la sanación cuántica como se muestra en la película, no por lo menos con los fundamentos de la física cuántica. Es una charlatanería. Sin duda la física cuántica dio muchos dolores de cabeza a sus creadores. Por ejemplo un físico notable de los años nacientes de la cuántica, Eugene Wigner, argumentaba que era la mente la que podía actuar directamente sobre la materia, es decir, un argumento similar al de Chopra citado más arriba. Incluso Wigner llegó a declarar que la psique del observador afecta el estado de la materia. Dar el pequeño salto de los sanadores cuánticos y decir que la cuántica ha demostrado que la mente crea la realidad y que tú puedes crear tu realidad de manera consciente se concluye así de manera inmediata. Pero como el consenso científico afirma, la teoría cuántica no admite elementos subjetivos, no es necesaria la mente consciente del investigador en el fenómeno atómico-cuántico. En resumen, cualquier objeto macroscópico no puede estar superpuestos (es decir, en diferentes estados “esquizofrénicos”) debido a que no pueden aislarse de su entorno y si la conciencia pudiera elegir uno de sus varios estados (estar aquí y allá al mismo tiempo o poder decidir sobre la materia como opina Chopra) la mecánica cuántica nos hace ver que esta elección, puesto que es un precepto fundamental de la teoría, sería una probabilidad y no una decisión. Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 7 Figura 3. Película clasificada como “misticismo cuántico” en donde se tergiversa a la física cuántica. https://bit.ly/2EDua9M ¿Cómo distingo la ciencia de la seudociencia? Examinad fragmentos de seudociencia y encontraréis un manto de protección, un pulgar que chupar, unas faldas a las que agarrarse. ¿Y qué ofrecemos nosotros a cambio? ¡Incertidumbre! ¡Inseguridad! Isaac Asimov, The Skeptical Inquirer Distinguir entre ciencia y seudociencia no es algo trivial (ver figura 4). Científicos y filósofos han debatido por mucho tiempo y lo seguirán haciendo entre qué es ciencia y qué no lo es. Martín Bonfil es un divulgador de la ciencia que para entender las fronteras entre ciencia y pseudociencia propone una analogía donde coloca al conocimiento científico en un círculo cuyo radio siempre crece. Entonces el círculo va abarcando un territorio desconocido a veces más rápidamente y a veces más lentamente. Por supuesto en ocasiones el proceso se estanca y puede haber hasta retrocesos. También podemos pensar que hay teorías y leyes que están en el centro de ese círculo ya que han resistido los Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 8 https://bit.ly/2EDua9M embates y han sido puestas a prueba y han salido airosas hasta cierto momento,por ejemplo la relatividad general de Einstein, la deriva continental en geología, etcétera. Pero hay otras teorías que están en la orilla de ese círculo y podemos nombrarlas como “ciencias de frontera”. Quizá son la parte más emocionante de la ciencia debido a sus propuestas coherentes con el conocimiento consolidado y certificado en el cuerpo de la ciencia occidental pero éstas van agregando novedades o un enfoque diferente y muy pocas veces producen una revolución de alto calibre (recomiendo el libro La estructura de las revoluciones científicas de Thomas Kuhn). Muchas veces son propuestas muy teóricas y difíciles de comprobar con la tecnología actual. Con el tiempo pueden ser aceptadas y pasar al centro del círculo o ser rechazadas. Lo importante en ciencia es cuestionar, hacer muchas preguntas y tratar de responderlas. Figura 4. Una comparación entre el modo de operar de la ciencia y la pseudociencia. Figura tomada de: https://bit.ly/2yS1HXO Aunque la mona se vista de seda mona se queda, reza un refrán popular. Martín Bonfil plantea también que hay otros sistemas de conocimiento que pretenden pasar por ciencia sin serlo. Entre los más Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 9 https://bit.ly/2yS1HXO populares tenemos la numerología, la astrología, la sanación cuántica, la telepatía y la homeopatía. Sus propuestas no cuentan con evidencia experimental reproducible y muchas veces son incoherentes y van en contra del conocimiento científico aceptado. También al ser expuestas a pruebas experimentales no cumplen con sus predicciones o salen a la vista contradicciones internas en el sistema; por ejemplo el trabajo realizado por el astrofísico Jayant Narlikar y colaboradores, que se publicó en 2009 en la revista Current Science con el título “Prueba estadística de la astrología”, desmiente las supuestas predicciones de la astrología o el trabajo realizado por una niña de 11 años llamada Emily Rose desmiente la terapia de toque (véase en ¿Cómo ves? “El proyecto de Emily”). Una definición de ciencia propuesta por el doctor Ruy Pérez Tamayo dice que la “ciencia es una actividad humana creativa cuyo objetivo es la comprensión de la naturaleza y cuyo producto es el conocimiento, obtenido por un método científico organizado en forma deductiva y que aspira a alcanzar consenso entre los expertos relevantes”. Pues bien el conocimiento científico aspira a alcanzar el consenso de los especialistas después de haber pasado por las pruebas experimentales que lo sostendrán o no. En cambio todo lo que no esté en ese consenso y no resista las pruebas a las que es sometido, no es más que pseudociencia o posiblemente mala ciencia o quizá ciencia que está en la frontera del conocimiento científico y con el tiempo podría ser aceptada o no. ¿El reconocimiento de las medicinas alternativas? Carl Sagan escribió en el libro El mundo y sus demonios: “Hemos organizado una civilización global en la que los elementos más cruciales dependen profundamente de la ciencia y la tecnología. También hemos dispuesto las cosas para que casi nadie entienda la ciencia y la tecnología. Eso es una receta para el desastre”. La incultura científica que hay en el país y en otros nos lleva como sociedad a creer en curaciones mágicas a problemas graves de salud como el caso del brote de sarampión, principalmente en los EUA, por estar en contra de la vacunación, y a la negación de hechos incontrovertibles como el cambio climático. En este caso “el desastre es destruir nuestro único hogar y desaparecer como especie.” Ahora que vivimos en una epidemia de desinformación con un sinfín de fake news y pos-verdades, se ha creado un caldo rico para que los Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 10 embusteros busquen aprovecharse de los ciudadanos. Y no sólo eso, los gobiernos de varios países como España o México empiezan a permitir el registro de medicinas “alternativas” como la homeopatía. En nuestro país el pasado 17 de septiembre se realizó en la Cámara de Diputados “El segundo foro internacional de integración de las medicinas tradicionales, alternativas y complementarias de los sistemas de salud”. En él participaron varios “especialistas” en “medicina cuántica”, “iridiología”, “programación neurolingüística”, “alimentación biocuántica”, entre otras. Todo esto con el objetivo, según la Cámara de Diputados, de “sistematizar las bases científicas de estas disciplinas, para impulsar su reconocimiento oficial y, eventualmente, integrarlas al sistema de salud”. Si de por sí nuestro sistema de salud está por los suelos, es inaceptable quererlo llenar de pseudociencias, en vez de encaminarlo a ofrecer atención médica adecuada y suficiente basada en la medicina con conocimiento científico legítimo, es decir, basada en hechos y verificado. El divulgador y físico español José Luis Crespo se pregunta si por ello tenemos que ir a la guerra para desmentir a los estafadores, charlatanes y pseudocientíficos; y claro que sí, lo haremos. Aparte del engaño, la falta de ética y de respeto que fomentan las pseudociencias, éstas pueden fomentar la falta de un pensamiento crítico y la creencia en hechos sin fundamento Esto puede hacer que se tomen decisiones erróneas en torno a la salud, como rechazar las vacunas o pensar que el VIH es contagioso en todos los niveles. Un ejemplo crítico ha sido el del Estado mexicano que creyó y compró los detectores moleculares GT200 utilizados en la lucha contra el narco. (ver el siguiente link: https://bit.ly/2ODKDj3). Bibliografía Divulgación De Régules, Sergio, “Cháchara cuántica y física cuántica”, ¿Cómo ves?, UNAM, No. 85, 2005 1 Hacyan, Shahen, Mecánica cuántica para principiantes, FCE, La ciencia para todos, México, 2016 2 Lovett Cline, Los creadores de la nueva física, FCE, Breviarios, México, 1973 3 Paz, Juan Pablo, La física cuántica. Todo sobre la teoría capaz de explicar por qué los gatos pueden estar vivos y muertos a la vez, Siglo XXI, Buenos Aires, 2017 Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 11 https://bit.ly/2ODKDj3 4 Rojo, Alberto, Borges y la física cuántica, Siglo XXI, Buenos Aires, 2014 Todos los meses en la revista ¿Cómo ves? El divulgador de la ciencia Luis Javier Plata Rosas escribe una sección titulada ¿Será? donde toca diferentes temas de pseudociencias. Muy recomendable. Recomiendo las lecturas breves del divulgador científico Martín Bonfil en su columna semanal llamada “La ciencia por gusto” donde habla de varios temas relacionados con la ciencia y la pseudociencia. Aquí dejo el link con la etiqueta de sus publicaciones relacionadas con la pseudociencia. https://lacienciaporgusto.blogspot.com/search/label/seudocencia Especializada 5 Aspect, Alain, Jean Dalibard y Gérard Roger, Experimental test of Bell’s inequalities using time- varying analyzers, Physical Review Letters, 49: 1804-1807, 1982 6 Bunge, Mario, Las pseudociencias, ¡Vaya timo!, Laetolli, Buenos Aires, 2010 7 Einstein, Albert, Podolsky, Boris y Nathan, Rose, “Can Quantum Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?”, Physical Review, 47, 777, 1935 8 Peña, Luis de la, Introducción a la mecánica cuántica, FCE, UNAM, México, 3° ed, 2006 9 Wenjamin Rosenfeld, Daniel Burchardt, Robert Garthof, Kai Redeker, Norbert Ortegel, Markus Rau, and Harald Weinfurter, “Event-Ready Bell Test Using Entangled Atoms Simultaneously Closing Detection and Locality Loopholes” Physical Review Letters. 119, 010402 – Published July 2017. Imagen de portada: “La sanación cuántica” Técnica de sanación muy completa y efectiva, reza la página. Imagen tomada de: http://www.anabelenpangea.com/sanacion-cuantica/ Youtube: Video del físico y divulgador científico José Luis Crespo: ¿Tenemosque ir a la guerra? https://www.youtube.com/watch?v=LbEH-b2LtIQ Los abusos de la teoría cuántica / CIENCIORAMA 12 https://www.youtube.com/watch?v=LbEH-b2LtIQ https://lacienciaporgusto.blogspot.com/search/label/seudocencia http://www.anabelenpangea.com/sanacion-cuantica/
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