Siete breves lecciones de física

Una gota de lluvia contiene información sobre la presencia de una nube en el cielo; un rayo de luz contiene información sobre el color de la sustancia de la que proviene; un reloj tiene información sobre la hora del día; el viento transmite información sobre una tormenta cercana; un virus del resfriado tiene información sobre la vulnerabilidad de mi nariz; el ADN de nuestras células contiene toda la información sobre nuestro código genético, que hace que me parezca a mi padre, y mi cerebro bulle de información acumulada durante mi experiencia. La materia prima de nuestros pensamientos está constituida por una riquísima información recogida, intercambiada, acumulada y constantemente elaborada.

Tenemos cien mil millones de neuronas en nuestro cerebro, tantas como las estrellas de una galaxia, y un número todavía más astronómico de uniones y combinaciones en las que éstas pueden encontrarse. De todo eso no somos conscientes. «Nosotros» somos el proceso formado por esta complejidad, no ese poco del que somos conscientes.

figura que sigue no es un dibujo: es una fotografía tomada por el telescopio orbital Hubble, que muestra una imagen del cielo más profundo que alcanzamos a ver con el más potente de nuestros telescopios: a simple vista sería un minúsculo trocito de cielo negrísimo. En el telescopio, aparece como una superficie salpicada de galaxias lejanísimas. Cada punto negro de la imagen es una galaxia con cien mil millones de soles parecidos al nuestro. Desde hace unos pocos años hemos visto que la mayoría de estos soles tienen planetas alrededor. Existen, pues, en el universo millones de millones de millones de planetas como la Tierra.

Esta lección está hecha sobre todo de sencillos dibujos. El motivo es que la ciencia, antes de estar constituida por experimentos, mediciones, matemáticas, deducciones rigurosas, lo está, sobre todo, por visiones. La ciencia es, ante todo, una actividad visionaria. El pensamiento científico se nutre de la capacidad de «ver» las cosas de manera distinta de como las veíamos antes. Sin grandes pretensiones, quiero intentar ofrecer una muestra de este viaje entre visiones.

Cuando muere Einstein, Bohr, su gran rival, tiene palabras de conmovedora admiración hacia él. Cuando, pocos años después, muere Bohr, alguien hace una fotografía de la pizarra en su estudio: hay un dibujo. Representa la «caja llena de luz» del experimento mental de Einstein. Hasta el final, el deseo de confrontarse y entender más. Hasta el final, la duda.

Einstein no quiso ceder sobre el aspecto que para él era clave: que existía una realidad objetiva independiente de quién interaccione con quién. Por su parte, Bohr no quiso ceder con respecto a la validez de la forma profundamente novedosa en que la nueva teoría conceptualizaba lo real. Al final, Einstein aceptó que la teoría era un gigantesco paso adelante en la comprensión del mundo, pero siguió convencido de que las cosas no podían ser tan extrañas, y que detrás tenía que haber una explicación más razonable.
Ha transcurrido un siglo, y nos encontramos en el mismo punto. Las ecuaciones de la mecánica cuántica y sus consecuencias son utilizadas diariamente por físicos, ingenieros, químicos y biólogos, en los ámbitos más diversos. Son extremadamente útiles para toda la tecnología contemporánea. Sin la mecánica cuántica no existirían los transistores. Y, sin embargo, siguen siendo un misterio: no describen qué ocurre en un sistema físico, sino sólo cómo un sistema físico es percibido por otro sistema físico. ¿Y eso qué significa? ¿Significa que la realidad esencial de un sistema es indescriptible? ¿Significa sólo que falta una parte de la historia? ¿O significa, como me parece a mí, que debemos aceptar la idea de que la realidad sólo es interacción?

Los jóvenes leones del grupo de Copenhague estaban consternados: pero ¿cómo?, ¿precisamente Einstein? ¿Su padre espiritual, el hombre que había tenido el coraje de pensar lo impensable, ahora se echaba atrás y se asustaba ante aquel nuevo salto hacia lo desconocido que él mismo había provocado? ¿Precisamente Einstein, que nos había enseñado que el tiempo no es universal y el espacio se curva, precisamente él decía ahora que el mundo no puede ser tan extraño?

En la mecánica cuántica ningún objeto tiene una posición definida, salvo cuando tropieza contra alguna otra cosa. Para describirlo a mitad de vuelo entre una interacción y otra, se utiliza una abstrusa función matemática que no habita en el espacio real, sino en abstractos espacios matemáticos.
Pero aún hay más: esos saltos con los que todo objeto pasa de una interacción a otra no se producen de un modo previsible, sino mayoritariamente al azar. No es posible prever dónde aparecerá de nuevo un electrón, sino únicamente calcular la probabilidad de que aparezca aquí o allá. La probabilidad asoma la cabeza en el corazón de la física, allí donde parecía que todo estaba regulado por leyes precisas, unívocas e inderogables.

Pero aún hay más: esos saltos con los que todo objeto pasa de una interacción a otra no se producen de un modo previsible, sino mayoritariamente al azar. No es posible prever dónde aparecerá de nuevo un electrón, sino únicamente calcular la probabilidad de que aparezca aquí o allá. La probabilidad asoma la cabeza en el corazón de la física, allí donde parecía que todo estaba regulado por leyes precisas, unívocas e inderogables.

Quien primero escriba las ecuaciones de la nueva teoría será un jovencísimo genio alemán, Werner Heisenberg, basándose en unas ideas que producen vértigo.
Heisenberg imagina que los electrones no existen siempre: existen sólo cuando alguien los mira o, mejor dicho, cuando interaccionan con alguna otra cosa. Se materializan en un lugar, con una probabilidad calculable, cuando chocan contra alguna otra cosa. Los «saltos cuánticos» de una órbita a otra constituyen su única forma de ser reales: un electrón es un conjunto de saltos de una interacción a otra. Cuando nadie lo perturba, no está en ningún lugar concreto. No está en un lugar.
Es como si Dios no hubiera dibujado la realidad con un trazo firme, y se hubiera limitado a una leve línea de puntos.
En la mecánica cuántica ningún objeto tiene una posición definida, salvo cuando tropieza contra alguna otra cosa. Para describirlo a mitad de vuelo entre una interacción y otra, se utiliza una abstrusa función matemática que no habita en el espacio real, sino en abstractos espacios matemáticos.