Los peces solubles

(Texto tomado de "EL CÁNTICO DE LA CUÁNTICA" de Sven Ortoli y Jean-Pierre Pharabod)

Un pez se mueve en una charca tan barrosa que en modo alguno es posible verlo. Un pescador prueba suerte y al cabo de cierto tiempo el pez muerde la carnada. El pescador alza la caña y ve al pez suspendido en el extremo del hilo y piensa lógicamente que antes el pez se movía por la charca en busca de alimento. Nunca se le ocurrirá pensar que antes de morder la carnada el pez no era más que una especie de potencialidad de pez que ocupara toda la charca.

Supongamos ahora que la charca esté representada por una caja absolutamente vacía con la excepción de un solitario electrón que sería el pez (también podría considerarse un protón o hasta un átomo). El dispositivo de pesca (caña, línea, anzuelo) simboliza una sonda introducida, en la caja, sonda que de una manera u otra puede entrar en interacción con el electrón y producir entonces una señal visible para el observador. Cuando aparezca la señal, un observador llegará a la conclusión de que el electrón encontró la sonda y de que antes se movía en el interior de la caja. Y se equivocará. Antes de entrar en interacción, el electrón ocupaba toda la caja con una probabilidad más o menos grande de ser detectado en esté o en aquel lugar. Es como si antes de morder la carnada el pez ocupara toda la charca, con lugares en los que estuviera más diluido y otros lugares en los que estuviera más concentrado. Semejante pez "cuántico", que sólo se hace concreto cuando es pescado, no corresponde a nada de lo que estamos acostumbrados a observar.

Pero, ¿cómo podemos estar seguros de que el electrón se comporta como el pez "cuántico" aquí imaginado? La respuesta no es evidente y la certeza sólo se adquirió (gracias a un subterfugio que luego examinaremos) en 1982, más de cincuenta años después del nacimiento de la física cuántica. Verdad es que el formalismo matemático de la nueva física implicaba esta imagen surrealista de un "pez soluble" (André Bretón, 1924), pero ciertos físicos, en particular Einstein, pensaban que otro formalismo, más de conformidad con nuestros hábitos de pensamiento, habría podido dar los mismos resultados experimentales y por lo tanto alcanzar el mismo éxito que la física cuántica. Llevó muchos decenios la concepción y luego la realización de una experiencia que permitió invalidar definitivamente las esperanzas de Einstein. Sin embargo, el debate no ha terminado aún. Son posibles diferentes interpretaciones de la física cuántica, y entre los físicos se formaron clanes. Si esquematizamos mucho y si dejamos de lado las sutilezas de la jerga filosófica, podemos decir que los dos clanes principales son los "materialistas cuánticos" y los "idealistas cuánticos". El problema que los separa es el del momento en que el pez cuántico se hace concreto: ¿cuando muerde el anzuelo? ¿cuando se lo ve?

Para los materialistas, el pez se hace concreto cuando muerde el anzuelo (cuando el electrón entra en interacción con la sonda). Para los idealistas, el pez se hace concreto en el momento en que el pescador lo ve después de haberlo sacado del agua (en el momento en el que el observador ve la señal): en efecto, en ese instante, el pescador/observador adquiere conciencia de la existencia real del pez, de modo que aquí interviene su espíritu, y, según los idealistas, esa intervención es lo que precisamente hace pasar al pez de una existencia potencial a una existencia concreta. Apresurémonos a declarar que los sostenedores del idealismo están en gran minoría.

Por otro lado, por más que los idealistas dispongan de argumentos inquietantes, el sentido común (que a veces ciertamente ha faltado) milita en favor del materialismo. Particularmente el hecho de que la señal pueda registrarse automáticamente (en ausencia de todo observador) y pueda examinársela mucho después, obliga a los idealistas a realizar sorprendentes acrobacias mentales. Sin embargo no se ha realizado todavía una experiencia que permita decidir categóricamente y sin equívocos entre las dos interpretaciones.

Ahora bien, ¿qué ocurre si el pescador vuelve a arrojar el pez en la charca inmediatamente después de haberlo sacado del agua? El pez vuelve a disolverse en el agua esperando a que se lo pesque otra vez.

Describamos ahora otra experiencia. Alguien se ha comido el pescado único de la charca y ya no se habla más de él. El pescador acaba de recoger dos pececillos en un arroyo próximo a la charca, los trasporta todavía vivos y los arroja en ella. ¿Qué habrá ahora en la charca? Una combinación monstruosa de dos peces solubles que no forman más que un solo ser innominable. 

El hecho de que dos entidades cuánticas que han entrado en interacción se combinen para formar una sola entidad conduce, directa o indirectamente, a las dos grandes paradojas de la física cuántica, expuestas en 1935 a fin de poner de manifiesto los problemas planteados por la nueva física. La primera paradoja fue expuesta por Einstein y dos de sus colegas, la segunda por Schrodinger. 

La primera es conocida como "paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen" o "paradoja EPR". Las experiencias realizadas sobre esta paradoja condujeron a poner en tela de juicio la objetividad de la existencia del espacio (o del flujo del tiempo). Es pues mucho más radical que la teoría de la relatividad que se limitaba a combinar el espacio y el tiempo. 

En cuanto a la segunda paradoja, la "paradoja del gato de Schródinger", es la ilustración del debate entre idealistas y materialistas que ha permanecido solamente en el estadio de la discusión teórica.  

Nos ocuparemos de la paradoja EPR a partir del párrafo siguiente, pues dicha paradoja deriva directamente de la combinación de entidades cuánticas que entran en interacción. 

Paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen: 

El pescador acompañado por su hijo acaba de apresar otra vez dos pececillos en un arroyo y los lanza aún vivos en una charca bastante especial. En efecto, esa charca se encuentra situada en un montículo y en su fondo presenta dos desagües que conducen el agua hasta dos pequeñas charcas vacías situadas más abajo; esos conductos de desagüe están cerrados cada uno por una pequeña esclusa.

El pescador arroja los dos pececillos al agua; éstos inmediatamente se disuelven en una extraña combinación de dos peces solubles. Luego el pescador y su hijo alzan cada una de las esclusas. El agua corre hacia las dos pequeñas charcas y por último cada una de esas pequeñas charcas habrá de contener un pez soluble cuando en la charca principal ya no haya ni agua ni peces (en realidad, los dos peces continúan formando un solo ser, es decir, están unidos por un lazo misterioso "fuera del espacio" que nosotros evidentemente no podemos representar; en rigor de verdad, sería mejor decir que cada charca contiene una parte de la combinación de los dos peces solubles).

El pescador lanza su línea de pesca en la pequeña charca de la derecha, en tanto que su hijo sin hacer nada se tiende en el suelo cerca de la charca de la izquierda. Pero cuando el pez de la charca de la derecha muerde el anzuelo y es sacado del agua, inmediatamente el pez de la charca de la izquierda salta también del agua y es proyectado junto al hijo del pescador que no tiene más que recogerlo en la hierba.

Esta es la célebre experiencia de Aspect, realizada, no con peces, sino con fotones, es decir, corpúsculos de luz. Otros hombres de ciencia llevaron a cabo la misma experiencia con protones, es decir, núcleos de átomos de hidrógeno. ¡Y dio resultado!

Fueron precisamente la experiencia de Aspect y otras experiencias análogas las que establecieron definitivamente que las entidades cuánticas se comportan como nuestros peces solubles y no como objetos normales. Y además, fueron esas experiencias las que llevaron a los físicos a reconsiderar todo el concepto de ESPACIO.