Víctor Gómez Pin
Vengo en estas columnas reivindicando el peso filosófico de ciertas disciplinas científicas contemporáneas. Defiendo la tesis de que las consecuencias de conjeturas que se vieron confirmadas experimentalmente nos reconducen a la situación en la cual se vieron ya los primeros físicos griegos (que en un sentido concreto de la palabra física pueden ser considerados simplemente como los primeros físicos), a quienes las aporías provocadas por sus propias interrogaciones de partida, abocaron a esa interrogación de orden diferente que designa para nosotros la palabra filosofía. Como paradigma de este nuevo deslizamiento de la ciencia a la filosofía que se da en nuestro tiempo he enfatizado la auténtica conmoción que para nuestra representación de la naturaleza supone la física cuántica.
¿Qué ocurre pues concretamente con esta disciplina? Los que escriben sobre los aspectos problemáticos de la misma se sienten muy a menudo obligados a precisar que no se trata de ciencia ficción. Al respecto evoco un ejemplo que exige una noción técnica, añadida en nota (1).
Sea un fotón A con una bien determinada polarización, horizontal (H) para el caso, y un fotón C espacialmente alejado de A. Si se dan determinadas circunstancias, la polarización del fotón A puede ser tele-portada al fotón C sin que se dé el paso por los lugares intermedios que caracterizan al transporte ordinario. La persona que escucha tal cosa de fuente autorizada puede llegar a pensar que se habla de un salto sin contigüidad de materia o de energía, lo cual en efecto constituiría un milagro.
Tratándose de transporte de materia y energía no hay excepción a la regla: Una onda (desplazamiento de energía) es al respecto tan obediente como un electrón o una piedra: para cubrir un trayecto hay antes que cubrir la mitad…y la mitad de la mitad, lo cual (dejando ahora de lado la paradoja de Zenón) desde luego exige tiempo, como mínimo el tiempo necesario para que la luz supere la distancia.
Si la primera exigencia marca a toda física desde los griegos, la segunda marca a toda física desde la relatividad restringida. La novedad al respecto que supone la física cuántica es el hecho de que efectivamente hay transporte sin mediación por la ley de contigüidad, pero no se trata de transporte de una entidad física, sino del estado de una entidad física en relación a determinado observable, lo cual es ya algo enorme. Pues el observable polarización es a todos los efectos una determinación clave para el fotón (como el observable spin lo es para el electrón) y en consecuencia el hecho de traspasarla a un fotón alejado supone una suerte de alienación, es decir perderla como determinación propia. El entero proceso exige un protocolo sólo aplicable en circunstancias concretas, que sitúo en nota (2) .
De la nota se desprende que el tele- transporte de estados cuánticos no es un tele- transporte de materia o de energía. Y sin embargo…
Es mucho que se traspase sin ley de contigüidad ni sumisión al tiempo ni a la ley de la velocidad de la luz como límite. La información realmente útil exige subordinarse a lo que la física clásica autoriza, pero tal utilidad tiene soporte en una base que la trasciende. Si el fotón C no hubiera alcanzado una de las polarizaciones correlativas de los estados de Bell, no habría posibilidad de realizar la transformación unitaria que efectivamente otorga a C el estado exacto que tenía A. En suma:
La mecánica cuántica está en condiciones de sostener que, dada una partícula (en principio cualquiera aunque el experimento sólo se haya realizado con fotones) que tiene un rasgo característico de su entidad (no es lo mismo un fotón con polarización H que un fotón con polarización ortogonal V), es posible traspasar tal rasgo a otro fotón alejado del primero espacialmente (en el sentido de la relatividad restringida).
Pasmoso asunto desde luego, que dejaría estupefacto a Aristóteles, como dejaría estupefacto a sus predecesores jónicos y a sus detractores, desde Galileo a Einstein.
(1) Recordemos que la luz consiste en un campo electro-magnético que puede oscilar en cualquier dirección perpendicular a la de desplazamiento. La dirección según la cual oscila la vertiente eléctrica del campo es llamada dirección de polarización. Un haz de luz no tiene de entrada una polarización bien definida, dispersión por la cual se habla de luz no polarizada. Sin embargo, cuando esta luz dispersa incide sobre cierto material con una determinada estructura cristalina (usado por ejemplo en gafas de sol) se da el fenómeno siguiente: aproximadamente la mitad de la luz es absorbida y la otra mitad es trasmitida…ahora ya dotada de idéntica polarización. Este material que juega así el papel de filtro, denomina polarizador, tiene un eje preferente que coincide con la dirección de polarización. Es de notar que el polarizador no constituye un simple detector de una propiedad objetiva que la luz ya poseería, sino de alguna manera un forjador de tal propiedad. Veremos en su momento la importancia de este hecho.
Consideremos la parte del haz de luz que ha pasado y que ahora coincide en polarización, y sometámosla a la acción de un segundo polarizador. Ocurre lo siguiente: si el eje preferente de este segundo polarizador coincide en dirección con el del primero, toda la luz será de nuevo trasmitida; si el segundo polarizador es girado 90 grados, entonces nada de luz pasa (toda es absorbida); si el giro es de 60 grados pasará una cuarta parte de la luz; si es de 30 grados, tres cuartas partes… En general para un determinado ángulo a respecto a la orientación del primer polarizador, la proporción de luz transmitida por el segundo polarizador será cos2 de a, y la absorbida sen2 de a. Desde el artículo de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico, por el cual Einstein obtuvo el premio Nobel, sabemos que la luz no siempre se comporta como una onda, sino que a veces lo hace como un conjunto de partículas llamadas fotones. Una luz tenue está constituida por pocos fotones, eventualmente uno sólo, y una luz fuerte por gran número de los mismos. Pues bien:
¿Cómo interpretamos el señalado efecto de polarización si la luz no polarizada incidente en el primer filtro es un conjunto de fotones? Pues simplemente diciendo que la mitad de los fotones ha pasado, quedando ahora polarizados idénticamente, mientras que la otra mitad ha sido absorbida por el material. Diremos asimismo que el número de fotones que pasará el segundo filtro dependerá de la orientación del mismo. Sea de nuevo a el ángulo de orientación del polarizador respecto al primero. Si consideramos cada fotón particular que ya ha pasado el anterior filtro, entonces la cifra antes avanzada (cos2 de a) significa ahora la probabilidad que un fotón individual tiene de pasar el segundo filtro y no como antes la proporción de luz ya polarizada que pasará.
(2)
a) El fotón C no tiene una polarización propia sino que está entrelazado a un fotón B en uno de los cuatro estados llamados de Bell.
b) Un observador que controla tanto A como B efectúa una medida de Bell que entrelaza a ambos.
c) Como resultado de tal entrelazamiento C pierde su entrelazamiento con B alcanzando en sustitución un estado de polarización relacionado con el que tenía A.
El término subrayado "relacionado", marca los límites del asunto por lo que a trascendencia se refiere. Pues resulta que el entrelazamiento entre A y B no es forzosamente único sino que puede venir dado por cada uno de los cuatro estados de Bell, que tienen correlación en un estado no entrelazado que es el que C recibe. Ahora bien: sólo uno de los cuatro correlativos corresponde a la originaria polarización de A. De ahí que el protocolo exija aun dos etapas:
d) El observador del resultado del entrelazamiento entre A y C lo comunica por algún medio clásico al observador de C.
e) El observador de C realiza lo que se llama una transformación unitaria, mediante la cual se garantiza que la traspasada polarización es ya exactamente la que tenía A.
Importantísima es aquí la precisión "por algún medio clásico", pues ello significa que la información útil para que el observador de C pueda completar el protocolo no trasciende la velocidad de la luz.
