Víctor Gómez Pin
Tras el recordatorio de un aspecto relativo a la polarización de fotones en la última columna, estamos ya en disposición de enfrentarnos a uno de esos momentos singulares en los que el vínculo entre un protocolo matemático y la solución de algo que presenta de entrada una dificultad meramente técnica viene a constituirse en variable fundamental a la hora de determinar aquello de que se ocupan los físicos, es decir en variante de peso para la metafísica. Me estoy refiriendo al tantas veces evocado lazo entre el teorema de Bell y el experimento de Aspect mediante el cual se cuestiona la localidad como principio regulador del orden natural. Seguimos pues con la polarización de fotones pero antes una precisión y una referencia historicista:
No "efecto mariposa".
En el uso convencional y no científico de la expresión, se identifica el efecto mariposa a las consecuencias mayores que puede generar una pequeña perturbación que acontece a gran distancia. Por interesante que este fenómeno sea nada tiene que ver con el fenómeno cuántico de la no localidad. Recuérdese que si el intervalo temporal que separa dos acontecimientos no es suficiente para que la luz cubra la distancia espacial que se da entre ellos entonces dichos acontecimientos son dichos tener separación espacial, de lo cual es un caso particular el de los acontecimientos que son simultáneos. Pues bien: es en este terreno de acontecimientos espacialmente separados que hay que buscar la no localidad, efectos de correlación o anticorrelación que no se explican por mediaciones de contigüidad. Nada pues que ver con la influencia que pueda llegar a tener en la lejanía el movimiento alado de una mariposa.
Arqueología del principio de contigüidad. La convicción de Einstein de la localidad, de la imposibilidad de mantener la racionalidad de las ideas de la física sin aceptar la subsistencia independiente de una entidad al menos que un lazo de contigüidad la vincule a otras entidades, tiene raíces tan antiguas como la convicción aristotélica del tópos, concebido como lazo de contigüidad envolvente entre entidades, lo que hace que en el mundo cabalmente físico no quepa el vacío ni la acción a distancia.
En un texto de la Física en el que responde a la pregunta relativa a qué distingue al matemático del físico, Aristóteles nos dice que el matemático especula con volúmenes, con superficies y con líneas que son indisociables del conjunto unificado de elementos de la definición que constituye la ousía y que, sin embargo, el matemático considera como si funcionaran por sí mismos. Pero al volumen se añade algo importantísimo: toda entidad tiene lugar, pues, al igual que en la mecánica clásica a la cantidad de movimientos se añade forzosamente la posición, para Aristóteles el lugar se añade, como trascendental de la objetividad, a la polaridad movimiento-reposo. Pero, ¿qué es el lugar? Aristóteles responde a esta pregunta considerando previamente tres conceptos fundamentales, que el pensador extrae de un análisis del lenguaje ordinario: Dos cosas son consecutivas si no existe entre ellas ninguna entidad de la especie de la primera o de la segunda. Dos cosas son contiguas si, además de ser consecutivas, están en contacto. De la contigüidad se pasa a la continuidad si esas dos cosas constituyen una sola, es decir, si la frontera que las separa es, de hecho, una mera separación de partes. En otras palabras: cuando la superficie de contacto no es más que una, la relación es de continuidad.
Teniendo en cuenta esto, se puede dar la definición aristotélica de tópos: el lugar de algo es la superficie del cuerpo que lo envuelve, es decir: el lugar es la superficie de aquello que está en relación de contacto con la propia superficie.
La reflexión sobre la physis se ha efectuado en base a la postulación – implícita o explícita- de este principio de contigüidad, que excluye entre otras cosas la idea de una acción a distancia. Es reivindicando a Aristóteles que se ha podido llegar a decir que una teoría no local no puede siquiera ser considerada científica strictu sensu, que sólo localmente cabe conocer y actuar. Y Einstein cuenta entre los pensadores a incluir en esta reivindicación. Volvamos ahora a los asuntos de polarización.
Fotón marcado por el comportamiento del otro.
Cuando átomos de calcio en estado de vapor son sometidos a determinada radiación láser, se percibe una fluorescencia. Esto se debe a que, tras un primer momento de excitación o incremento de energía, provocada por el láser, que aleja del núcleo a los electrones de cada átomo, estos retornan a su estado básico, pues el suplemento de energía adquirido se traduce en emisión de fotones, dos por cada átomo, que se separan en opuesta dirección.
Supongamos que el fotón de la derecha es en su desplazamiento sometido a la acción filtrante de un polarizador. Sea cual sea la dirección en la que se ha dispuesto el polarizador, tenemos cincuenta por ciento de probabilidades de que pase, de tal manera que si repetimos el procedimiento para un gran número de fotones emitidos, constataremos que la mitad acaba por pasar (en conformidad a lo antes dicho sobre el comportamiento de un haz de luz aun no polarizada )
El hecho de que la (comprobada experimentalmente ) probabilidad 1/2 de que un fotón pase o no pase, sea indiferente a la dirección del polarizador indica que, antes de ser sometido a la acción de este, el fotón no tenía una polarización bien determinada. En efecto: supongamos que la tenía coincidente con un determinado eje z, entonces si el polarizador tuviera también dirección z pasaría con total certeza, y si estuviera dispuesto en una dirección ortogonal a z, con la misma certeza no pasaría. Así pues el polarizador no constituye un simple medidor de propiedad objetiva sino de alguna manera un forjador de propiedades. Cabe decir que, antes de ser sometido al filtro, el fotón tenía una potencia de polarización que sólo por la acción efectiva del filtro se actualiza, (apreciación sin embargo que será matizada algo más adelante)
En cualquier caso, si tras haber dispuesto el polarizador en una determinada dirección, z por ejemplo, constatamos que efectivamente el fotón ha pasado, entonces podemos afirmar sin duda alguna que ahora sí tiene una polarización bien determinada, coincidente con la del eje del polarizador. Armados con tal conocimiento dirijamos la mirada al fotón de la izquierda. Pongamos el polarizador en la dirección z. El hecho de haber medido lo que acontece a la derecha no tiene porque influir en lo que acontece a la izquierda, así que a priori la probabilidad de de que el fotón pase es de cincuenta por ciento. Supongamos que efectivamente pasa y que, tras constatarlo, repetimos exactamente el experimento con otras parejas de fotones, siempre con los polarizadores dispuestos en la dirección z. Pues bien. Ocurre lo siguiente: cada vez que el fotón de la derecha pase, el de la izquierda pasa también, y si el primero no pasa (es absorbido) el segundo tampoco lo hará. Sorprendidos ante esta reiterada constatación, introduciremos un cambio consistente en mantener el polarizador de la derecha en la dirección z pero el de la izquierda en una dirección perpendicular a z. Pues bien, experimentando con gran cantidad de parejas de fotones constatamos que en estas condiciones ocurre lo siguiente:
Cada vez que el fotón de la derecha pasa, el de la izquierda no pasa; cada vez que el fotón de la derecha no pasa, el fotón de la izquierda sí pasa, es decir, surge del experimento con una polarización ortogonal a z. Dada la correlación, ello podría hacer pensar que de hecho el fotón de la derecha tenía ya antes de encontrar el filtro una polarización objetiva perpendicular a z, razón por la cual (al ponerle un polarizador z) no ha pasado. Mas hay una segunda interpretación que tiene muchas cartas a favor, a saber:
Cada fotón considerado en sí mismo carecería efectivamente de una polarización bien definida (y por eso considerado individualmente tanto puede pasar como no pasar, sea cual sea la dirección del polarizador), sin embargo la pareja que ambos forman sí tendría una polarización compartida. Complemento de la explicación es que incluso el hecho de no pasar pone de relieve en el fotón de la derecha su polarización por así decirlo frustrada que, al cambiar la dirección, sí se actualiza a la izquierda.
En fin, cabe aun otra hipótesis, quizás la primera que puede pasar por la cabeza, a saber que los fotones no están de verdad sometidos a la condición de localidad y que alguna fuerza, no misteriosa sino simplemente oculta a nuestra observación, alguna fuerza electromagnética o incluso gravitatoria está operando y modificando los resultados que se darían si hubiera efectivamente un comportamiento puramente local. En cualquier caso, para posicionarse ante esta hipótesis, digamos conservadora, útil sería lo siguiente:
a) Mostrar con rigor los resultados a los que habría de responder un comportamiento de indiscutible localidad. b) Determinar si las previsiones teóricas de la mecánica cuántica relativas a la polarización de fotones como los considerados… respetan o no estos resultados. c)Asegurarse al máximo de que ninguna variable física conocida perturba el experimento abriendo la posibilidad de que la no localidad se debe simplemente a que hay una influencia exterior convencional. d) Comprobar si en tal situación de pureza, los niveles de correlación o anti-correlación empíricamente constatados en el comportamiento de las parejas de fotones responden o no a las garantizadas condiciones de localidad o ausencia de influencia clásica.
Todo ello ciertamente más fácil de decir que de hace. La tarea teórica (puntos a y b) fue emprendida por el físico John Bell y sintetizada en el teorema que lleva su nombre, que desde hace medio siglo ha dado pie a una enorme masa de escritos y controversias. La tarea práctica fue emprendida por el físico Alain Aspect y colaboradores hace más de treinta años con un impactante resultado obtenido en 1982 que, por primera vez, vino a dar una cobertura experimental a lo que de otra forma podría haber permanecido en el registro, fascinante pero limitado, de las conjeturas muy probables.
