Víctor Gómez Pin
Obviamente, de entrada, Solvay 1927 es una reunión de gigantes de la física discutiendo sobre hipótesis de la disciplina. Pero para los intereses de estas reflexiones es tanto o más importante enfatizar el hecho de que el congreso no se clausuró con consenso alguno en relación a las implicaciones filosóficas de algunas de las tesis expuestas. Así la mecánica matricial de Heisenberg incluía un principio de incompatibilidad del cual se deriva el principio de incertidumbre (hoy casi popularizado precisamente porque se intuye que encierra algo profundamente chocante); además la interpretación probabilística de esa teoría por Max Born parecía sentenciar el determinismo…asuntos sobre los cuales se hacía difícil el consenso.
Einstein aceptará la operatividad de la regla de Born, pero diferirá de todos sus colegas en lo referente a la interpretación de la misma: a su juicio la regla no daba testimonio de lo impredecible de la naturaleza misma, sino del carácter cojo de la teoría cuántica. Heisenberg consideraba que cada uno de los dos aspectos de la representación cuántica (onda por un lado, partícula por el otro) además de incompatible con el otro era por sí mismo insuficiente para dar cuenta de la realidad física (1) . Einstein da un paso más: la insuficiencia reside en la teoría por entero y no en un aspecto parcial de la misma; algo en ella cojea. Asunto que se concretiza mayormente en otra discusión, de hecho estrechamente vinculada con la del peso que se da a la interpretación probabilística.
He venido sosteniendo en estas columnas que la convicción de que la naturaleza funciona en conformidad al principio de localidad no sólo constituye un pilar de la ciencia, sino que es también la base de nuestra relación con el entorno natural y hasta de los vínculos que, en su seno, mantenemos con nuestros congéneres: la naturaleza permite que dos entes con origen común, compartan rasgos aunque se hallen alejados, pero no posibilita que una acción local (es decir, no reductible a algún elemento causal en la común matriz) sobre uno de ellos… tenga efectos sobre el otro (2). Pues bien:
Es en Solvay dónde Einstein realiza el primer "experimento mental" (seguirán varios más) a fin de ilustrar la hipótesis de que si la mecánica cuántica fuera una teoría completa y perfectamente consistente habría que renunciar a sostener que la localidad es un principio rector de la naturaleza. … cosa a la que no está dispuesto (3).
Desde Solvay Einstein intentará salir del apuro en varios trabajos (4) y asimismo en su correspondencia, introduciendo la hipótesis que la función de onda se vería complementada por otras variables desconocidas u ocultas, las cuales garantizarían las previsiones cuánticas sin tener que recurrir a causalidad no local. Pero, como aquí hemos visto, gran parte de la reflexión filosófica a la que ha dado lugar la mecánica cuántica es consecuencia del descubrimiento de que la hipótesis de estas variables desconocidas no es realmente fructífera, pues no permite salvar las previsiones cuánticas(5).
Al principio de localidad se hallan vinculados los principios ontológicos fundamentales de los que aquí he venido ocupándome, por eso cabe decir que la localidad no muere sola, aunque a veces se haya intentando que así sea. El auténtico embolado que para la física contemporánea y la filosofía en ella sustentada supone la localidad queda reflejado paradigmáticamente en la teoría de físico David Bohm, en la cual se cuestionan las bases que desde von Neumann, en 1955, han regido la interpretación estándar de la teoría cuántica no relativista, procediendo a una extraordinaria restauración de principios …sin por ello conseguir recuperar la localidad(6).
Con independencia de las críticas hechas a la teoría de Bohm, entre otras la de introducir entidades cuya observación no está garantizada, el hecho de que no se consiga recuperar la localidad autoriza a preguntarse si lo que se rescata coincide efectivamente con lo que se había perdido, de ser cierto que los principios ontológicos clásicos no se hallan meramente yuxtapuestos, sino, de alguna manera, entrelazados, por lo cual el cuestionamiento total o parcial de uno de ellos afecta a todos los demás.
Tras ese coloquio de 2027 ha habido muchos otros en los que el problema ha retornado, alguno de ellos en el propio Solvay, sin ir más lejos en celebración del siglo en 2011, bajo el título "The theory of the quantum world". Han ocurrido cosas tan importantes como el experimento de Aspect mostrando efectivamente que los niveles de correlación previstas por la regla de Born se dan efectivamente y antes el teorema de Bell había ya demostrado que estos niveles trascienden los límites que permitiría una correlación sustentada en variables ocultas. Han surgido interpretaciones que intentan escapar a algunas de las consecuencias chocantes para la visión ortodoxa de la naturaleza, al precio a veces de violentar lo que solemos considerar el sentido común. Me he referido aquí a la teoría de los múltiples mundos y hubiera podido evocar varias otras. Pues bien, las discusiones que se mantienen en los diferentes foros siguen constituyendo un eco de las que enfrentaron en ese año de Solvay a Einstein y su amigo Niels Bohr que respondía con acuidad al experimento mental con el que Einstein mostraba su perplejidad ante el destino filosófico de la mecánica cuántica, de alguna manera su perplejidad ante el destino de su propia creatura.
(1) "The solution of the difficulty is that the two mental pictures which experiment lead us to form – the one of the particles, the other of the waves – are both incomplete and have only the validity of analogies which are accurate only in limiting cases. (Heisenberg, Quantum Theory, University of Chicago,1930)
(2) Para ilustrar la localidad sintetizaré en esta nota una columna anterior:
Por gemelos auténticos que dos hermanos J y L sean, si se encuentran en lugares alejados nadie espera que una acción física sobre J, tenga asimismo efectos inmediatos en L (las cosquillas en el uno no provocan la risa en el congénere, según el comentario socarrón de un cronista científico que aquí ya he evocado). Esto puede ser considerado como expresión del principio de la necesaria contigüidad o necesidad de pasar por las mediaciones para tener efecto en otro (empujar la mesa que empujará la silla contigua, cuya caída arrastrará a L). Cuando es considerado desde la perspectiva de L el principio posibilita un segundo enunciado: todo fenómeno físico que quepa observar en L es independiente de las observaciones que en paralelo puedan hacerse en J. Vinculado mayormente a la idea de localidad este segundo enunciado pone de relieve la independencia de quien se encuentra protegido por el hecho de tener un lugar propio
En términos ligeramente más técnicos. Sea un acontecimiento puntual o instantáneo A al que sigue tras un intervalo de tiempo T un segundo acontecimiento puntual, B que tiene lugar a una distancia D del primero.Sea I el intervalo de tiempo, que la luz tardaría en superar la distancia entre ambos acontecimientos. La relatividad restringida excluye que desde A hacia B algo pueda ser emitido a velocidad superior a la de la luz. En consecuencia, Si T es menor que I, es imposible que el acontecimiento A tenga una influencia en B.
Existe una versión restringida de este principio de contigüidad-localidad que dice así: aunque hubiera manera de ejercer una influencia en B desde A en las condiciones descritas, esta influencia no podría ser utilizada para enviar una señal. O dicho de otro modo: no podemos comunicar nada a velocidad superior a la velocidad de la luz. La terca constancia de esta versión restringida del principio tendrá enorme importancia a la hora de ponderar el grado de ruptura ontológica que suponen ciertos experimentos de la física contemporánea.
(3) El argumento es en esencia el siguiente: para hacer compatible las previsiones de la mecánica cuántica con el postulado de que una medición ha de dar como resultado un número real concreto y sólo uno, se hace imprescindible considerar que lo que ocurre en un lugar determinado x1 no tiene autonomía respecto a algo que ocurre fuera de su entorno local. En consecuencia un acontecimiento ejercería en un segundo acontecimiento una influencia que no cabría explicar por ninguna fuerza clásica O aun: el cumplimiento de las previsiones cuánticas exigiría (caso de que la mecánica cuántica fuera una teoría completa o suficiente en relación los fenómenos de los que trata) fallar al principio de localidad causal, luego a la localidad.
(4) Entre ellos el célebre EPR de 1935 iniciales de sus firmantes, Einstein Podolsky y Rosen.
(5) En el experimento mental de Einstein en Solvay se encierra potencialmente una segunda idea crítica que aparece con más claridad en trabajos ulteriores: la función de onda de la mecánica cuántica ni siquiera sería directo representante (de todas formas incompleto por exigir variables complementarias) de la realidad física sino tan sólo representante de nuestro conocimiento de la realidad física; tendría un estatuto meramente epistémico y no óntico. Al respecto, Harrigan, N, Spekkens R.W. "Einstein, incompletness, and the epistemic view of quantum states". Foundation. Phys 40 125-157 (2010).
(6) En la teoría de Bohm se logra que las partículas recuperen esa posición bien definida que les atribuía la física clásica, negando el carácter "completo" de la función de onda, la cual exige como complemento otras propiedades físicas. Se consigue recuperar un principio de discernimiento entre dos sistemas que comparten sin embargo la misma función de onda (son similares pero no idénticos, pues difieren en variables complementarias). Se consigue evitar la aparente aleatoriedad que supone el llamado colapso de la función de onda, haciendo que ésta evolucione siempre de manera determinista, en conformidad a la ecuación de Schrödinger. Se consigue, en fin, restaurar plenamente el determinismo haciendo que los elementos físicos complementarios también evolucionen de forma determinista…pero se acaba renunciando a salvar la localidad.
