Entrevista a Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas sobre Las ideas que cambiaron el mundo (y II)

Entrevista a Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas sobre Las ideas que cambiaron el mundo (y II)
“La ciencia nos hace seres más críticos y mejor informados y, por tanto, más libres”

DANIEL FARÍAS (Buenos Aires, 1965) es físico experimental, formado en la Universidad de Buenos Aires y en la Universidad Libre de Berlín, donde se doctoró en 1996. Desde 2007 es profesor titular en la Universidad Autónoma de Madrid, donde investiga en diversos temas de Física de la Materia Condensada. Ha publicado más de 100 artículos en las revistas científicas más prestigiosas, incluidas Science y Nature.
JUAN CARLOS CUEVAS (Medina del Campo, 1970), cursó sus estudios en Ciencias Físicas en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) donde se graduó en 1993 y se doctoró en 1999. Posteriormente, trabajó en el prestigioso Karlsruhe Institute of Technology (Alemania) durante siete años, donde dirigió su propio grupo de investigación. Desde 2007 es profesor titular en la UAM donde continúa su labor investigadora en diversos temas de Física de la Materia Condensada y Nanotecnología, en los que es un referente a nivel mundial. Ha publicado más de 120 artículos en las revistas científicas más prestigiosas, incluidas Science y Nature.  

Nos habíamos quedado aquí. Les pido un comentario de texto sobre una frase a veces usada en la cultura popular o en los ámbitos de la filosofía y las ciencias sociales: “Como demostró Einstein, todo es relativo. Por lo tanto, el conocimiento es relativo, la verdad es relativa, la moral también, etc”.  

Es cierto que relatividad a veces se malinterpreta como sinónimo de relativismo y se cita a Einstein para negar la existencia de una verdad objetiva o de valores morales. Esto ya ocurría en los tiempos de Einstein, y llegó a molestarle tanto que sugirió el cambio de nombre de su teoría por el de “teoría de los invariantes”, un nombre poco atractivo que nunca cuajó.

Es completamente falso que la relatividad nos diga que todo es relativo. De hecho, hay muchas cosas absolutas en la teoría de la relatividad. La relatividad nos dice que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores, que la velocidad de la luz es la misma para todos o que el concepto de espacio-tiempo también lo es. La relatividad también unificó conceptos como los de masa y energía o como el campo eléctrico y magnético. En definitiva, la relatividad nos habla de un montón de cuestiones absolutas y su verdadero poder reside en la capacidad de unificar conceptos que se creían independientes.

¿Se puede afirmar a día de hoy que la teoría de Einstein ha sido corroborada? ¿Cuáles serían los experimentos más decisivos que han jugado ese papel?  

La teoría de la relatividad es muy amplia y tiene muchas implicaciones, pero podemos afirmar que la mayor parte de sus predicciones han sido comprobadas experimentalmente. Por ejemplo, en el caso de la relatividad especial, esas predicciones son corroboradas a diario en millones de reacciones nucleares y de partículas que tienen lugar en reactores nucleares y aceleradores de partículas de todo el mundo. Con respecto a la relatividad general, la confirmación de las diversas predicciones ha ido llegando con cuenta gotas a lo largo de los últimos 100 años. Entre los experimentos más emblemáticos destacan: la medición de la desviación de la luz por acción de la gravedad (1919), la observación de la expansión del universo por Edwin Hubble (1929), la detección del corrimiento al rojo gravitacional (1960), la confirmación de la acción de la gravedad en la medición del tiempo (1971) o la existencia de ondas gravitacionales (2015).

Les pido casi un imposible: ¿pueden resumir en diez líneas, no más, lo esencial de la mecánica cuántica?  

La principal característica del mundo cuántico es la existencia de valores discretos para las propiedades físicas. Por ejemplo, si pensamos en el modelo planetario del átomo, los niveles de energía para un electrón son discretos, no continuos. Además, la cuántica es una teoría no-determinista, es decir, afirma que el estado actual de un sistema ya no determina el resultado de un evento; solo la probabilidad de que ocurra. Respecto a la nueva visión que nos da de la realidad externa, se puede resumir en estos dos puntos: 1. Las partículas cuánticas poseen propiedades indefinidas o borrosas mientras no se realiza una medición, es decir, adoptan propiedades bien definidas solo cuando son medidas. 2. En el mundo cuántico existe la acción a distancia instantánea, lo que se conoce como “no-localidad”. Esto es consecuencia del entrelazamiento, una propiedad cuántica que no tiene analogía en física clásica.  

Que no sea determinista, ¿implica que debemos abandonar el concepto de causalidad en este ámbito teórico?  

No, no realmente. Causalidad en el contexto de la física significa que los efectos no pueden preceder a las causas. Esto quiere decir, por ejemplo, que una madre no puede nacer antes que su hijo o un lector no puede leer esta entrevista antes de que usted la escriba. La mecánica cuántica sigue respetando la causalidad y, de hecho, toda teoría física seria ha de respetarla.  

¿Por qué es tan difícil comprender la mecánica cuántica? ¿Por qué son tantas sus interpretaciones?  

La principal dificultad se debe a que la cuántica describe el estado de un sistema mediante un objeto matemático conocido como “función de onda”, que contiene toda la información acerca de dicho sistema. Esto representa un cambio conceptual enorme: mientras que la física clásica describe un sistema especificando directamente las posiciones y velocidades de sus componentes, la cuántica los reemplaza por un objeto matemático complejo, proporcionando una descripción indirecta del sistema. Ahora bien, la función de onda no se puede medir en un experimento. Desde un punto de vista formal, esto supone una gran diferencia entre la física clásica y la mecánica cuántica, y es en gran medida una de las principales causas del carácter no intuitivo de esta última.

En cuanto a las interpretaciones, su origen está en el llamado “problema de la medición”. El formalismo cuántico nos dice que un sistema se encuentra en una superposición de estados (los resultados posibles de un experimento) hasta que se realiza el proceso de medición, mediante el cual el sistema adoptará uno de los estados posibles. Al medir, en cierta forma se “obliga” al sistema a definir instantáneamente su estado. Cómo ocurre esto es el principal problema conceptual de la mecánica cuántica. Este problema se ve claramente en la paradoja del gato de Schrödinger. La cuántica divide al mundo entre objetos microscópicos (con propiedades indefinidas) y macroscópicos (con propiedades bien definidas), aunque no aclara en qué punto se encuentra la división.

En un determinado momento citan ustedes a Borges, ¿qué tiene que ver el poeta argentino con la teoría de Heisenberg y Schrödinger?  

En la llamada “interpretación de los muchos mundos” de la cuántica, propuesta por Everett en 1957, se postula la existencia de varios mundos paralelos para librarse del problema de la medición. En cada uno de estos universos paralelos, habría diferentes “yo”, cada uno de los cuales será consciente de un solo resultado. Avisamos de paso que la mayoría de físicos no se toma en serio esta interpretación, que entre otras cosas no es falsable (en el sentido de Popper), o sea, no es científica. La idea de una continua bifurcación en el tiempo de la realidad es el tema central de un célebre cuento de Borges, “El jardín de senderos que se bifurcan”, publicado muchos años antes de que Everett formulara su interpretación. ¡Parece que algunos físicos no leen a Borges!

 Niels Bohr

Me voy un poco de tema. ¿Colaboró Heisenberg con los nazis en su opinión? ¿Por convencimiento? ¿No le quedó otra?  

El papel de Heisenberg en el proyecto nuclear alemán sigue siendo tema de debate entre los especialistas. Lo cierto es que permaneció durante la segunda guerra mundial en Alemania, donde estuvo a cargo de dicho proyecto, algo que es muy poco conocido incluso entre los físicos profesionales. Es difícil entender los motivos que pudieron llevar a Heisenberg a trabajar en este proyecto. Si bien nunca fue miembro del partido nazi, Heisenberg trabajó durante años a las órdenes del Tercer Reich sin oponerse nunca a nada. Creemos que Heisenberg representa un muy buen ejemplo de cómo no hay que comportarse en circunstancias similares. En este sentido, quizás su caso pueda servir para replantear la manera en que formamos a nuestros estudiantes de física.

¿Se les forma mal? ¿Cómo debería formárseles en ese caso?  

Los estudiantes de ciencias no reciben ningún tipo de formación ética en la universidad y cada vez menos en la educación secundaria. Esto es un grave error ya que, como hemos dicho antes, la ciencia encierra un gran poder, también para hacer el mal. El caso Heisenberg, por ejemplo, no se menciona en ningún libro de texto de mecánica cuántica; aunque sus motivos pueden ser tema de debate, hay hechos concretos que están fuera de toda duda. Ya hemos mencionado alguno de los retos futuros a los que se van a tener que enfrentar las nuevas generaciones de científicos. Por esta razón, debemos anticiparnos y asegurarnos de que tienen la formación necesaria para abordar esos retos y tomar las decisiones correctas ante tales desafíos. En definitiva, la ética debe ser una parte integral de la formación de cualquier ciudadano, y los científicos no pueden ni deben ser una excepción.