Hans Busstra, MA| 

Cuando reservé un Airbnb en Viena no había pensado en su posición exacta, pero durante mi estancia descubrí que estaba situado justo debajo del haz de fotones entrelazados que el laboratorio de Anton Zeilinger, premio Nobel de Física de 2022, lanza hacia un telescopio situado en una ladera a 10 kilómetros de la ciudad. En lo que se denominan pruebas de desigualdad de Bell, Zeilinger y su equipo han demostrado definitivamente que, en un nivel fundamental, nuestro universo no es local: medir el estado de una partícula determinará instantáneamente el estado de la otra, sin importar lo lejos que estén. El trabajo de Zeilinger forma parte de lo que podría llamarse una nueva disciplina prometedora en física: la «metafísica experimental».

La mayoría de los físicos tienden a considerar “pequeñas” las profundas implicaciones de la mecánica cuántica: la teoría cuántica, aunque tremendamente precisa a la hora de predecir el mundo microscópico, se desmorona cuando nos alejamos. Por eso, en realidad no tenemos que preocuparnos por cuestiones filosóficas como el gato de Schrödinger o la inquietud de Einstein con el problema de la medición en mecánica cuántica cuando dijo: “Me gusta pensar que la luna está ahí aunque no la esté mirando”.

Mientras tanto, no encontrará muchos físicos que argumenten contra Einstein diciendo que la mecánica cuántica no es inquietante y que no creó una grieta metafísica en nuestra visión del mundo newtoniana. Las partículas individuales no se comportan como pequeñas bolas de billar predecibles como solíamos pensar, sino que muestran un comportamiento ondulatorio y su trayectoria individual no se puede predecir de manera determinista. Lo que es más inquietante es que, desde la mecánica cuántica, ya no podemos pensar en nosotros mismos como observadores en el sentido clásico. Las mediciones influyen en los resultados o tal vez incluso los «crean». Teniendo en cuenta todo esto, la pregunta es si reflexionar sobre la metafísica es productivo para los físicos. ¿Reflexionar sobre la metafísica nos permite construir computadoras o bombas?

Después de la Segunda Guerra Mundial, la mentalidad de «cállate y calcula» se convirtió en la norma en la mayoría de los departamentos de física. Se hizo tanto trabajo para aplicar la mecánica cuántica a todas las diferentes ramas de la física y la química que se destinaron fondos para desarrollar tecnología con mecánica cuántica.

«Cállate y calcula» se conoce hoy en día con el nombre más amigable de FAPP, acrónimo de «For All Practical Purposes» (Para todos los propósitos prácticos). Si el físico John Wheeler tenía razón filosóficamente cuando dijo que el «cristal» entre nosotros, los observadores, y un mundo exterior supuestamente objetivo se había roto, las grietas en el cristal se pueden pegar con una actitud FAPP. Los objetos macroscópicos nunca están perfectamente aislados de su entorno, como lo están las partículas en los experimentos de doble rendija. Por lo tanto, la Luna no está en una superposición con nosotros. Incluso cuando nadie la está mirando, la interacción gravitatoria con la Tierra, que causa mareas en el océano, cuenta como una «medición» en curso. Así que, para todos los propósitos prácticos, podemos suponer que los objetos macroscópicos siempre están siendo «observados».

Aunque una mentalidad FAPP parece razonable para la física cotidiana, cabe preguntarse si conducirá a innovaciones fundamentales reales en física. El historiador y físico David Kaiser ha argumentado de manera convincente que, si no fuera por el problema filosófico de John Stuart Bell con la mecánica cuántica, no habríamos tenido la teoría de la información cuántica ni las computadoras cuánticas, tal vez el mayor avance tecnológico que la teoría tiene para ofrecer hasta ahora.

En una época en la que predominaba la mentalidad de «cállate y calcula», Bell escribió su famoso artículo » Sobre la paradoja de Einstein, Podolski y Rosen «, en el que hizo comprobable una preocupación metafísica sobre Einstein, planteada en el llamado artículo EPR de 1935. Curiosamente, el artículo de Bell se escribió fuera del ámbito académico durante un año sabático de su trabajo en el CERN, y pasarían más de cinco años antes de que la comunidad de físicos se diera cuenta de su importancia.

En el artículo de EPR , en el que se basó Bell, se argumentó que la teoría cuántica no podía ser una descripción completa del mundo, porque si lo fuera , implicaría “ spukhafte Fernwirkung ”, es decir, una acción fantasmal a distancia. En cambio, Einstein supuso que tendrían que existir las llamadas variables locales ocultas , causas ocultas que la teoría cuántica aún no había descrito, que explicarían el “efecto fantasmal” como un mero reflejo de la incompletitud de la mecánica cuántica. En pocas palabras: las partículas entrelazadas en otros extremos del universo tenían que haber llegado a algún “acuerdo” en su pasado (a través de una variable local oculta) que explicaría por qué se correlacionan tan perfectamente cuando se las mide a grandes distancias.

Si miramos atrás, lo interesante es que fue la metafísica la que llevó a Einstein a escribir el artículo EPR : “No puedo creer seriamente en ello [es decir, en la completitud de la teoría cuántica] porque la teoría no puede reconciliarse con la idea de que la física debería representar una realidad en el tiempo y el espacio…”. El “debería ” en esta oración es revelador, porque revela la metafísica de Einstein de una “realidad en el tiempo y el espacio”, donde “en el tiempo y el espacio” también puede describirse como una metafísica de “localidad”.

La genialidad de John Stuart Bell fue que hizo que las afirmaciones del artículo de Einstein sobre la EPR fueran empíricamente comprobables al calcularlas matemáticamente. Si, como sostuvo Einstein, las variables ocultas gobernaban el comportamiento cuántico mientras se atenían a la localidad, las correlaciones estadísticas entre partículas entrelazadas respetarían un cierto máximo (llamado «desigualdad de Bell»), mientras que la teoría cuántica predecía que este máximo sería violado. Al calcular esto matemáticamente, Bell allanó el camino para poner a prueba la «acción fantasmal a distancia». Y Einstein se equivocó.

El trabajo de Bell inspiró a los experimentalistas a descartar decisivamente las variables ocultas locales que Einstein infirió. En 1972, John Clauser realizó la primera prueba de desigualdad de Bell, que mostró correlaciones «demasiado altas» entre partículas separadas a grandes distancias. En 1982, Alain Aspect cerró lagunas en los experimentos anteriores y, en 2001, Anton Zeilinger realizó una prueba de Bell a una distancia de 10 km. Estos tres experimentalistas recibieron el Premio Nobel en 2022 por sus contribuciones pioneras al entrelazamiento cuántico y la no localidad.

Durante una conferencia que celebraba el 60 aniversario del artículo de Bell y los 20 años del IQOQI, el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica que Zeilinger cofundó, visité Viena para ver cuál es el debate metafísico actual entre los físicos. Lo primero que noté en Viena fue que, en los fundamentos de la física, los físicos no mencionan el FAPP. A todos los efectos prácticos, sería una locura pensar en experimentos mentales cuánticos con observadores humanos en superposición, algo casi completamente imposible de lograr, pero en esta conferencia tales escenarios fueron exactamente el núcleo de lo que se presentó y se discutió. En la conferencia, el Premio anual Paul Ehrenfest para los artículos más importantes sobre los fundamentos de la física fue otorgado a tres físicos que pueden pasar como metafísicos experimentales : Caslav Brukner, Eric Cavalcanti y Renato Renner.

Al igual que John Stuart Bell, se les ocurre lo que se llama «teoremas de no-go», un tipo de prueba que demuestra que un determinado conjunto de suposiciones no pueden ser todas verdaderas. El artículo de Bell era un teorema de no-go que demostraba que, bajo la teoría cuántica, no se puede asumir al mismo tiempo realismo y localidad, como Einstein había deseado. Ahora bien, lo que es nuevo en el trabajo de Brukner, Cavalcanti y Renner es que se centran mucho en los observadores. Dado que ahora se ha demostrado la no localidad, podríamos preguntarnos: ¿cómo se aplica esto a diferentes observadores? ¿Pueden dos observadores en diferentes extremos del universo, ambos realizando una medición cuántica, «estar de acuerdo» después sobre lo que ambos vieron? Tal vez no.

¿Es esto nuevo? En cierto sentido, no. Gracias a Einstein, ya nos familiarizamos con los marcos de referencia: diferentes observadores pueden experimentar el tiempo y el espacio de maneras aparentemente contradictorias. Pero he aquí la cuestión: la teoría de la relatividad general y especial podría «remendar» esas diferentes observaciones, y no de una manera FAPP, sino de manera rigurosa. Aunque no existe una «visión de Dios» para presenciar la experiencia de diferentes observadores en el universo de Einstein, las matemáticas mantienen todo perfectamente unido, de modo que podemos estar seguros de que existe un universo físico independiente del observador, que es, en cierto sentido, más real que nuestras observaciones de él.

Pero después de pasar una semana en Viena, sobre la que informaré con mucho más detalle en próximos vídeos y escritos, estoy cada vez más convencido de que la mecánica cuántica no puede darnos una realidad independiente del observador. Y lo que me pareció absolutamente sorprendente es que estos tres físicos galardonados adoptan un enfoque fuertemente subjetivo . Según ellos, la mecánica cuántica no es una teoría sobre lo que realmente es la naturaleza , sino sobre nuestro conocimiento de la naturaleza .

Lo que la teoría nos puede dar es metafísica experimental. Nadie hubiera pensado jamás que las reflexiones filosóficas sobre la no localidad, a menudo expresadas de forma más poética como «interconexión», pudieran ponerse a prueba. Pero gracias a Einstein y Bell, pudieron. Para comprender mejor nuestro lugar como observadores conscientes en este universo, los experimentos deben volverse mucho más complejos que simplemente medir fotones entrelazados, pero eso no es motivo alguno para no formular esos experimentos.

Si la metafísica se está volviendo realmente experimental, la distinción entre filosofía y física comenzará a desvanecerse. A menudo se cita a Stephen Hawking diciendo: “La filosofía ha muerto”. Siempre pensé que era el típico genio que dice “cállate y calcula”. Pero cuando recientemente busqué su cita exacta, descubrí que la estaba usando totalmente fuera de contexto, porque no descartaba la filosofía como tal , sino solo la de los filósofos modernos que no se habían puesto al día:

…casi todos nos preguntamos alguna vez: ¿Por qué estamos aquí? ¿De dónde venimos? Tradicionalmente, estas son preguntas para la filosofía, pero la filosofía está muerta… Los filósofos no han seguido el ritmo de los avances científicos modernos. En particular, de la física.

Yo diría que es hora de que los departamentos de filosofía de todo el mundo que estudian la mecánica cuántica se unan a los metafísicos experimentales. ¿Quién podría formular mejor esta agenda de investigación futura que John Wheeler, cuando dijo:

Solíamos pensar que el mundo existe «ahí afuera», independientemente de nosotros, que somos los observadores, escondidos a salvo detrás de una placa de vidrio de treinta centímetros de espesor, sin involucrarnos, solo observando. Sin embargo, hemos llegado a la conclusión de que el mundo no funciona así. De hecho, tenemos que romper el vidrio y meter la mano.