13 de agosto de 2019
13.08.2019

Salvador Miret: "El sentido común no entiende la mecánica cuántica"

Salvador Miret es director del Instituto de Física Fundamental del CSIC

13.08.2019 | 00:53
Salvador Miret.

Consciente de que la mecánica cuántica desafía el sentido común, Salvador Miret (Gandía, 1957), director del Instituto de Física Fundamental del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), renuncia por delicadeza a incluirla en las conversaciones con sus amigos, pero se anima a intentarlo con los lectores de este periódico, invitado por Epipress. "Me muevo en un mundo de paradojas y sinsentidos que no se entienden en el mundo real", reconoce este científico que acaba de publicar con la agencia estatal de investigación Biología cuántica con el propósito de describir la vida en términos cuánticos. "Esta materia exige un mínimo de formación e interés durante la lectura", advierte Salvador Miret.

Cuando observo una cosa, ¿actúo sobre ella sin saberlo?

Este es uno de los problemas más abiertos y candentes en mecánica cuántica. Como decía Bohr, uno de los padres de la mecánica cuántica, cuando uno mide no solo es espectador sino también actor porque perturba fuertemente el propio sistema objeto de medida. En este contexto se habla de medida cuántica fuerte. Ahora eso ya no es tan cierto.

¿Todavía lo va a complicar más?

Lo que se conoce como medida cuántica débil nos dice que podemos ser solo espectadores y así medir lo que realmente queremos. Esto es debido a que esta clase de medidas perturban débilmente el sistema cuyas propiedades queremos conocer.

Todo eso parece poner en entredicho la objetividad tal como la entiende la gente normal.

Queda en entredicho con la mecánica cuántica estándar. Con la medida débil uno podría pensar que se acerca a la objetividad porque se miden las propiedades intrínsecas de un sistema. La objetividad tal como la entendemos en nuestro mundo macroscópico es diferente de lo que se entiende en el mundo microscópico, que es del orden de una mil millonésima de metro.

El mundo de lo pequeño desafía a la física clásica.

Nuestro lenguaje es más un impedimento que una ventaja para entenderlo. Un electrón es una onda y partícula al mismo tiempo. Esto en nuestro mundo macroscópico no se entiende. Una pelota no puede ser a la vez una pelota y una ola. La partícula tiene dimensión finita, es pequeña. La onda u ola puede ser infinita así que asociar una idea finita con una infinita sobre un mismo concepto desafía al sentido común.

Se trata de un oxímoron, según su libro Mecánica cuántica.

Exacto. Apelo a esa figura literaria que en mecánica cuántica equivale a dualismo. Eso nos lleva a un mundo de paradojas y sinsentidos que no se entienden en el mundo real en el que vivimos pero que existe en el microscópico.

Así que la mecánica cuántica pone de alguna manera en solfa el sentido común.

Totalmente. Nuestro sentido común no es útil para entender la mecánica cuántica.

¿Será posible viajar en el tiempo hacia atrás y reparar errores cometidos por nuestros antepasados?

Ahora se habla de retrocausalidad en el mundo microscópico. Nos preguntamos si el futuro puede condicionar el pasado o el presente. Hace poco se envió un electrón al pasado utilizando la computación cuántica. A nivel macroscópico, claramente no. Esto nos lleva al debate de qué fue antes, el huevo o la gallina.

¿Y qué fue antes?

En el mundo de lo pequeño se habla de un orden causal indefinido porque el orden de los eventos depende de la preparación del experimento.

¿Sería posible ese viaje en el tiempo a nivel microscópico?

Las leyes de la mecánica cuántica son reversibles en el tiempo para sistemas aislados que no interaccionan con el medio que les rodea. Cuando existe interacción con el medio, la mecánica cuántica se hace irreversible en el tiempo. Se habla entonces de sistemas abiertos. Nuestro mundo es abierto.

¿Qué tengo entonces que hacer para viajar hacia atrás?

Nosotros no podemos viajar al pasado excepto si soñamos o escribimos ficción.

¿Puede un gato encerrado en una habitación con veneno radiactivo estar vivo y muerto a la vez?

La mecánica cuántica estándar nos dice que cualquier objeto microscópico puede estar en una superposición de estados. Eso se representa por una función de onda que es como el Santo Grial de la mecánica cuántica. Si se conoce la función de onda de un sistema, se conoce su pasado, presente y futuro. Si pensamos en un gato cuántico que puede estar vivo o muerto, la función de onda del gato es una combinación de los dos estados. Así podemos hablar de que el gato está, por ejemplo, el 70% vivo y el 30 % muerto, al mismo tiempo.

¿Se da en mí esa superposición de estados?

De alguna forma, todos somos una superposición de estados. Podemos estar tristes, contentos, aburridos, felices, etc., en diferentes proporciones. En un momento determinado, cuando interactuamos con una persona, se manifestará principalmente uno de esos estados. En mecánica cuántica, hablamos entonces del colapso de la función de onda. De todos los estados posibles, se ha colapsado a uno de ellos. Así que cuando tú abres la caja para ver si el gato está vivo o muerto puedes pasar a ser el responsable de su muerte convirtiéndote en espectador y en actor de esa tragedia.

¿Hay alguna forma de salvar al gato?

La paradoja de Zenon en mecánica cuántica nos dice que podríamos salvar al gato si abriéramos la puerta de la habitación un número de veces muy grande y en ciertas condiciones para detener el colapso. El gato seguiría entonces vivo y muerto a la vez.

¿Puede un electrón atravesar un obstáculo como si lo hiciera a través de un túnel?

Sí. Si en una habitación se está escuchando música a gran volumen, y en la contigua estamos nosotros, las ondas sonoras se propagarán a través de la pared a nuestra habitación. Un electrón, que tiene masa, puede atravesar la pared como onda, no como partícula. Pensemos en una pelota de tenis. El paso a través de una pared se conoce como efecto túnel en mecánica cuántica. Así, el electrón estará a ambos lados de la pared al mismo tiempo.

¿Conocemos la causa de la fotosíntesis?

En 2007 se observaron por primera vez los latidos cuánticos. Cuando el electrón está en ambas partes de la habitación que comentábamos antes se conoce como coherencia cuántica que tiene como efecto el latido cuántico, ese trasiego de ir de un lado al otro a lo largo del tiempo. Esas oscilaciones se observaron en un experimento sobre la fotosíntesis y ahí surgió la biología cuántica porque se vio que, en la fotosíntesis, los mecanismos cuánticos podrían estar jugando un papel decisivo. Sorprendió mucho porque los organismos vivos se pueden considerar un medio cálido, mojado y turbulento. En estas condiciones, mantener la coherencia cuántica se pensaba que era imposible.

¿Cómo conseguimos oler o respirar?

Hay una transferencia de electrones entre enzimas a través del efecto túnel.

Parece que la mecánica cuántica está detrás de todo.

La mecánica cuántica y por tanto la biología cuántica está detrás de todos los procesos físicos y químicos de los organismos vivos. El origen cuántico de la vida y la mente es una hipótesis muy plausible. De una forma esquemática podríamos decir: imaginemos que para buscar la solución a un problema tenemos mil millones de alternativas. Si tuviéramos que ir probando una a una, nunca podríamos alcanzar la solución. Esa sería la forma de resolver el problema de una manera clásica. La mecánica cuántica hace que todas las alternativas se exploren al mismo tiempo en una superposición de todas ellas. Conseguir la solución parece por tanto más fácil de alcanzar con un tiempo largo pero finito.

Después de todo este galimatías, ¿podrán, en fin, los ordenadores cuánticos prevenir y curar nuestras enfermedades?

Serán, seguro, fundamentales no solo para la física, la química y la biología sino también para la medicina, la economía y cualquier disciplina que requiera cálculos que la computación tradicional no pueda lograr. Estamos a punto de conseguir lo que se conoce como supremacía cuántica, cálculos que sólo puede hacer un computador cuántico.

¿Transmitiremos nuestra mente a un ordenador y conseguiremos finalmente la inmortalidad?

Eso me suena a ciencia-ficción. La interfaz entre mente y ordenador es algo que ya se está desarrollando y consiguiendo pero eso de alcanzar la eternidad yo no lo veo. Lo que sí podremos asegurar es la inmortalidad del acervo cultural de la humanidad.

Explíqueme por favor el gran error cometido por Albert Einstein con la mecánica cuántica.

Albert Einstein tenía muchas dudas sobre si la mecánica cuántica era una teoría completa. La teoría de la relatividad es una teoría local, es decir, para que una señal vaya de un punto a otro se necesita un tiempo. La mecánica cuántica es una teoría no local. Así, la interacción entre dos cuerpos, aunque estén muy alejados entre sí, es instantánea. Esto está ligado al entrelazamiento: si dos partes de un mismo sistema se separan a distancias de kilómetros, lo que le ocurre a una parte automáticamente le sucede también a la otra parte. Eso es lo que a Einstein no le gustaba y hablaba de la fantasmagórica acción a distancia. Este es uno de los fundamentos de la mecánica cuántica.

Compartir en Twitter
Compartir en Facebook