LA PARADOJA CUANTICA-1

LA PARADOJA CUANTICA-1

Las ecuaciones clásicas hacen predicciones exactas. Administran un Universo cerrado imponiendo a sus componentes fundamentales, que juzgan reales, una coreografía matemática precisa en el espacio y en el tiempo. Aunque no se pueden ver, como los átomos, cuando sus actos se consideran a la escala de adecuada, reproducen los fenómenos observados. No sucede así en la Física cuántica. La protagonista de su ecuación central, la ecuacion de Schrödinger, es la llamada función de onda. Y todo lo que ofrece es información estadística. De ella se extrae la probabilidad de que un átomo o un conjunto de partículas se halle en uno cualquiera de sus posibles estados.

La teoría no proporciona nada más (y nada menos). Expone un Universo abierto porque exhibe un margen entre las predicciones que formula y su cumplimiento. Indica la probabilidad de que en un momento dado, un electrón alcance cierto detector o de que un protón colisione contra un núcleo atómico. Pero no dice si sucederá o no y tampoco cuándo. En el momento en el que se lleve a cabo una medida, una sola de las alternativas se materializará, pero a priori la teoría no señala cuál de ellas. Uno u otro detector registrará el paso del electrón, se observarán o no los restos de la colisión entre el protón y el núcleo.

La transición del catálogo de posibilidades a la selección de una de ellas no obedece ninguna ley conocida. Tiene lugar de forma completamente aleatoria. Las ecuaciones cuánticas describen con absoluta precisión los avatares de la función de onda, que cambia de un punto a otro, de un instante al siguiente. Cuando ningún experimentador sondea el microcosmos, la probabilidad de que un electrón se encuentre aquí o allí, de que posea esta o aquella velocidad, varía. La función de onda se limita a regular las expectativas. Mientras nadie lo observe, el electrón no está en ningún lugar ni posee velocidad alguna. No se halla en ningún estado. Al menos la teoría no aporta ninguna información al respecto y queda al arbitrio de la imaginación rellenar esa laguna como mejor le parezca. A no ser que nos conformemos con la información estadística y aceptemos que ésta especifica íntegramente la condición del sistema.

En ese caso, el estado del electrón será una cantidad infinita de números que reflejan la probabilidad de que se encuentre en cada uno de los puntos del espacio, por ejemplo. O de que se desplace con cada una de sus posibles velocidades. A veces se dice que la partícula se halla en un estado híbrido, o en una superposición de estados, pero conviene manejar el lenguaje con precaución. El electrón es aquello que emerge parcialmente durante un acto de medida. La única imagen nítida mientras no se mide, la única referencia, corresponde a la función de onda, cuya evolución determinan por completo las ecuaciones cuánticas. Ella es la que contempla diversas posibilidades al mismo tiempo, la que refleja una superposición. La función de onda se comporta como una entidad fantasmal que habita fuera del espacio real, en una esfera matemática. Es información que se actualiza en cada lugar y en cada instante, pero ella misma, dada su naturaleza incorpórea, no habita el espacio y el tiempo.

Se da así una fascinante ambivalencia. Cuando la ecuacion de Schrödinger impera, el electrón queda sumergido en una bruma de indefinición. Cuando un aspecto del electrón emerge con perfecta nitidez en un aparato de medida, la función de onda se desvanece. La información sobre la probabilidad de cada una de las posibilidades caduca.

Una de ellas se ha materializado. Se dice entonces que la función de onda colapsa.

Los constituyentes elementales de cualquier Universo de corte clásico ostentan una materialidad inherente y perpetua. Las partículas siempre se localizan en algún lugar y, cuando se mueven, lo hacen con una velocidad concreta. Conociendo estos datos y cuáles son las influencias externas a la que están sometidos, la teoría permite establecer, en principio, el futuro y el pasado de cualquier átomo, planeta o molécula. De nuevo, la teoría fórmula predicciones exactas, el conocimiento de posiciones y velocidades conjura la existencia de entidades estadísticas fundamentales. Porque elimina cualquier ambigüedad acerca de la situación del sistema. Otra cuestión es que limitaciones humanas impidan extraer toda la información que ofrece la teoría o contrastarla mediante medidas.

Quizá no sepamos dibujar la trayectoria que seguirá Saturno dentro de tres siglos porque las ecuaciones que decretan su destino son demasiado complejas y tengamos que conformarnos con soluciones aproximadas. Optimizar nuestros aparatos no alcanzan a verificar qué hace cada una de las moléculas encerradas en una bombona de oxígeno: aún así damos por sentado que un conjunto mayor o menor de expresiones matemáticas encierra la respuesta.

En el ámbito cuántico, las partículas no se dejan caracterizar mediante una velocidad y una posición al mismo tiempo, de lo contrario sabríamos ubicarlas sin margen de error en cualquier instante futuro al menos teóricamente. La función de onda no existiría entonces o dejaría de ser una entidad fundamental, se convertiría en una función de probabilidades de estirpe clásica donde la estadística se presenta siempre acompañada de un reconocimiento de ignorancia.

Como ocurre en el caso de la Termodinámica. Boltzmann y Maxwell montaron su estadística sobre un escenario molecular diáfano, libre de imprecisiones que lo difuminaran, fiándose de los aparatos de medida del siglo XIX. Esta correspondencia no se da en la Física cuántica, en la que la estadística no emerge de una compleja realidad subyacente que los experimentadores no alcanzan a sondear todavía. La Física cuántica no presupone que un átomo se halla en una cierta tesitura y que son las limitaciones de los observadores las que provocan su descripción incompleta, estadística. Cuando nadie lo observa, el átomo no radica en ningún estado específico, se desvanece en un limbo inobservable, y mientras no midamos, solo podemos aferrarnos a la función de onda, que considera al mismo tiempo todas las opciones, otorgando un peso singular a cada una de ellas.

En el marco de la teoría, la función de onda presenta una descripción completa, puesto que aporta la máxima información obtenible acerca del sistema antes de medir. La imposibilidad de hacer predicciones exactas, de fijar al mismo tiempo la posición y la velocidad de una partícula, es decir, de determinar experimentalmente la propiedad posición o la propiedad velocidad, ampara el estatus privilegiado de la función de onda, una entidad estadística sin análogo clásico.

No todos los científicos que intervinieron en el establecimiento de la Física cuántica hubieran suscrito esta interpretación de la teoría. Einstein, sin ir más lejos, estaba convencido de que había que entender sus rasgos estadísticos en el mismo sentido que en la Termodinámica. El lugar central que se arrogaba la función de onda constituía para él una indicio claro de que la teoría era una estación de paso hacia una comprensión más cabal de la naturaleza. Ni él ni Schrödinger aceptaron que la función de onda viniera a decir la última palabra. A su juicio, un examen atento de la teoría lo evidenciaba, cosa que intentaron demostrar mediante argumentos tan sencillos como convincentes. Tal vez porque nacieron con el propósito declarado de denunciar contradicciones, recibieron el nombre de paradojas. La del gato de Schrödinger se convertiría en la más popular. La paradoja EPR, acróstico que reúne los apellidos de Einstein, Podolsky y Rosen, daría pie a uno de los debates más fructíferos y esclarecedores sobre la interpretación de la Física cuántica.

CONTINUARÁ...