Ensayo
El Principito de la mecánica cuántica
Ensayo para comprender a los animales que existen a medias
Por Riki Lozano
Históricamente, los científicos hemos estado obsesionados con las primeras veces. Por ejemplo, la primera vez que Robert Hooke observó una célula en un microscopio en 1665. O en 1858 cuando por primera vez se postulaba la teoría de la selección natural gracias a las investigaciones de Darwin y Wallace. Y tal vez, aquella primera vez en la que supimos que la gravedad no es una fuerza de atracción, sino la curvatura del espacio-tiempo de acuerdo con los estudios de Albert Einstein en 1915. Pero sin duda alguna, ninguna de las primeras veces en la ciencia ha sido tan controversial como cuando en 1935, nadie supo explicar si un gato dentro de una caja estaba vivo, estaba muerto, o ambas.
Entre 1933 y 1935 existía un gran debate sobre la interpretación de la mecánica cuántica, la cual es una teoría de la física moderna que explica el funcionamiento del universo a partir de los elementos más pequeños que existen en él: las partículas subatómicas. Dicho enfrentamiento tenía por un lado a Erwin Schrödinger, quién basaba su interpretación en considerar que toda la materia en el universo se comporta como una onda, y por otro lado, a Werner Heisenberg quién utilizaba las matrices como herramienta matemática para describir el funcionamiento de la materia. Básicamente esto era la discusión de la pizza hawaiana en contra de la de pepperoni, pero en términos cuánticos. Ambas interpretaciones lograban demostrar cierta validez dentro de la mecánica cuántica hasta que Schrödinger, un poco fastidiado de sus propios descubrimientos —y de la piña en la pizza—, planteó una situación que comprometía categóricamente la lógica de toda la mecánica cuántica.
Imaginemos por un momento la siguiente situación: después de algunas fallas mecánicas en nuestra avioneta, nos estrellamos en medio del desierto del Sahara donde aparece un curioso y pequeño personaje, vestido galantemente y nos pide que le dibujemos un cordero. Después de varias negativas de nuestro pequeño príncipe, decidimos dibujar una pequeña caja cerrada donde le aseguramos que se encuentra su deseado rumiante. A simple vista nadie podría decir si el cordero realmente se encuentra dentro de la caja o no, pero aquel Principito, sonríe al ver el dibujo y responde: “Eso es justo lo que quería.” Ahora pensemos en lo que pasaría si en nuestro lugar estuviera el físico teórico, Erwin Schrödinger. Él habría modificado la petición inicial y habría dibujado un gato en lugar de un cordero, ya que como buen científico, sabía que sobrevivir dentro de una caja custodiada por un pequeño príncipe que viaja por el espacio, seguramente requeriría más de siete vidas.
En la paradoja de Schrödinger no había corderos dentro de un caja, ni principitos a su cuidado, pero había un felino y elementos radiactivos. En la física cuántica se permite considerar que un electrón puede estar en distintos sitios o estados al mismo tiempo, lo que se conoce como la superposición cuántica. Y aunque matemáticamente la superposición puede comprobarse, esto no tiene mucho sentido en el mundo macroscópico, es decir, en la realidad que percibimos. Si un electrón puede estar en dos lugares distintos al mismo tiempo, ¿por qué no lo puede hacer un balón de fútbol, la Torre Eiffel, o nosotros mismos? Y es precisamente ese puente entre el mundo cuántico y el mundo macroscópico lo que Schrödinger intentó cuestionar con su paradoja.
En el mundo cuántico un átomo radiactivo puede decaer aleatoriamente a otro elemento distinto y al mismo tiempo mantener su estructura original a través de la superposición cuántica. Volvamos con nuestro pequeño Cucho y su caja. Si esa sustancia radiactiva decae dentro de la misma, será detectada por medio de un sensor, lo que activará una trampa liberando un veneno mortal para el fiel compañero de Don Gato. En dado caso, el pobrecillo Cucho ya solo podrá contar seis, en su marcador de vidas gatunas. El problema de la paradoja reside en que no podríamos saber si el gato está vivo —en caso de que la sustancia radiactiva no decaiga— o muerto, hasta que abriéramos la caja que lo contiene. Esto llevó a Schrödinger a plantear la idea de que el gato dentro de la caja podrá estar vivo y muerto al mismo tiempo hasta que el interior de la caja sea observado y podamos determinar el destino de nuestro amigo Cucho.
A lo largo de la historia de la ciencia hemos aprendido a mirar solo a través del pensamiento crítico y el método científico, sin embargo esta no es la única manera de generar conocimiento. Pablo Quiroga en su ensayo “El arte de la investigación. Consideraciones preliminares para la construcción del objeto de estudio en la investigación artística”, propone que restringir el pensamiento crítico a procesos científicos es cerrar la posibilidad de encontrar respuestas desde un lugar de análisis completamente distinto, pero no ajeno al proceso de investigación. Si además de los procedimientos operacionales de la ciencia —como los experimentos con gatos, asteroides o corderos—, se incluye el carácter simbólico y metafórico de los procesos científicos, estos adquieren un sentido más significativo. En nuestro caso, podemos utilizar a un cuadrúpedo dentro de una caja como una metáfora para establecer los límites de la observación en la paradoja de Schrödinger. En la física cuántica la posición del observador cambia la realidad. El abrir la caja determina si el gato vive o muere, es decir, reduce las posibilidades a un solo resultado. Mientras que en la novela, Antoine de Saint-Exupéry nos muestra que la no observación del cordero dentro de la caja, libera, y multiplica un infinito lleno de posibilidades. El Principito no pretende mirar formas determinadas y establecidas, él acepta la caja cerrada porque comprende el carácter simbólico de esta. “Lo esencial es invisible para los ojos.”
Quiroga plantea que no es la mera formalidad y sistematización del método científico lo que produce nuevo conocimiento, sino que el abordaje de una pregunta de investigación desde distintos puntos de análisis, es en sí, generador de procesos cognitivos. Entonces, aproximarse al método científico desde una dimensión abstracta, abre la posibilidad de construir un planteamiento teórico a partir de una situación real, sin restringir dicho planteamiento solo a procedimientos operacionales. Volvamos al ejemplo de nuestro pequeño príncipe. En la novela los dos primeros dibujos del aviador fallan debido a que brindaban datos observables, un cordero viejo o un cordero enfermo. Pero cuando este dibuja al cordero dentro de una caja, el Principito cambia su pregunta: “¿Crees que este cordero necesite mucha hierba?”Esto renueva la manera de investigar a nuestro cordero cuántico. Sabemos que no es posible ver el interior de la caja, pero sí se podría medir cuánta hierba es la que come. Al no poder medir una variable directamente, el Principito ajusta la pregunta a una que sí genere conocimiento útil. No abandona la razón, solo la utiliza de una forma más abstracta y estratégica.
La investigación científica comprende un viaje hacia la expansión del conocimiento, al igual que lo hace el Principito en la novela, sin embargo, la diferencia radica en que los procesos operacionales del método científico requieren establecer controles y manipular las variables experimentales constantemente, mientras que el Principito investiga sin intervenir con el orden habitual de las cosas, es decir, él genera conocimiento desde una dimensión abstracta. No es necesario que tengamos que encerrarnos literalmente dentro de la caja para probar la superposición cuántica, sino que quizás adoptar el hecho de que la superposición existe sin necesidad de intervenir en ella brinde una manera distinta de comprender la mecánica cuántica.
La respuesta a la paradoja entonces, está en la incesante necesidad que tenemos los humanos, científicos y no científicos por igual, en intervenir. Si nos liberamos de dicho complejo, el límite de nuestro conocimiento no se reduce tan solo a lo que podemos observar o medir, sino que el límite se expande hasta lo que nuestra conciencia nos permite comprender. “Si me miras / sólo me ves / pero si no me ves / soy todas las posibilidades.” Escribe Begoña Abad en su poema Encriptación Cuántica. Abrimos la caja porque creemos que solo al hacerlo podremos expandir nuestro conocimiento del mundo, pero al mismo tiempo esto limita nuestra expansión de la conciencia, nuestra imaginación. Dentro de la caja, gato o cordero, se convierten en un infinito de posibilidades.
Si bien un premio Nobel no cabría en el pequeño planeta del Principito, con justa razón debería recibirlo. No como un homenaje a su ego sino como un recordatorio para mirar activamente hacia la literatura y hacia al arte como herramientas para investigar conceptos científicos desde la dimensión abstracta. Esto permite investigar-nos a nosotros mismos y observar como las paradojas nos modifican internamente en lugar de querer manipular su entorno a diestra y siniestra. El científico que deja de investigar y comienza a investigar-se se convierte en un artista, en un príncipe. La ciencia sin imaginación, no avanza, no descubre. Al gato de Schrödinger solo le faltaba una cosa para expandir nuestro conocimiento y el cordero del Principito en su pequeña caja nos la dió.
