Olimpia Lombardi: "La física cuántica desafía a la filosofía y al sentido común"

Con una amabilidad y paciencia infinitas, la filósofa de la ciencia Olimpia Lombardi dialogó con AGENCIA PACO URONDO durante casi una hora sobre física cuántica y sus notables aportes revolucionarios, tanto para la aplicación tecnológica (no existirían los celulares, el láser o la fibra óptica sin ella) como para el mundo de las ideas (¿no existen las cosas que nos rodean, no existen los objetos?). “La mecánica cuántica desafía las categorías ontológicas tradicionales de la filosofía y del sentido común. Algunos científicos dicen 'callate y calculá', es decir, usala porque sirve, pero no reflexiones sobre qué nos puede decir sobre la realidad. No creo que deba ser así”, explicó la ingeniera en electrónica, doctora en filosofía (ambos títulos en UBA), investigadora superior en CONICET y premio Konex a las humanidades de 2006.

Mundo cuántico

APU: Empecemos por el principio: ¿Qué es la física cuántica y por qué genera tanto interés incluso en disciplinas que no tienen que ver con la física?

Olimpia Lombardi: Lo primero que hay que ver es qué describe la mecánica cuántica. Hay que decir que es una teoría física sólidamente establecida, que se ocupa de "cositas" para decirlo de alguna manera muy pequeñas, a nivel sub-atómico, como electrones, fotones, etc, que no necesariamente tienen que estar en el átomo, pueden estar en otras situaciones. Se ocupa de ese tipo de entidades, digámoslo así. En principio es una mecánica, quiere saber cómo esas entidades se comportan frente a interacciones. Hasta ahí no tendría nada de especial. Todo lo que llamamos hoy electrónica, desde celulares hasta computadoras, toda esa tecnología está basada en la mecánica cuántica. El éxito pragmático de la mecánica cuántica es impresionante.

Por otro lado, está el problema para interpretar la teoría cuántica. Todas las teorías físicas, aunque muchas veces los físicos no lo quieran reconocer, tienen cuestiones de fundamentación e interpretación. No es obvio interpretar una teoría física.

Sin embargo, la cuántica tiene problemas muy específicos. Y los problemas muy específicos tienen que ver el tipo de entidades de las que la teoría se ocupa. Es fácil decir “electrones” o “fotones”, pero ¿qué son esas entidades? Y el problema es que esas entidades plantean desafíos a las categorías ontológicas tradicionales de la filosofía tradicional y del sentido común. Estamos tentados a pensar en objetos que tienen sus propiedades. Los objetos tienen ciertas propiedades que están determinadas. Los objetos de la cuántica no funcionan así. Pueden tener ciertas propiedades determinables, como la posición, pero esa posición no tiene un valor determinado. Es muy raro: eso se llama contextualidad.

Por otro lado, en los objetos en la física estándar si hay relación entre las propiedades de dos objetos es porque hay interacción, y esa interacción no puede darse de manera instantánea. Además a medida en que los objetos se alejan, esa interacción disminuye en su intensidad. En cambio, los objetos en la cuántica pueden estar en estados que se llaman entrelazados y en esas situaciones las propiedades están correlacionadas de una manera que, aunque la interacción que haya originado esa correlación desaparezca, la correlación se mantiene eternamente. Y no importa la distancia entre los objetos. Eso se llama no separabilidad y, cuando refiere a la distancia, no localidad. Los objetos de la cuántica son no locales. Cuando en física clásica se hace estadística, los objetos son distinguibles y se pueden contar. En la cuántica eso no pasa. Todos los electrones son indistinguibles entre sí, todos los fotones son indistinguibles entre sí. La estadística que se usa para la mecánica cuántica es diferente. Porque los ítems cuánticos no se pueden nombrar, no se puede etiquetar un electrón con un nombre, por decirlo así. Y no se puede seguir su trayectoria. Son rarísimos. De ahí los problemas ontológicos.

APU: Más allá de su éxito actual, la cuántica aparece en la primera parte del siglo XX, más o menos por el mismo momento de la relatividad de Einstein, no?

OP: El primer fenómeno cuántico aparece en 1900. La diferencia entre las dos teorías es que la relatividad nació de la cabeza de Einstein, en cambio la cuántica es un rompecabezas en el colaboraron muchísimos físicos (aunque existen nombres muy importantes).

APU: ¿Su éxito como teoría y como aplicación fue inmediato?

OP: Depende de lo que se considere. Se hizo más popular recientemente, aunque diría mal popularmente. La relatividad fue muy popular desde el comienzo. Ahora bien, en el ámbito de la física las dos estuvieron siempre al mismo nivel de reconocimiento.

APU: Decía antes que la mecánica cuántica incluye situaciones rarísimas. Sin embargo, eso no evita que sea una teoría muy rigurosa ni que tenga una aplicación muy destacada en desarrollos tecnológicos muy importantes. 

OL: El éxito tecnológico de la cuántica es tal vez el mayor éxito de la física en toda su historia. Es un boom. Y no se puede dudar de la teoría, que es muy clara. Es una matemática especial, diferente a la Newton, pero la matemática de Einstein también lo es. Desde el punto de vista de la teoría, es impecable. El problema es cuando queremos entender lo que dice. Algunos físicos dicen “cállate y calculá”. Desde ese punto de vista no hay problemas, es una visión instrumentalista. El tema es que los físicos toman esa posición cuando se enfrentan a problemas así, pero saben que las teorías científicas hablan de la realidad. Y si una teoría habla de la realidad uno quiere entender cómo es la realidad según esa teoría. 

APU: Uno podría resumir que hay dos grandes teorías para explicar la realidad. La física tradicional, mecanicista, de Newton y Einstein (entiendo que debe haber diferencias entre ellos, pero para resumir el planteo) y la cuántica. Como vimos, son dos propuestas muy diferentes. Entonces, ¿qué ocurre, cómo conviven esos dos modos tan distintos de explicar cómo se comporta la realidad?

OL: La mecánica cuántica es indeterminista, de un modo muy profundo, porque no te dice cómo un sistema se va a comportar en el futuro dado el estado presente. No te dice, dado el estado presente, qué propiedades va a tener el sistema. El modo de establecer las propiedades es meramente probabilístico. A Einstein no le gustaba que la teoría fuera indeterminista.

APU: Einstein dice la famosa frase de "Dios no juega a los dados con el universo" en relación a la mecánica cuántica, no?

OL: Lo dijo. Sin embargo, quienes han estudiado a Einstein dicen que lo que más le molestaba de la cuántica no era el indeterminismo, sino el carácter no local de la teoría. Él dice algo así como: si no puedo identificar un sistema por su posición espacio-temporal, no sé cómo se hace física. Eso era lo que más le molestaba. Tal vez el indeterminismo no sea lo más problemático en relación a la física tradicional. Porque la cuántica no solo desafía a la física tradicional sino a categorías elementales del sentido común. Ahora, lo que a vos te preocupa, que es muy interesante, es cómo se compatibilizan esas dos teorías, la clásica y la cuántica. Algunos quieren establecer un límite, a ravés del el cual se podría pasar de la mecánica cuántica a la newtoniana, porque no se quiere abandonar la mecánica de Newton porque sigue funcionando a nivel macroscópico. Pero aun cuando pudiera establecerse un límite, hay una ruptura ontológica. Lo que hay son dos teorías que hablan de dos realidades absolutamente diferentes.

APU: A ver si entiendo: la cuántica mide realidades microscópicas, muy pequeñas, del mundo subatómico. Entonces, uno podría decir, a partir de tal magnitud ya la cuántica no se usa más y pasamos a utilizar la teoría clásica. ¿Sería así?  

OP: Lo que se intenta es decir: si uno pone muchas entidades pequeñas que responden a la cuántica pero esas entidades todas juntas forman un objeto más grande, entonces, emerge el comportamiento macroscópico de la mecánica clásica. Ese es un problema que no está resuelto. Se busca cierto reduccionismo, explicar una realidad en función de la otra teoría. Y tal vez no hay que hacer eso y hay que aceptar que la realidad está compartimentada como algunos filósofos creen o que nosotros tenemos acceso a una realidad desde un esquema conceptual, en un sentido neokantiano, que es mi posición, entonces hay que utilizar determinado esquema conceptual para una realidad y otro esquema para otra Y nada es más real que lo otro si está empíricamente comprobado. Hay una disciplina donde se puede ver esto que digo.

APU: ¿En cuál?

OP: En el ámbito de la química cuántica se ve con claridad. La práctica de la química cuántica mezcla conceptos clásicos y conceptos cuánticos, de un modo muy exitoso. Hoy es la ciencia más exitosa. Pero si no se usan algunos conceptos clásicos, no se puede hacer química cuántica.

APU: Entiendo que existen intentos de integrar esos dos marcos conceptuales, como es la teoría de cuerdas. ¿Es así? 

OP: Exacto. Hay una cierta tendencia filosófico-científica a unificar, de explicar lo más con lo menos. Eso se ve desde los filósofos pre-socráticos. Se buscaba explicar los fenómenos con pocos elementos, sea el aire o el agua, y actualmente las partículas elementales. Ya Einstein intentó combinar la cuántica con la teoría de la relatividad general.

Cuántica, ciencia y filosofía

APU: Usted es filósofa de la ciencia. ¿La cuántica siempre fue un problema para la filosofía?

OP: La cuántica produjo una gran desazón incluso en aquellos físicos que la desarrollaban. Algo del contexto: hasta la segunda guerra mundial, los físicos tenían formación en filosofía y reflexionaban acerca de los fundamentos de sus teorías. En algún momento, la ciencia se profesionaliza, aparecen la famosa necesidad de publicar y los físicos ya no tienen tiempo de reflexionar sobre lo que hacen. Y aparecen los filósofos de la ciencia, que no necesitan publicaciones específicas en ciencia. Hoy están los que reflexionamos sobre la ciencia y los que hacen ciencia. Pero no siempre fue así. Einstein reflexionaba filosóficamente sobre lo que hacía.

APU: ¿La famosa frase de Erwin Schrödinger (físico austríaco) sobre el gato que puede estar vivo o muerto es en relación a la cuántica?

OP: Sí. No es una frase, es un experimento mental. Pongo un gato en una caja, agrego una botella de veneno y un contador Geiger que actúa sobre un martillo que rompe la botella si el contador detecta una partícula. La probabilidad de que el Geiger detecte una partícula subatómica es pongámosle del 50% en una hora. En esa hora, la descripción cuántica es una superposición entre el estado del gato vivo y el estado del gato muerte. En el mundo clásico, el gato o está vivo o está muerto. ¿Cómo se resuelve eso? Después otros físicos agregaron otros ejercicios mentales, y se sigue discutiendo este tema.

APU: La cuántica habilitó interpretaciones místicas o espiritualistas a partir de sostener que la cuántica habría terminado con una paradigma materialista de la ciencia. ¿Qué pensás de esas lecturas?

OP: Si una teoría física inspira reflexiones en otros ámbitos está perfecto. El tema es decir que esas reflexiones se basan en lo que la teoría cuántica dice. Si lo material se opone a lo espiritual, en la cuántica no hay espíritu, es una teoría física que se maneja matemáticamente y se testea en laboratorio. Donde sí apareció el recurso a lo subjetivo es en el famoso ejercicio mental que referíamos del gato de Schrödinger. El físico (Eugene) Wigner aseguró que la decisión entre gato muerto o gato vivo se da cuando abrimos la caja y observamos. Es la subjetividad del observador lo que resuelve el problema al actuar sobre el fenómeno y hacerlo “colapsar”. Este es el famoso colapso de la función de onda. Es una explicación como otras, que tiene muchos problemas. Y si adentro de la caja hay un amigo de Wigner, ¿quién colapsa la función de onda, Wigner desde fuera de la caja o su amigo desde dentro? ¿Y el gato por qué no la colapsa la función de onda si es macroscópico? El problema es que te deja sin descripción física, esa subjetividad sale de la física. La subjetividad no se puede medir en el laboratorio. Hay otras interpretaciones también muy antiintuitivas, como la idea de los múltiples mundos.

APU: ¿Cómo sería esa explicación?

OP: Cada vez que hay una interacción y aparece este problema de superposición de gato muerto y gato vivo, entonces todo el universo completo se bifurca en múltiples universos, algunos con el gato vivo y otros con el gato muerto. Esta interpretación también tiene problemas, pero hoy está muy de moda. Un problema por ejemplo es cómo se bifurca el universo, de qué modo, con qué probabilidad.

APU: Uno no podría afirmar que la cuántica dice que existen múltiples universos. Ahora: ¿Tampoco se puede descartar desde la cuántica?

OP: Todos están de acuerdo en cómo se analizan las cuestiones teóricas que se miden en laboratorio. Pero después hay otros aspectos, otros elementos de la cuántica, como estado cuántico, que no se miden. Se miden probabilidades. Ahí hay libertad de interpretación.

APU: Pero aceptar la posibilidad de múltiples universos ahí sí entra en jaque la teoría tradicional, la idea del espacio-tiempo por ejemplo.

OP: Tendrías que aceptar que el espacio-tiempo mismo se bifurca. No te digo que sí o que no. Las interpretaciones no son verdades ni falsas, excepto por supuesto cuando van en contra de los postulados de la propia teoría. Pero mientras respete esos postulados, una interpretación no está bien o mal. Yo tengo mi propia interpretación, que publiqué en un libro reciente, que tiene sus aspectos problemáticos o locos, pero que muchos físicos profesionales recibieron como muy cercana a su propia experiencia.

APU: ¿Qué tiene de loca su propuesta?

OP: Que no hay objetos, solo propiedades, que se juntan en cúmulos y actúan como si fueran objetos en determinadas situaciones. La teoría de cúmulos de propiedades ya existía en filosofía, yo la apliqué a la cuántica. Creo que esta interpretación puede resolver algunas cuestiones. Creo que su virtud es que le resulta más natural a los físicos que usan la cuántica en la práctica.

Si Dios no existe, ¿cómo es posible?

APU: Nunca se va del todo, porque citamos la famosa frase de Einstein sobre Dios y los dados. ¿Pero creés que la cuántica hace volver a Dios desde la ciencia?

OP: No creo que pase en el ámbito de la física y menos en el de la filosofía, donde no entran cuestiones espirituales o teológicas. Por eso distingo bastante lo que se hace en la filosofía de la ciencia, donde se trabaja con los postulados de la teoría, y lo que se hace a nivel de cierta divulgación, donde se plantean cosas como hechos consumados, y no es así. Eso me molesta mucho. 

APU: ¿No conocés a nadie que haya un ejercicio riguroso de vincular cuántica con teología?

OP: El físico norteamericano David Bohm que generó una mecánica cuántica diferente, que tiene otras matemáticas y otros supuestos, que no se puede distinguir en laboratorio de la versión estándar. La mecánica bohmiana recupera el determinismo y la existencia de objetos muy parecidos a los clásicos. Pero tiene sus cosas raras: todas las partículas del universo están intercomunicadas no localmente por algo que no es una interacción física, que no se puede medir. Además tiene una matemática más compleja que hace que sean pocos los físicos que trabajen en esta mecánica. Todo eso está perfecto porque es una teoría maravillosa. Pero Bohm, luego de elaborar esa teoría, llegó a interpretaciones diría metafilosóficas que algunos interpretaron en términos místicos.

APU: Muchos científicos, muchos físicos creen en Dios. ¿Hay una contradicción ahí?

OP: No, porque son dos ámbitos distintos y por eso no incompatibles. Creer en la ciencia y en Dios no es incompatible, y te lo dice alguien muy atea pero que respeta muchísimo las creencias religiosas. No hay incompatibilidad porque la incompatibilidad de creencias significa que si una es verdada, la otra es falsa. Pero esto no sucede se las creencias son sobre dominios muy diferentes. En una época las cuestiones teológicas entraban en la ciencia. Por ejemlo, Newton, que era tremendamente religioso, se encontró un problema. Los cuerpos con masa se atraen, no se repelen. Entonces, ¿cómo se explicaba que todos los cuerpos no terminaran atrayéndose hasta formar un solo cuerpo? Bueno, Newton lo explica apelando a Dios, que es quien mantiene los cuerpos en su sitio y hace que no colapsen en una sola masa. Ahora hay una tendencia a no mezclar más esos ámbitos, como no se mezcla la ciencia con el arte. Se aceptan que son diferentes.