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 sea así", explicó la ingeniera en electrónica, doctora en filosofía (ambos títulos en UBA) y premio Konex a la ciencia 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. Yo los llamo ítems, y ahora vamos a ver por qué. Se ocupa de "cositas" muy pequeñas, a nivel sub-atómico que no necesariamente tienen que estar en el átomo, pueden estar en otras situaciones, como electrones, fotones, etc. 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, tiene 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 tiene que ver de qué tipo de entidades. Es fácil decir electrones o fotones pero qué son 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. 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 de uno aleja los objetos esa interacción disminuye en su intensidad. En cambio, los objetos en la cuántica pueden estar en estado que se llama 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 cuánticas son no locales. Cuando en física hacemos estadísticas uno va contando, ordenando los objetos, que son distinguibles. En la cuántica eso no pasa. Todos los electrones son indistinguibles, todos los fotones son indistinguibles. La estadística que usás para la mecánica es diferente. Porque no se pueden etiquetar, no podés etiquetar a un electrón con un nombre, por decirlo así. Y no podés 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 con la relatividad es que la segunda nació de la cabeza de Einstein, en cambio la cuántica es un rompecabezas con 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, en el ámbito de la física las dos estuvieron siempre al mismo nivel de reconocimiento. A nivel de la filosofía, lo mismo. 

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 el éxito mayor de toda la física en toda la 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. Si fuera así, no habría ningún problema. El tema es que los físicos toman esa posición cuando se enfrentan a problemas así, pero saben que las teorías hablan de la realidad. Y si 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 se va a comportar en el futuro dado el estado presente. No te dice las propiedades, no podés saber dado el estado presente qué propiedades va a tener. 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: 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. No solo desafía a la física tradicional sino a categorías elementales del entendimiento. Ahora, lo que a vos te preocupa, que es muy interesante, es cómo se compatibilizan esas dos teorías. Algunos quieren establecer un límite,  en 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. Aún cuando pudiera establecer 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 capaz 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 otras. 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. Si uno mira la práctica de la química cuántica mezcla conceptos clásicos y conceptos cuánticos, de un modo muy exitoso. Hoy es la ciencia más exitosa actualmente. Pero si no se usan 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 filosófica-científica a unificar, de explicar lo más con lo menos. Eso está desde lo socráticos. Se busca explicar los fenómenos con pocos elementos, sea el aire, el oxígeno o 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 un 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 desde la filosofía de sus teorías. En algún momento, la ciencia se profesionaliza, aparecen las famosas publicaciones y los físicos ya no tienen tiempo de reflexionar sobre lo que hacen. Y aparecen los filósofos de la ciencia, que no tienen publicaciones específicas en ciencia. Hoy están los que reflexionamos sobre la ciencia y los que hacen ciencia. Pero no siempre fue así. Einstein reflexionaba filosófica 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 ejercicio mental. Pongo un gato en una caja, agrego una botella de veneno y un contador Geiger que va rompiendo la botella. El tema es que la probabilidad 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 la interpretación clásica o está vivo o está muerto. ¿Cómo se resuelve eso? Después otros físicos agregaron otros ejercicios mentales porque se sigue discutiendo eso. 

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. Cuando se dice material qué se quiere decir. La materialidad de las cosas con masa desaparece en el siglo XIX con el electromagnetismo. 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 si aparece la cuestión de lo espiritual o lo subjetivo, es en el famoso ejercicio mental que referíamos del gato de Schrödinger. El físico (Eugene) Wigner aseguró que lo que discernía entre gato muerto o gato vivo es cuando abrimos la caja y observamos. Es la subjetividad del observador lo que resuelve el problema al actuar sobre el fenómeno y lo hace colapsar. El famoso colapso de la función de onda. Es una explicación como otras, que tiene muchos problemas. Si adentro de la caja hay un amigo de Wigner quien colapsa la función de onda. ¿Y el gato por qué no la colapsa 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 locas, 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. También tiene problemas pero está muy de moda. Un problema por ejemplo es cómo se bifurca, 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 laboratorios. 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 se bifurca. No te digo que si o que no. Las teorías no son verdades ni falsas, excepto por supuesto cuando va en contra de los postulados de la propia teoría. Pero mientras respete esos postulados, una teoría no está bien o mal. Yo tengo mi propia teoría, que publiqué en un libro reciente, que tiene sus aspectos problemáticos o locos, 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, yo la apliqué a la cuántica. Creo que puede resolver algunas cuestiones. En mi caso, la 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: Está 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. Recupera el determinismo y la existencia de objetos muy parecidos a los clásicos. Pero tiene sus cosas raras: todas las partículas del universo están todas intercomunicadas no localmente por algo que no es una interacción física, que no se puede medir. Después tiene una mecánica 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 más místicas o metafilosóficas.

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

OP: No, porque son dos ámbitos distintos pero no incompatibles. Creer en la ciencia y en Dios no es incompatible, y te lo dice alguien muy atea. Pero respeto las creencias religiosas. Son ámbitos muy diferentes, hablan de dominios muy diferentes. No hay incompatibilidad, si uno es verdad lo otro debe ser falso. No es así. 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 formando un solo cuerpo. Bueno, Newton lo explica porque Dios lo hace así, que es el que hace que no colapse el universo a volverse todo 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.