Los misterios de la mec¨¢nica cu¨¢ntica

Los f¨ªsicos han intentado en vano, durante generaciones, comprender los procesos fundamentales que gobiernan el comportamiento de ¨¢tomos y mol¨¦culas. Las reglas que gobiernan este comportamiento, conocidas como mec¨¢nica cu¨¢ntica, parecen haber desafiado todo intento de explicaci¨®n racional y sus efectos son a menudo muy extra?os.Por ejemplo, las mediciones de los procesos a nivel at¨®mico parecen implicar la existencia de comunicaciones instant¨¢neas; part¨ªculas tan separadas como los electrones se comportan en concierto, como si dijeran las unas a las otras lo que tienen que hacer.

Eso violar¨ªa uno de los principios b¨¢sicos de la f¨ªsica: de que no hay ninguna se?al que pueda viajar a mayor velocidad que la luz. Como ha dicho el te¨®rico franc¨¦s Bernard d'Espagnat, unas se?ales que superaran la velocidad de la luz llevar¨ªan a "extra?¨ªsimas paradojas de causalidad en las cuales los observadores de algunos aspectos se encontrar¨ªan con que un acontecimiento estar¨ªa causado por otro que todav¨ªa no hab¨ªa sucedido".

En busca del error

En la actualidad, un equipo del Laboratorio de F¨ªsica Aplicada de la universidad John Hopkins est¨¢ tratando nuevamente de demostrar que debe haber alg¨²n error en los recientes experimentos que defienden la tesis de una forma de comunicaci¨®n instant¨¢nea.

Su experimento es el ¨²ltimo de una larga serie de teor¨ªas y experimentos f¨ªsicos iniciados hace m¨¢s de medio siglo, cuando se definieron por Paul A. M. Dirac y otros las implicaciones de la mec¨¢nica cu¨¢ntica. El doctor Dirac, considerado por muchos risicos a la altura de Albert Einstein, falleci¨® el mes pasado en Florida.

Los experimentos se han centrado en procesos at¨®micos que despiden part¨ªculas u ondas de luz en direcciones opuestas. Parece evidente, hasta que se miden, que esas part¨ªculas no tienen propiedades definidas. Pero desde el momento en que se realiza una medici¨®n, todas ellas est¨¢n de acuerdo en una forma dificil de explicar, a menos que exista comunicaci¨®n entre ellas.

Los experimentos m¨¢s recientes, llevados a cabo en Francia con anterioridad al iniciado por la universidad John Hopkins, parecen demostrar que tal comunicaci¨®n es esencialmente instant¨¢nea.

La mec¨¢nica cu¨¢ntica se ha convertido en el instrumento principal de los cient¨ªficos actuales debido a sus acertadas predicciones sobre las interacciones de ¨¢tomos, mol¨¦culas, part¨ªculas elementales y radiaciones. Sin embargo, no ha explicado todav¨ªa por qu¨¦ se producen esas interacciones. El problema, de todas formas, no es tan extra?o como parece a primera vista, pues la mec¨¢nica cu¨¢ntica desempe?a un papel importante en la pr¨¢ctica totalidad de las reacciones f¨ªsicas y qu¨ªmicas que controlan nuestras vidas y el mundo que nos rodea.

De todas formas, en muchos aspectos, tiene confundidos a todos cuantos intentan comprenderlo. Por ejemplo, indica que las propiedades normalmente atribuidas a la materia no tienen existencia real hasta que se miden, siendo el ejemplo m¨¢s conocido el de tratar de medir la posici¨®n de un electr¨®n.

Como manifest¨® el doctor D'Espagnat en un art¨ªculo publicado en la revista Scientific Ameyican, los experimentos demuestran que el electr¨®n no tiene ninguna posici¨®n hasta que se le registra. Se presenta "indefinido sobre una amplia zona del espacio". Sin embargo, cuando se le detecta, adquiere las propiedades de una part¨ªcula con localizaci¨®n precisa.

Igualmente, las part¨ªculas de lanzamiento gemelo que adquieren simult¨¢neamente una determinada propiedad, incluso cuando est¨¢n muy separadas, parecen adquirir esa propiedad solamente cuando se las mide. Aparentemente, las caracter¨ªsticas del mundo at¨®mico se hacen reales solamente cuando las observamos.

"Imposible, imposible"

Algunos f¨ªsicos han sugerido el aspecto de la comunicaci¨®n instant¨¢nea a nivel subat¨®mico para explicar la percepci¨®n extrasensorial y otros aspectos del comportamiento paranormal.

Es un campo desconcertante. Richard P. Feynman, premio Nobel de F¨ªsica, dice: "Nadie comprende la mec¨¢nica cu¨¢ntica". Sus efectos "son imposibles, totalmente imposibles" de explicar bas¨¢ndose en la experiencia humana.

La teor¨ªa cu¨¢ntica es frustrante para los f¨ªsicos, acostumbrados a tratar con los aspectos de causa-efecto. Por tanto, cuando observan el comportamiento at¨®mico, lo mejor que pueden hacer es realizar predicciones basadas en las probabilidades.

Es m¨¢s: en la actualidad se cree que no hay nada dentro de ese neutr¨®n que determine esa temporalidad. Solamente se determina la probabilidad. No existe ese determinismo de causa-efecto que regula el comportamiento a gran escala.

Tal determinismo nunca fue aceptado por Einstein. Aun reconociendo la evidencia de su validez, dijo, refiri¨¦ndose a la mec¨¢nica cu¨¢ntica: "Algo me dice que ¨¦sa no es todav¨ªa la realidad". No cre¨ªa, como ¨¦l mismo dijo, que Dios estuviese jugando a los dados.

En 1935, Einstein y dos j¨®venes colaboradores, Boris Podolski y Nathan Rosen, manifestaron que esa aparentemente instant¨¢nea comunicaci¨®n entre dos part¨ªculas muy separadas es causada por algunos factores todav¨ªa no descubiertos, llamados variables ocultas. En el caso de un comportamiento coordinado entre dos part¨ªculas, eso podr¨ªa explicarse si cada part¨ªcula llevara id¨¦ntico mensaje desde su expulsi¨®n de la part¨ªcula madre, dici¨¦ndole c¨®mo ten¨ªa que comportarse al ser observada. Tambi¨¦n se podr¨ªa explicar si una part¨ªcula, al ser observada, enviara a la otra una se?al con tales instrucciones.

Hasta el momento, la mayor¨ªa de las experimentaciones de esta hip¨®tesis ha implicado la expulsi¨®n de dos fotones, u ondas luminosas, en direcciones opuestas de un ¨¢tomo cargado por una inyecci¨®n de energ¨ªa, como puede ser la procedente de un l¨¢ser. Al observar los fotones, ambos se encuentra siempre polarizados u oscilando en la misma forma.

Esa perfecta danza subat¨®mica se observa a pesar de que los f¨ªsicos creen que los fotones no est¨¢n sincronizados hasta el momento justo en que son examinados. Hasta entonces, igual que sucede con el electr¨®n, se cree que se encuentran en un estado incierto, oscilando entre formas alternas de polarizaci¨®n.

La polarizaci¨®n solamente se hace real con la medici¨®n. La forma que resultar¨¢ es completamente indeterminada; sin embargo, al registrar la polarizaci¨®n de ambos fotones, ¨¦stos siempre est¨¢n correlacionados. Parece como si los fotones se informaran mutuamente del estado en que se encuentran en el momento de la detecci¨®n.

Los experimentos realizados hasta ahora, derivados de las propuestas hechas en 1964 por John S. Bell, de la Central Europea de Investigaci¨®n Nuclear (CEIN), cerca de Ginebra, han convencido a los te¨®ricos de que en tales experimentos el comportamiento de las part¨ªculas gemelas no ha sido preprogramado. La idea de que existe alg¨²n tipo de comunicaci¨®n normal entre ellas, seg¨²n creencia generalizada, parece haber sido descartada por los experimentos llevados a cabo por Alain Aspect, Jean Delibard y Gerard Rogerd en el Instituto de ¨®ptica Te¨®rica y Aplicada de Orsay, en las cercan¨ªas de Par¨ªs.

Sus experimentos se han centrado en un par de fotones emitidos por ¨¢tomos de calcio activados. Para evitar el paso de una se?al de retorno en el momento cr¨ªtico del experimento han utilizado un sistema de conmutaci¨®n que bloquea el paso cada diezmillon¨¦sima de segundo.

La teor¨ªa predominante en la actualidad parece inclinarse hacia esa teor¨ªa en todas sus m¨²ltiples manifestaciones. Seg¨²n el doctor Fritz Rohrlich, profesor de F¨ªsica Te¨®rica de la universidad de Siracusa, la cuesti¨®n est¨¢ en si, en la escala de los ¨¢tomos, el mundo est¨¢ regulado solamente por probabilidades. ?O, se pregunta ret¨®ricamente en la revista Journal Science, si hay algo determinista oculto bajo el fen¨®meno observado, del cual la din¨¢mica cu¨¢ntica es una especie de t¨¦rmino medio?

Las reglas de la f¨ªsica podr¨ªan bloquear cualquier tipo de medici¨®n de tal efecto subyacente, caso de que existiera. La creencia corriente es que cualquier intento de medici¨®n alterar¨ªa la situaci¨®n de tal forma que el efecto se desvanecer¨ªa.

El doctor Rohrlich est¨¢ convencido de que los experimentos franceses, mostrando el comportamiento cu¨¢ntico en separaciones de hasta 12 cent¨ªmetros, han fijado la cuesti¨®n.

? 1984, Nueva York. Times News Service.