Hacia el futuro

Con lo aquí dicho puede afirmarse que la física de siglo XXI estará fundada en los principios cuánticos. Sin embargo, el camino por recorrer no es todavía muy claro ya que muchos piensan que aún no hemos entendido cabalmente los fundamentos de la mecánica cuántica. En términos generales esta posición es correcta ya que esa teoría, como todo conocimiento científico, no es definitiva y queda mucho por comprender de su significado profundo. Empero el endurecimiento de esa posición sólo ocultaría que lo que ya entendemos de ella nos compromete y obliga a cambiar mucho de lo que hemos creído acerca del comportamiento de los fenómenos naturales. Parece claro ahora que la mayor aportación del conocimiento cuántico proviene no tanto de los extraños fenómenos que lo originaron sino de las insólitas consecuencias que de él se derivan.

 

Es obvio que muy poco puede decirse acerca de la evolución futura del conocimiento cuántico. Sin embargo, los acontecimientos recientes nos permiten prever que su crecimiento mayor no será tanto en extensión cuanto en profundidad. Una revisión del desarrollo de la física cuántica, por superficial que sea, muestra que los aparentes defectos de sus explicaciones, que inicialmente fueron considerados como paradojas, han sido aclarados en la mayoría de los casos al tomarlos como manifestaciones de rangos propios del comportamento de la naturaleza. Así los físicos han convertido muchas de las llamadas "paradojas" en "efectos cuánticos". A continuación describiremos los más famosos: el gato de Schrödinger y el enmañaramiento de partículas. 

En 1935 Schrödinger planteó una situación de apariencia paradójica: se mete un gato en una caja cerrada, en la cual hay además un dispositivo compuesto por un átomo radioactivo con una probabilidad de 50% de desintegrarse, un aparato que detecta la desintegración del átomo y una botella de veneno que se romperá al producirse la desintegración. Desde el punto de vista cuántico, antes de abrir la caja y comprobar que el átomo se desintegro y el gato está muerto –o que no se desintegró y el gato está vivo– todos los elementos de este aparato se encuentran en una superposición de estados. Así, en su interior hay una fuente que se ha desintegrado y que no se ha desintegrado, un frasco que está roto y no roto, y un gato vivo y muerto. Durante mucho tiempo numerosos científicos sostuvieron que eso era inaceptable y que mostraba un gran defecto de la teoría cuántica. La mayor inquietud estuvo en la situación del gato ya que, aparte del natural afecto que sentimos por esos animales, había que aclarar si ellos estaban sujetos a las leyes cuánticas. El gato Schrödinger es en la actualidad una buena metáfora para exhibir el principio de superposición de estados, que fundamenta la mecánica cuántica y su aplicación a los objetos de la vida cotidiana es una de las esperanzas para la construcción de computadoras "cuánticas".

El otro acertijo fue planteado también en 1935 y su principal autor fue un indiscutible precursor de la física cuántica: Albert Einstein. Este físico, ayudado por sus colegas Boris Podolsky y Nathan Rosen, cuestionó a la comunidad científica acerca de la completez de la descripción cuántica con un problema que a partir de su publicación fue conocido como "la paradoja EPR". Para ello formuló el siguiente escenario: se emiten dos partículas idénticas que viajan en sentidos opuestos con velocidades iguales y se deja pasar un tiempo suficiente como para que se separen mucho. Luego se efectúa una determinación del estado de una de ellas con el propósito de conocer el estado de la otra. De acuerdo con la mecánica cuántica la situación de esta última depende del proceso de medición de la primera, aunque ella no haya sido observada. Muchos científicos tomaron la paradoja EPR como evidencia de una interpretación defectuosa de la mecánica cuántica argumentando que ninguna definición razonable de "realidad" permitiría eso.

 

En 1982, en un laboratorio de óptica francés, el físico Alain Aspect, ayudado por otros colegas, realizó lo que planeaba el problema de Einstein mostrando que pueden producirse partículas en estados enmarañados, esto es, cuerpos en estados relacionados de tal manera que la manipulación de uno de ellos afecta la situación de otro distante, sin que medie la transmisión de una señal que informe acerca de tal manipulación. El experimento de Aspect fue realizado produciendo un par de fotones que viajaron en direcciones opuestas y analizando los efectos en uno de ellos causados por la observación del otro. Ahora sabemos de la existencia de correlaciones entre sistemas de partículas causadas por la naturaleza de su pruducción, las cuales se conservan mientras no se perturbe al sistema y se manisfiestan al hacerlo, aunque la separación de las partículas sea muy grande.

Como en nuestra época se busca de inmediato el uso del conocimiento científico, hay en estos momentos mucha actividad para emplear el fenómeno de enmarañamiento de partículas y se espera pronto disponer, además de la computación, de la criptografía y de la teleportación cuánticas. Sabemos que con la criptografía se busca asegurar el secreto en las comunicaciones, y la mecánica cuántica ofrece la posibilidad de lograrlo destruyendo la información en el caso de que alguien intentara obtenerla sin conocimiento de su destinatario. Con la teleportación cuántica esperamos llevar objetos –preferentemente personas– de un lugar a otro muy distante "recreándolos" en su destino, con el consiguiente ahorro de tiempo y uso de vehículos pesados como los que ahora empleamos. Ya se afirma que las paradojas aparecidas en los inicios de la mecánica cuántica son la base de la tecnología del futuro.