Reseña: “Cuántica” de José Ignacio Latorre

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“Cada generación infravalora la imaginación de la siguiente generación. [A] pesar de dudar del significado de sus fundamentos, los arquitectos de Cuántica siguen levantando magníficos edificios que desafían al sentido común. [Podemos] predecir lo que hará un electrón, pero no lo que es un electrón en su esencia más íntima. Tampoco sabremos por qué existe un electrón. Solo sabremos manipular la información que lo describe. [Sean] bienvenidos a la ciudad de Cuántica”.

He disfrutado mucho el delicioso libro de José Ignacio Latorre, “Cuántica. Tu futuro en juego”, Ariel (2017) [174 pp.]; agradezco que la editorial me haya enviado una copia. Rayando la prosa poética, un experto en física cuántica nos ofrece un paseo por la mecánica cuántica no relativista, sus postulados, sus aplicaciones y su futuro potencial. Dirigido a un público general, me ha gustado mucho, lo que no quita que en ciertas ocasiones disienta con algunas afirmaciones, énfasis y opiniones del autor.

Un libro escrito con un estilo muy personal. Sin ilustraciones, pero desgarrador, busca mostrar la poesía de la mecánica cuántica. Muchas secciones, y por ende muy cortas, algunas solo un párrafo y un par de frases. Y muchos párrafos de una sola frase. Párrafos que buscan que el lector se pare, relea, deguste y reflexione sobre dicha frase antes de seguir leyendo. Y muchas anécdotas y curiosidades. Un libro de un sabio cuántico, ideal para ser regalado a quienes aman las letras y las humanidades, pero repudian las ciencias. Quienes se adentren en la ciudad de Cuántica seguro que se sorprenderán. Muy recomendable.

Por cierto, el autor es un gran divulgador que ha realizado dos documentales y escrito el reciente libro “La nada. O el vacío cuántico”, Descubrir la ciencia, Materia, El país (2016). Recomiendo sus vídeos en youtube al final de esta página.

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El autor es catedrático de Física Teórica de la Universidad de Barcelona y director del Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual. De hecho fue doctorando de Pedro Pascual, a quien dedica el libro y quien fue discípulo del premio Nobel Yoichiro Nambu en la Universidad de Chicago. “De Pascual aprendí la profundidad de la mecánica cuántica. [Me] dio la Ciencia con mayúscula y nunca pidió nada a cambio”. Además, Latorre fue postdoc de Daniel Z. Freedman en el MIT, creador de la supergravedad. “Él pulió mis apresurados cálculos y me impregnó de la máxima que rige el buen hacer científico: el diablo vive en los detalles”.

El libro consta de un prólogo, cinco capítulos y dos apéndices. Nos da la bienvenida el prefacio del propio autor, “La ciudad de Cuántica” [pp. 7-8]. En el “Prólogo” [pp. 9-19], se nos recuerda que “vivimos en un mundo cuántico” en el que “la mecánica cuántica nos ha cautivado con su tremendo poder, casi mágico, para crear tecnologías que nadie supo vislumbrar en el pasado”. La comparación entre la música y la cuántica nos lleva al “¿para qué sirve?”. El autor, “en defensa de lo inútil”, se plantea si “¿tiene sentido preguntarse para qué sirve la música?”

“¿Todo debe ser útil?” A veces basta la “belleza de una ecuación”, su “simplicidad y simetría” que nos llevan a la construcción de “una catedral intelectual”. Porque “la construcción de una catedral requiere un andamiaje prolífico que solo es retirado al final. Solo entonces, cuando los utillajes y la suciedad de la obra son eliminados, la belleza se hace patente. [Ahora] podemos explicar mecánica cuántica en nuestras universidades de forma limpia y elegante. Ahora podemos ver fácilmente su belleza interna. Basta adentrarse muy poco a poco”.

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El capítulo 1, “Las leyes cuánticas” [pp. 21-61], nos deleita con los cuatro postulados cuánticos. “Tras años de esfuerzo, Cuántica se basa en muy pocas pero potentes verdades indemostrables”. El “postulado I. Información” nos desvela la “humildad” de la cúantica a la hora de decribir “cómo nos relacionamos con nuestro mundo”. Por supuesto, se requieren “matemáticas” para describir la “superposición de historias”, pero el autor las omite por el bien del lector lego.

“Es tentador decir que la partícula ha pasado por los dos agujeros a la vez. Pero eso no es acertado. Lo correcto es decir que la información que tenemos sobre el sistema es compatible con las dos posibles historias y, en consecuencia, la función de onda es la suma de todas las historias posibles”. El autor nos habla con rigor, pero sin miedo, de la “interferencia cuántica”, las “superposiciones en el espacio” y de las “superposiciones atrevidas” como “el gato de Schrödinger”. “El gato NO está vivo y muerto a la vez, como a veces se lee en textos divulgativos. El gato no es lo que representamos en mecánica cuántica. Lo que describimos es la información sobre el gato”.

Finaliza la presentación del primer postulado con “decoherencia”, “ontología”, “física versus matemáticas” y “¿por qué el universo es comprensible?”. Tras su disfrute pasamos al “postulado II. Saber” que afirma que “solo podemos conocer ciertas propiedades de un sistema”. Por tanto, hay “preguntas válidas y no válidas”, “trayectorias invisibles” y cuestiones propias de Einstein como “¿existe la Luna?”, “el prejuicio de la realidad objetiva”, “la realidad según Orwell”, “el mago cuántico” y “Einstein y el elemento local de realidad”. Todo ello se resume en la última frase “el prejuicio natural de creer que una realidad objetiva existe no es correcto”.

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El “postulado III. Mirar” nos “dicta que el resultado de una medida es aleatorio. [Que] tras realizar una medida, la función de onda colapsa al estado medido. [El] postulado III es brutal: el azar existe. [El] hombre no tiene derecho a saber con certeza”. Porque “la mirada incontrolable” vía el “principio de incertidumbre” (lo correcto hubiera sido escribir “de indeterminación”) nos llevan a “el colapso del gato de Schrödinger”, o mejor, a la “actualización de la información que tenemos del gato”.

Tras una “epifanía” en honor a Heisenberg, la “incertidumbre en la vida cotidiana” de la mano de Bohr, nos llevan a “el azar de un dado” que rehuye de Einstein. Por supuesto, “el dado es un ejemplo de un mal entendido azar clásico”. La clave es la relación entre “complejidad y azar”. En “azar, determinismo, libre albedrío” el autor afirma que “todo fue fijado en el inicio de los tiempos incluido el amor, la desesperación, el olvido. Todo”. Como es obvio, esto es falso. Me desagradan estas opiniones del autor en las páginas 51 y 52. No entiendo por qué olvida el caos determinista y la estocasticidad hamiltoniana.

Del “azar indemostrable”, vía el “azar no certificable”, el “azar indecidible” y el “azar cuántico”, el autor nos lleva a la rotunda frase “el azar cuántico sí es certificable”. Lo siento mucho por el lector lego, pero el autor no parece entender bien la teoría algorítmica de la información de Gregory Chaitin y sus implicaciones en computación cuántica. Una crítica firme nos llevaría a una larga discusión. Aún así me apena que el lector llevado por el sesgo de autoridad se quede con una idea muy errónea sobre estas cuestiones. Finaliza el capítulo con “¿quién es el observador?” donde me hubiera gustado leer algo sobre observadores cuánticos.

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El último “postulado IV. Cambio” destaca la relación entre el tiempo y el hecho de que “el azar se da en el acto de medir, no en la evolución, [que] no tiene azar”. En rigor, el tiempo no existe en mecánica cuántica no relativista como objeto cuántico per se, de ahí que su evolución sea clásica y determinista. Me hubiera gustado que el autor desarrollara esta cuestión con más profundidad y no se limitara a una pasada superficial. El “tiempo es cambio”, siendo la “evolución exacta”. Un discusión de la diferencia entre “evolución y probabilidad”, y la importancia de la “evolución en paralelo”, me parece que merece mucho más que tres páginas y media. Una pena, pues más tarde se abusa de estas ideas y el lector lego se encontrará flotando en una nube de ignorancia.

El capítulo segundo, “La primera revolución cuántica” [pp. 63-93], se inicia con un resumen muy breve del papel de Planck en el nacimiento de la física cuántica y discute cuatro aplicaciones tecnológicas: el láser, los relojes en el GPS, las computadoras y la medicina. La mayoría de los lectores disfrutará de este capítulo en el que se demuestra que “los habitantes de Cuántica han aprendido a aprovechar las leyes que han descubierto” y que el siglo XX ha sido “un siglo cuántico”. Las anécdotas sobre Planck están muy bien seleccionadas, desde “el día en que nació la mecánica cuántica”, hasta cuando “la revolución empieza”.

El “láser” se basa en la “coherencia cuántica de la luz”. Su historia y aplicaciones, en “¿para qué sirve un láser?” nos recuerdan que “el mundo cuántico brilla en todo su esplendor”. Siempre se pone al “GPS” como ejemplo de aplicación tecnológica derivada de la relatividad, pero requiere un “reloj atómico”, de hecho, lo ideal sería usar “un átomo” como reloj. Las “correcciones relativistas” y “el tiempo de la Tierra” finalizan con dos frases rotundas: “el tictac de la Tierra es atómico. Es un tictac cuántico”. Tan rotundas pueden confundir al lector. No hay relación alguna con el tiempo en física cuántica. Solo se alude a los relojes atómicos.

“Computadoras”, término que en español se usa menos que “ordenadores”, nos recuerda que “todo es cálculo” y que usando “unos y ceros” podemos “calcular en una máquina de Turing” implementada usando física del “estado sólido”. No me gusta la sección “problemas fáciles y difíciles” donde el autor, de nuevo, muestra su ignorancia sobre la teoría de la computabilidad (o calculabilidad) algorítmica. Una pena, pero cae en el mismo error que muchos otros divulgadores. Por fortuna, finaliza el capítulo con las aplicaciones cuánticas en “medicina”, como la “resonancia magnética nuclear”, la “PET” y los “aceleradores de protones”. “La mecánica cuántica es sin duda una gran aliada de nuestra salud”.

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El tercer capítulo, “la segunda revolución cuántica” [pp. 95-134], nos lleva a las aplicaciones presentes y futuras de la cuántica en el siglo XXI. Como no, se inicia con los “ordenadores cuánticos” (me agrada que se olvide de las “computadoras cuánticas”). Otra vez, Latorre cae en el mismo error que la mayoría de los divulgadores, centrándose en “el secreto en peligro”. Se presenta una agradable revisión del cifrado con clave pública en “un cofre y una llave”, destacando el uso de “grandes números primos” y la relación entre “secreto y complejidad computacional”.

Me apena que en “qubits: cálculo cuántico en paralelo” no se explique bien el concepto de cubit (bit cuántico). Tampoco se explica bien la “complejidad computacional cuántica” y su relación con la clásica. “¿Para qué servirán los ordenadores cuánticos?” afirma que “tendremos ordenadores híbridos” (aunque omite el concepto de oráculo) y trata de no meter la pata, pero la mete hasta el fondo, con sus breves comentarios sobre “la máquina llamada DWAVE” (que engañarán a muchos lectores legos). “Viejo versus nuevo cómputo electrónico” y “qubits físicos” nos llevan a “cálculo exacto con azar”.

Tras una revisión pobre y deslavada de la computación cuántica, llegamos al cifrado cuántico en “secreto cuántico”. Como “el espía deja huella” podemos desvelar su presencia usando “mensajes sobre espines” (aunque la explicación del concepto de cubit con espines es muy pobre). Los protagonistas habituales, “Alice, Bob y Eve”, nos acompañan en una breve descripción de la “criptografía BB84″ y la criptografía Ekert91. “Delatando a Eve” gracias a la “criptografía cuántica práctica” y a la “criptografía por satélite”. Finaliza el autor con una mención a la “criptografía poscuántica”. Desmerece gran parte de la presentación la última frase “el desconcierto sigue presente en el mundo de la criptografía”. Una opinión que sobra.

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Me ha gustado mucho la sección dedicada a la “precisión”, que nos habla de la metrología cuántica. “Atrapar un átomo” (“el camino a la ingeniería de los átomos individudalizados”), “ultraprecisión”, “sensores cuánticos” y siempre sin olvidar la “humilde precisión”. Porque “la investigación básica de hoy es el instrumento de trabajo de mañana. La revolución silenciosa está en la precisión”.

La aplicación por excelencia de los ordenadores cuánticos (en especial de los de propósito específico) es la “simulación cuántica”. Yo no la hubiera relegado al último lugar. “Superconductividad”, “eficiencia cuántica” y “locuras cuánticas” nos hablan de simulación cuántica analógica. “Química cuántica” nos presenta la simulación cuántica digital. Finaliza el capítulo con la “imaginación” pues es imposible imaginar hoy lo que serán las futuras tecnologías cuánticas.

El capítulo 4, “mi futuro cuántico” [pp. 135-145], nos presenta la opinión del autor sobre la repercusión de las tecnologías cuánticas en la vida diaria de todos los ciudadanos. “¿Cómo me afectará a mí, a usted, a cada uno de nosotros la segunda revolución cuántica?” Se destaca lo más obvio, la “manipulación informativa” y su efecto en el “negocio cuántico” y la “política cuántica”. Subyace una mención no explícita a la singularidad tecnológica y al transhumanismo cuántico. Finaliza con “¿cuándo?” y “la preguna no es ¿cuándo? sino ¿quién?”. En general no me gusta lo pobre de las opiniones que expresa el autor en este capítulo. Creo que hay poca reflexión profunda y una superficialidad que me apena. Una oportunidad perdida.

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En el brevísimo quinto y último capítulo, “la gran duda” [pp. 147-152], el autor nos aclara que “aquí vienen, pues, grandes dosis de opinión no validadas, ni compartidas por muchos colegas” sobre las interpretaciones locales y realistas de la mecánica cuántica. “Aquí mi corazón se enfrenta a mi razón. [Con] o sin un dios, un conjunto de científicos nos sentimos incómodos con el azar cuántico. [Es] posible que la mecánica cuántica sea una teoría efectiva, una versión burda de una teoría mucho más refinada que desconocemos”. Me apena que haya mucha opinión en los capítulos 3 y 4, pero que el autor no se lo aclare al lector lego, y que falte mucha más opinión en el breve capítulo 5, siendo innecesario para el lector una aclaración explícita en dicho caso dado su contexto.

Los dos últimos capítulos tendrían que haber sido mucho más extensos. Además deberían haber presentado una opinión de experto, tras una profunda reflexión. Me han dejado un mal sabor de boca. Salvo que el autor pretenda convertir estas breves páginas en un futuro libro, creo poder afirmar que el autor se desnuda más en el capítulo 3. Los párrafos finales del libro dejarán con la miel en los labios a muchos lectores: “Es justo decir que, al abandonar la ciudad de Cuántica, todos nos llevamos recuerdos y percepciones diferentes. Mi duda está bien definida: Azar o determinismo: esa es la cuestión”.

Finaliza el libro con dos apéndices. “Verdades cuánticas” [pp. 155-161] sobre los postulados cuánticos y su relación con los prejuicios clásicos. “La búsqueda de explicaciones más elementales no cesará nunca”. Y “matemáticas cuánticas” [pp. 162-168] que trata de explicar de forma breve lo que son los “espacios de Hilbert”, los “operadores autoadjuntos”, la “proyección”, la “unitariedad”, “la aparición de la constante de Planck” y la “interpretación de Copenhague”. Me hubiera gustado un capítulo más extenso en esta línea, quizás como segundo capítulo.

En resumen, me ha gustado mucho este libro, lo he leído en un par de sentadas. Por ello te lo recomiendo, tanto si sabes física cuántica, como si eres un lego que nunca se atrevería a leer un libro de física cuántica. El libro te hará reflexionar y te permitirá admirar la gran obra de la ciencia del siglo XX, porque el siglo XX ha sido el siglo cuántico.

23 Comentarios

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VicenteVicente

¿Para cuándo un libro tuyo que cubra esas lagunas y errores? O, si aprecias tanto la prosa de algunos autores, un libro-recopilación. Preferimos no esperar a tu jubilación, por si no llegamos…

JoseJose

Como lector lego agradezco tus análisis para poder profundizar en la materia y dejar de ser un lego. Me encanta leerte y escucharte.

EloyEloy

Muy buena reseña Francis
¿Has leído el libro Quantum de Manjit Kumar? Estaba pensando comprármelo y querría saber tu opinión sobre él
Saludos

Pedro Mascarós

Gracias por la reseña, Francis.
¿Sabes de alguna lectura para conocer las implicaciones en cuántica de la teoría de Chaitin?

Una lástima que el autor no se haya introducido más en el mundo de la computación, es una parte muy importante.

Sobre el gato de Schrödinger, o el electrón pasando entre rendijas es cierto que a veces nos empecinamos en querer saber algo, colocándonos en la posición de un observador que en realidad NO existe; ocurre también en las clásicas confusiones en relatividad especial, cuando sin darnos cuenta estamos haciendo preguntas desde un sistema de referencia que en realidad no existe.

Francisco R. Villatoro

La teoría de Chaitin se extiende al caso cuántico de forma natural. Busca en Google Scholar artículos con el término “quantum algorithmic information theory” y encontrarás lo que buscas.

vicentevicente

De ese autor ¿has leído “El número omega : límites y enigmas de las matemáticas” publicado por Tusquets?

GroovyGroovy

El libro de Manjit Kumar es recomendable, lo editó Kairós en 2011. Pese a que el experimento mental del gato lo alumbró Schrödinger en 1935 no parece que se haya avanzado mucho a este respecto. Kumar nos recuerda en su libro que el dilema del gato estuvo precedido por tres experimentos mentales de Einstein: el EPR, el de las dos cajas y la pelota, y el del barril de pólvora. Si bien es cierto que el gato de Schrödinger es un objeto ambiguo que posee dos naturalezas, una cuántica y otra determinista, el objetivo del experimento es establecer una vía de comunicación entre el mundo micro y el macro. Resulta interesante observar que en sus últimos escritos, observaciones de corte filosófico, Schrödinger aclara al lector que no se considera miembro de la mecánica cuántica.

VirginiaVirginia

Dice ” Me ha gustado mucho” pero cuando se lee el contenido está lleno de comentarios negativos al contenido del libro. José Ignacio Latorre tiene un alto índice h en el área en la que versa el libro. No encuentro el del crítico del libro. Me compraré el libro y me haré mi propia opinión.

José AntonioJosé Antonio

Jajaja, es verdad. Le dio duros golpes al autor del libro, por su baja capacidad de “profunda reflexión”, pero sin embargo al final dijo: “En resumen, me ha gustado mucho este libro, lo he leído en un par de sentadas”… Todo esto encaja en un buen estado de “Superposición” (me gusta y no me gusta el libro), supongo que dijo por cortesía que le gustaba el libro, aunque saboreé un tufillo descalificativo. Pero al margen de todo, muy buen post y muy buena página web, de los mejores que encontré en la red en idioma español, mis respetos y felicitaciones al autor.

miguelmiguel

Hola, Francis, yo soy completamente lego en física, pero desde pequeño es para mi como un imán, sobre todo la física cuántica, supongo por ser tan sutil como loca. Creo haber conocido a las dos “personas” que mas saben de esto con diferencia,pero por desgracia una ya no esta con nosotros y la otra esta demasiado lejos y tiene la fea costumbre de no avisar cuando viene a mi casa,espero que lea esto (seguro) pues tengo algunas cosas que preguntarle mas.

Francis, me gustaría preguntarte y solo es una suposición, si pudiera construir una maquina en la que pudiera pasar toda mi información de ser materia a luz y al contrario de ser luz a materia al instante y sin que la atmósfera fuera un problema, la pregunta seria que leyes físicas conocidas podrían estar en contra, con cuantas no serian compatibles y si en realidad no hay ninguna ley que lo impida solo que no tenemos los conocimientos ni tecnología necesaria.

Supongo que parece una tontería pero para mi decir tonterías no es una tontería.

Un saludo y gracias.

Francisco R. Villatoro

Miguel, no, no es posible. El teorema de no clonación de la mecánica cuántica afirma con rotundidad que es imposible transmitir “toda tu información” por un canal de comunicaciones (vía luz u otro medio). Por tanto, tu idea es físicamente imposible (con las leyes de la física que conocemos en la actualidad).

miguelmiguel

Hola, Mula Francis, te equivocas,pero no puedo probarlo y no tengo mas remedio que darte la razón lo siento de verdad.
Un saludo y gracias.

Francisco R. Villatoro

Perdón, Miguel, tus deseos y las leyes de la física conocidas a día de hoy son cosas diferentes. Quizás has leído libros de transhumanismo y singularismo tecnológico, cuyos optimistas autores no son físicos cuánticos, sino ingenieros o filósofos (muchos físicos cuánticos les han criticado antes que yo). Aún así, reconozco que espero estar equivocado y que lo imposible hoy se convierta en posible mañana. La esperanza nunca se pierde.

GerardGerard

Hola,

Muy buena reseña, muy completa! Aun así me queda una duda.. a pesar de que mencionas que este libro es tanto para personas que sepan física cuántica como para las que no sepan ¿ crees que a un estudiante de fisica , que prácticamenteha terminado la carrera, podria interesarle?
Me gustaria regalare este libro a mi hermano, pero no se si lo encontrará de un nivel demasiado “básico”.. leyendo tu reseña parece que no vaya a ser asi, pero lo pregunto igualmente jeje

Un saludo,

Francisco R. Villatoro

Gerard, creo que será un buen regalo y que le gustará. No le conozco, luego no puedo opinar con rigor, pero si le gusta la divulgación de la ciencia le gustará este delicioso libro.

Rodrigo ArillaRodrigo Arilla

Hola,

En esta reseña has comentado el rigor del autor y como ejemplo has puesto una frase donde se aclara que decir que el electrón pasa por las dos rendijas a la vez no es cierto.
He leido algunos libros escritos por autores muy prestigiosos como Stephen Hawking o Brian Greene que aseguran que Feynman afirmo que el electrón pasa por las dos rendijas a la vez, pero leyendo atentamente el libro de Feynman “Electrodinámica cuántica” no he podido deducir en ningún momento tal afirmación.
Me gustaría que me pudieses aclarar cual es la interpretación correcta.

Un saludo y gracias.

Francisco R. Villatoro

Rodrigo, no existe la interpretación correcta. No tiene sentido preguntarse por qué rendija pasa el electrón. El campo cuántico del electrón está en ambas rendijas, antes de ellas y después de ellas, e interacciona con el detector dando lugar a un señal con cierta probabilidad y en cierto lugar de la pantalla, a lo que llamamos detección del electrón. Pensar en campos es lo que reclama Feynman en QED y apena que aún haya quien divulgue hablando de partículas en lugar de campos.

La mecánica cuántica no relativista debe entenderse siempre como una aproximación a la teoría cuántica de campos. Tratar de interpretarla olvidando este hecho experimental, observacional y teórico, es olvidar más de medio siglo de ciencia.

masmaderamasmadera

Discrepo de Francis. Su respuesta prácticamente sólo sustituye función de ondas por campo cuántico, lo que en sí mismo no ofrece mayor valor explicativo. Y preguntarse por qué rendija pasa el electrón tiene sentido, como demuestra el hecho de que no haya una sóla persona que no se haya formulado esa pregunta cuando comienza a estudiar física cuántica.

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