Is this the real life
Is this just fantasy
Caught in a landslide
No escape from reality
Freddie Mercury, “Boh(e)mian Rhapsody”

¿Tiene que estar hecho el universo de algo? Los prejuicios de la física clásica nos obligan a pensar que el universo tiene que estar hecho de algo, como todas las cosas macroscópicas que conocemos. Sin embargo, la física cuántica no nos permite saber si el universo está hecho de algo o no. Estas preguntas son más bien de metafísica y entre los físicos las opiniones están muy confrontadas. Para R.C. Henry no tiene sentido la pregunta ¿de qué está hecho el universo? Para A. Hobson está claro que el universo está hecho de «campos cuánticos» (que no son ni partículas, ni ondas, ni campos, pero son todas estas cosas al mismo tiempo). Para N.G. van Kampen el universo es «real» y la mecánica de Bohm es la interpretación (realista) correcta de la mecánica cuántica, según él es compatible con todos los experimentos. Los aficionados a la física disfrutarán con una serie de artículos en el American Journal of Physics sobre la «escandalosa» mecánica cuántica en la que la realidad puede que no sea «real». Todo empezó con el artículo de Hrvoje Nikolić, «Would Bohr be born if Bohm were born before Born?,» Am. J. Phys. 76: 143 (2008) [ArXiv gratis]. Continuó con la respuesta de N. G. van Kampen,»The Scandal of Quantum Mechanics,» Am. J. Phys. 76: 989-990 (2008), con la de Art Hobson, «Response to «The Scandal of Quantum Mechanics,» by N. G. Van Kampen [AM. J. Phys. 76, 989-990 (2008)],» Am. J. Phys. 77: 293-293 (2009), con la de Richard Conn Henry «The real scandal of quantum mechanics,» Am. J. Phys. 77: 869-870 (October 2009) [versión gratis], y finalmente con la de Art Hobson, «Response to «The real scandal of quantum mechanics,» by Richard Conn Henry [Am. J. Phys. 77 (10),869–870 (2009)],» Am. J. Phys. 77: 870-871 (October 2009).

Un terrible tira y afloja metafísico con el que seguramente disfrutarán muchos de los lectores de este blog.

Las ideas de Henry básicamente son las siguientes. Las cosas clásicas están hechas de algo, pero por qué tienen que estar hechas de algo también las cosas cuánticas. Para Henry la función de onda de un campo cuántico es sólo una herramienta matemática para el físico, sin ninguna manifestación física. La función de onda no es real porque no es medible. Sólo podemos medir los resultados de medidas, valga la redundancia, de operadores (posición, momento, energía, etc.). Algo no medible no puede ser real. La pregunta de qué está hecha una función de onda cuántica no tiene sentido y por tanto la cuestión de qué está hecho el universo tampoco. La mayoría de las personas, los físicos incluidos entre ellas, piensa que el universo tiene que ser real (realista), un punto de vista que está en desacuerdo con lo que los experimentos en física cuántica parecen indicarnos.

Hobson se sorprende de lo extremistas que son los físicos cuánticos que se dedican a estudiar la interpretación de la mecánica cuántica. Según él, la física cuántica no necesita interpretación. Es como es y punto. Experimentos mentales como el del gato de Schrödinger que puede que esté simultáneamente vivo y muerto, son sólo eso, «pajas mentales.» La decoherencia explica por qué los objetos macroscópicos se comportan de forma clásica, sus funciones de onda y por qué el gato de Schrödinger o está vivo o está muerte, nada más simple.

Para Hobson la función de onda (de un electrón, por ejemplo) es el límite no relativista de una entidad física real, un campo electrón-positón cuantizado (que es tan real como pueda serlo un campo electromagnético, la luz misma). Hobson cita a Weinberg que afirma que «los campos cuánticos son los ingredientes básicos del universo,» y recomienda el libro de Robert Mills, «Space, Time and Quanta: An introduction to contemporary physics.» Por supuesto, las ideas de Hobson las podemos encontrar más detalladas en sus propios artículos, como Art Hobson, «Electrons as field quanta: A better way to teach quantum physics in introductory general physics courses,» Am. J. Phys. 73: 630-634 (2005) [gratis aquí], «The wave function and reality,» Am. J. Phys. 73: 197-197 (2005), y «Teaching Quantum Physics Without Paradoxes,» The Physics Teacher 45: 96-99, 2007 [gratis aquí].

Hobson coincide con Henry en que el universo no está hecho de cosas, pero por razones distintas. Para él, los campos (cuánticos) no son cosas y no están hechos de cosas. Más bien al contrario, las cosas están hechas de campos cuánticos.

Hemos de recordar algo importante. Nosotros no podemos observar el universo microscópico, lo único que podemos observar son las lecturas macroscópicas de los instrumentos que utilizamos para medir el mundo microscópico. En nuestro conocimiento sobre el mundo cuántico siempre tenemos pegados de forma indisoluble lo medido y lo que mide y esto último es macroscópico. No se puede separar lo cuántico medido del aparato clásico que lo mide (aunque sí lo hacemos cuando usamos la matemática de la física cuántica). Cuando queremos entender el universo en su conjunto, como no hay nada fuera del propio universo que lo pueda medir, debemos aceptar que el universo en su conjunto es clásico (macroscópico).

Habrá que seguir hablando de estos temas en futuras entradas. Habrá que cantar aquello de ¡Escándalo, esto es un escándalo!