JORGE LUIS BORGES Y LA FÍSICA CUÁNTICA

Soy Francés, por lo que ruego me disculpen las faltas.
Una fuente importante del articulo es una entrevista de Alberto Rojo.

El escritor Jorge Luis Borges (1899-1986) no tenia ninguna idea de la física. Sin embargo escribió una corta novela "“El jardín de los senderos que se bifurcan” que es una premonición de una de las teorías de la física cuántica. Antes de llegar hasta Borges, tengo que explicar, lo mas simplemente posible, que es la física cuántica.

El día 17 de abril 1900, el físico Lord Kelvin, especialista, entre otras cosas, de termodinámica pronuncio una frase que ha quedado famosa : « El conocimiento en física es como un cielo azul donde solo quedan dos pequeños nubes ». Uno era : Porque esta constante la velocidad de la luz en todas direcciones ?; el segundo era el problema de los cuerpos negros, es decir cuerpos que no refracta ningún tipo de radiaciones luminosas.

Pero los dos pequeños nubes se han convertido en dos enormes nubarrones  que han dado luz a las dos teorías físicas mas importantes desde la física de Newton : el primer problema nos ha dado la relatividad general de Einstein y el segundo la física cuántica de que se puede decir que tiene muchos padres, entre otros : Planck, De Broglie, Heisenberg, Pauli, y también (lo que generalmente no es conocido) Einstein, que descubrió que la luz es una onda (eso lo sabíamos desde un siglo), pero también un flujo de partículas.

La física cuántica es la física de la partículas elementares que son los ladrillos de la materia y de la luz. El comportamiento de las partículas elementares tiene poco que ver con lo de los cuerpos compuestos con átomos y moléculas. Por ejemplo, si lanzamos una piedra en el aire, conociendo todos los parámetros del lanzamiento, podemos predicar con precisión la trayectoria de la piedra: su velocidad y su posición en cualquier momento. Pero con una partícula (un electrón por ejemplo) es imposible conocer a la vez su celeridad y su posición. Eso se llama el principio de incertidumbre de Heinsenberg. Solo podemos hablar de probabilidad y no de parámetros concretos. En la física cuántica hay muchas paradojas que parecen desafíos para nuestra racionalidad y nuestra lógica. Por ejemplo el hecho que una medida perturba el comportamiento de una partícula, aunque si mido el peso de un cuerpo compuesto (una piedra) el pesaje no cambia de ninguna manera el peso real de la piedra. Algunas paradojas fueron explicadas. Por los otros podemos pensar que no son realmente paradojas, sino las limites de nuestros conocimientos actuales.

En los años 1930 un debate científico muy intenso animaba el entorno científico sobre la física cuántica. Un grupo (Bohr, Pauli y Heisenberg) consideraba  que esta teoría era consistente y explicaba la totalidad de los fenómenos. De un otro lado, Schrödinger y Einstein, aunque   pensaban que la formulación matemática era correcta, estaban convencidos que la teoría cuántica no podía explicar, en su totalidad, la complexidad del universo. Lo que menos le gustaba era la utilización de las teorías de las probabilidades. Tenemos que recordar que una partícula cuántica, antes que se ha determinada de manera experimental su posición, puede ser en cualquier lugar. Eso se llama “el principio de superposición”. Es la medida que fija de una manera definitiva los parámetros de la partícula. En esta época, los medios técnicos no existían para obtener una repuesta definitiva y los dos campos utilizaban lo que se llama “experiencias de pensamiento” para afrontarse.

¿Qué es una experiencia de pensamiento? Es una experiencia que no se hace de manera efectiva (realmente) sino de una manera intelectual, es decir sin recursos físicos pero solo con la imaginación de los científicos. En la historia de las ciencias, y también de la filosofía, hubo muchas experiencias de este tipo. Una de las primeras fue llamada “El barco de Galilée” que puso de manifiesto la equivalencia entre un cuerpo en reposo (que no se mueve) y un cuerpo que se mueve con un movimiento uniforme. Pero la más famosa de estas experiencias, fue, por cierto, la que se llama “El gato de Schrödinger”.

Schrödinger quería demonstrar una contradicción entre el principio de superposición y la realidad de una medida. Por eso imaginó una caja en la cual está encerrado un gato. En esta caja había también, en su imaginación, un cuerpo radioactivo que tenía la posibilidad de desintegrarse, emitiendo una partícula (digamos un electro) o de no desintegrarse. Si se emite un electrón, pone en movimiento un martillo que rompe un matraz de vidrio, liberando un gas toxico que mata inmediatamente el gato. Si no se emite un electrón, no pasa nada y el el gato queda vivo. Schrödinguer supone que, en una hora, el átomo tiene una probabilidad de un medio (1/2) de desintegrarse o no. Lo interesante en esta experiencia es que cuando la caja queda cerrada, el principio de superposición cuántica indica que existen simultáneamente los dos estados. Eso suele decir que con la caja cerrada el gato de Schrödinguer es simultáneamente vivo y muerto. Es solo cuando se abre la caja, es decir cuando se ha realizada la experiencia que se puede decir que el gato es muerto o vivo. Es muy importante entender que eso no suele decir que antes de la apertura de la caja existía una incertidumbre, dado a las probabilidades. Al contrario, no hay incertidumbre: la física cuántica nos indica que los dos estados del átomo, es decir del gato, existían realmente. Es claro que eso es un desafío a la lógica. ¡El sentido común nos indica que un gato no puede ser a la vez muerto y vivo!

Ahí radica la paradoja. Mientras que en la descripción clásica del sistema el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja y comprobemos su estado, en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador, lo que no puede ser posible por el simple uso de la lógica. El paso de una superposición de estados a un estado definido se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita, que ha dado lugar a distintas interpretaciones de carácter especulativo.

La más clásica es que, en el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar modifica el estado del sistema tal que ahora observamos un gato vivo o un gato muerto. Este colapso de la función de onda (función asociada a cada partícula) es irreversible e inevitable en un proceso de medida, y depende de la propiedad observada.

El proceso de medida supone una ramificación en la evolución temporal de la función de onda. El gato está vivo y muerto a la vez pero en ramas diferentes del universo: ambas son reales, pero incapaces de interactuar entre sí.

Una interpretación mucho mas especulativa se llama la interpretación de los « mundos paralelos» formulada por Hugh Everett en 1957:

Eso es bastante cerca de lo que se llama la teoría del multiverso que sostiene que las leyes de la naturaleza son consistentes con la existencia de muchos universos con los que no podemos tener una conexión directa. Si estuviéramos conectados, lo sabríamos, pero no lo estamos. 

El Premio Nobel de física David Gross no es convencido por esta teoría. Ha dicho hace poco en una entrevista:“No hay razón para que no seamos capaces de entender las propiedades de este universo: rendirse sería una derrota. Einstein una vez describió el objetivo de la física como ser capaz de calcular todo a partir de principios fundamentales. En física hemos tenido mucho éxito en hacer esto. Rendirse en este punto es una derrota, decir que “bueno, hay un número infinito de universos, puede pasar cualquier cosa”. Creo que deberíamos continuar, que no hay razón para que no seamos capaces de entender las propiedades de este universo, el único universo que podemos observar y con el que podemos comunicarnos.”

Pero otros científicos muy famosos aceptan sino la realidad, a lo menos la posibilidad de la existencia de muchos universos. El científico físico estadounidense Hugh Everett (1930-1982) propuso por primera vez la teoría de los universos paralelos en la física cuántica. La palabra “paralelos” significa que no puede existir ningún punto de contacto entre estos universos.

La propuesta de Everett es que cada medida «desdobla» nuestro universo en una serie de posibilidades. La idea y el formalismo de Everett es perfectamente lógico y coherente aunque inicialmente no despertó mucho entusiasmo porque no es una posibilidad falsable. 

Un hecho muy curioso es que el escritor Jorge Luis Borges (1899-1986) escribió en 1941, una novela “El jardín de los senderos que se bifurcan”. Parece una novela policial, bastante surrealista, pero, de hecho, es una meditación sobre el tiempo o, mejor dicho, los tiempos. 

Por circunstancias que no tengo tiempo de contar aquí, el narrador encuentra el bisnieto de un sabio chínese que se había dado dos tareas en su vida: construir un laberinto infinito y escribir una novela también infinita. Parecen dos cosas distintas, pero son una y única cosa. El  laberinto infinito, dice Borges, no es un laberinto en el espacio, es decir un lugar con muchas bifurcaciones donde hay que andar y buscar la salida. Es un laberinto temporal y es por eso que es la misma cosa que una novela infinita (solo en las novelas se puede describir el tiempo).

Que suele decir un labirinto temporal ?

En todos momentos de nuestra vida, tomamos decisiones. Pueden ser decisiones importantes o decisiones triviales (beber o no beber una copa de vino). Pero antes de la decisión hay muchas consecuencias abiertas y realmente presentes. Aquí esta la fantástica premonición de Borges. También existen, antes del resultado de una experiencia cuántica un montón de posibilidades. Pero cuando se abre la caja del gato de Shrödinguer, solo hay una posibilidad presente. En el laberinto de Borges, cuando hemos tomado una decisión todas las otras posibilidades desaparecen. Siguen existentes pero no le podemos encontrar. Eso es la teoría de los universos de Evertt.

Lo dice muy bien un protagonista de la novela: “El jardín de senderos que se bifurcan es una imagen incompleta, pero no falsa, del universo tal como lo concebía Ts'ui Pên. A diferencia de Newton y de Schopenhauer, su antepasado no creía en un tiempo uniforme, absoluto. Creía en infinitas series de tiempos, en una red creciente y vertiginosa de tiempos divergentes, convergentes y paralelos. Esa trama de tiempos que se aproximan, se bifurcan, se cortan o que secularmente se ignoran, abarca todas las posibilidades. No existimos en la mayoría de esos tiempos; en algunos existe usted y no yo; en otros, yo, no usted; en otros, los dos. En éste, que un favorable azar me depara, usted ha llegado a mi casa; en otro, usted, al atravesar el jardín, me ha encontrado muerto; en otro, yo digo estas mismas palabras, pero soy un error, un fantasma.”