Brian Cox / Jeff Forshaw
Son famosas las objeciones de Einstein a la naturaleza probabilista de la mecánica cuántica, que se reflejan en una carta que le escribió a Born en diciembre de 1926. “La teoría ofrece mucho, pero no nos acerca al secreto del Viejo. De todas maneras, estoy convencido de que Él no juega a los dados.” El problema era que, hasta entonces, se daba por supuesto que la física era completamente determinista. Desde luego, el concepto de probabilidad no es exclusivo de la teoría cuántica: se suele utilizar en numerosas situaciones, desde las apuestas en las carreras de caballos hasta la ciencia de la termodinámica, sobre la que se basaron sectores enteros de la ingeniería victoriana. Pero, en estos casos, el motivo para utilizar probabilidades era la falta de conocimiento acerca de esa parte del mundo en concreto, no una cuestión fundamental. Supongamos que lanzamos una moneda al aire (el juego de azar por antonomasia). Todos estamos acostumbrados a utilizar probabilidades en este contexto. Si lanzamos la moneda cien veces, esperamos, en promedio, obtener cincuenta veces cara y cincuenta veces cruz. Antes de la teoría cuántica, estábamos obligados a decir que, si tuviésemos toda la información posible sobre la moneda (la manera exacta en la que la lanzamos al aire, la fuerza de la gravedad, los detalles de las corrientes de aire que circulan por la habitación, la temperatura del aire, etcétera), en principio podríamos calcular si obtendríamos cara o cruz. Por lo tanto, en este contexto, la aparición de las probabilidades refleja las carencias de nuestro conocimiento del sistema, y no algo intrínseco al sistema en sí.
Las probabilidades en la teoría cuántica no son así en absoluto: son algo fundamental. Si sólo podemos predecir la probabilidad de que una partícula esté en uno u otro lugar, no es porque seamos ignorantes. No podemos, ni siquiera en principio, predecir cuál será la posición de una partícula. Lo que sí somos capaces de predecir, con una precisión absoluta, es la probabilidad de que encontremos una partícula en determinado lugar si la buscamos. Además, podemos predecir con precisión absoluta cómo varía esa probabilidad con el tiempo. Born lo expresó espléndidamente en 1926: “El movimiento de las partículas sigue leyes de la probabilidad, pero la probabilidad en sí se propaga según la ley de la causalidad.” Eso es lo que hace la ecuación de Schrödinger: nos permite calcular con exactitud qué aspecto tendrá la función de onda en el futuro, partiendo de su aspecto en el pasado. En ese sentido, es análoga a las leyes de Newton. La diferencia es que, mientras que las leyes de Newton nos permiten calcular la posición y velocidad de las partículas en cualquier instante futuro, la mecánica cuántica únicamente nos permite calcular la probabilidad de encontrarlas en determinado lugar.
Esta pérdida de capacidad de predicción era lo que incomodaba a Einstein y a muchos de sus colegas. Desde la perspectiva que dan los ochenta años transcurridos desde entonces, y todo el trabajo que se ha llevado a cabo, el debate resulta ahora un poco superfluo, y es fácil zanjarlo diciendo que Born, Heisenberg, Pauli y Dirac, entre otros, tenían razón y que Einstein, Schrödinger y la vieja guardia estaban equivocados. Pero en aquel entonces era perfectamente posible creer que la teoría cuántica era incompleta, en algún sentido, y que las probabilidades aparecían, como sucede en termodinámica o cuando lanzamos una moneda, porque nos falta alguna información sobre las partículas. Hoy en día esta idea tiene poca aceptación, ya que los avances teóricos y experimentales indican que la naturaleza realmente utiliza números aleatorios, y que la pérdida de certeza a la hora de predecir las posiciones de las partículas es una propiedad intrínseca del mundo físico: las probabilidades son lo máximo a lo que podemos aspirar.
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Fragmento reproducido de El universo cuántico — Y por qué todo lo que puede suceder, sucede, Debate, México, 2014.
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