(Mis excusas por usurpar el terreno de otros blogs desde el amateurismo cuántico)

Los Reyes Magos de 2012 me han regalado el libro La puerta de los tres cerrojos, de Sònia Fernández-Vidal, y editado por La Galera (2011). Cuando el "rey mago" preguntó en la librería por un libro de divulgación de la física cuántica para adolescentes, no sabían de qué les hablaba, y al citar el nombre de la autora inmediatamente lo reconocieron y dijeron que estaba "entre las novelas juveniles".

La autora (1978), doctora en física, experta en cuántica, quiere acercar la realidad de la física cuántica al no experto, y escribe una novela "para adultos, pero escrito en lenguaje para niños". El objetivo, pues, es la divulgación de conceptos básicos, básicos en el sentido de fundamentales.

¿Puede divulgarse la física cuántica? Ahora entraré en un terreno del que no sé lo suficiente, Y que no comprendo lo suficiente. Pero voy a pontificar sobre ello, consciente de la inconsciencia de los ignorantes.


Yo divulgo para facilitar la comprensión. Pero, ¿qué es comprender? A mi modo de ver, es interiorizar ideas, y a partir del momento en que se asimilan se tiene una forma de interpretar la realidad más completa y más rica que antes. Se ha comprendido un concepto cuando se puede explicar sin escribir ninguna ecuación. Ya hace unos años, tuve el gusto de escribir un artículo (traducido al castellano en el libro "Tortilla quemada") sobre el oscuro concepto de entropía. Usé la estrategia, que creo correcta, de hacer ver los motivos que llevaron a haber de inventar un concepto tan abstracto. Invito el lector a leerlo.

Pero la física cuántica no funciona igual. La primera aproximación a la física cuántica suele ser enumerar la colección de partículas elementales: la materia está formada por moléculas, átomos e iones, que son núcleos y electrones dispuestos de diferentes maneras. Y los núcleos están formados por protones y neutrones. Y ambos están formados por tres quarks cada uno. Quarks y leptones (electrones, neutrinos, ...) son los constituyentes últimos de la materia, actualmente no descomponibles en partículas más elementales. Hasta aquí, una aproximación clásica, de lo grande a lo pequeño. Ninguna novedad.

Ahora lo complicaremos. Partículas y objetos están unidos por fuerzas: gravedad, electromagnetismo, fuerzas nucleares fuerte y débil. El modelo estándar afirma que cada fuerza es transmitida –lo que quiera decir esto- por una partícula, por un bosón (gravitones, fotones, gluones, bosón de Higgs...). Todavía no se han observado todos. La idea de fuerzas debidas a intercambios de partículas es menos intuitiva, pero puede llegar a ser aceptable si nos imaginamos los bosones como pegamentos peculiares. Falso, pero como analogía ya me vale.

El problema viene después. La física cuántica nos lleva a un mundo donde las cosas son y no son, una partícula es también una onda, los gatos están vivos y muertos a la vez dentro de la caja, un dado marca todos los números a la vez si no lo estamos observando, es imposible precisar más allá de un límite los valores de parámetros de una partícula, las partículas están entrelazadas a distancia sin que se comuniquen entre ellas... Todo ello son fenómenos sin analogía con la realidad cotidiana, que hace muchos años que se estudian, de los que hay algunos resultados experimentales, y que tienen varias interpretaciones teóricas, algunas muy especulativas.

El mismo tipo de dificultad de aceptación y comprensión se dio con las teorías de la relatividad: la velocidad de la luz como límite absoluto, tiempo y espacio como dimensiones equivalentes, contracción o dilatación del tiempo, curvatura del espacio, aumento de la masa de los cuerpos con la velocidad, equivalencia masa-energía... Fenómenos no cotidianos y no intuitivos, de difícil aceptación inicial. Y ya hace casi cien años que son conocidos.

¿Hay que explicar todo eso en los institutos y escuelas? ¿En primaria, en ESO, en bachillerato? ¿Qué quiere decir "explicarlo"? Para mí, aquí radica el problema. Yo pienso que, al nivel que sea, hay que describir primero los hechos experimentales: Se mide la velocidad de la luz y resulta que siempre nos da el mismo valor, tanto si nos acercamos al foco emisor como si nos alejamos del mismo, a diferencia del sonido, que es más agudo si nos acercamos. Esto es un hecho. Hay experimentos de entrelazamiento. Son hechos. Hay medidas de dilatación del tiempo. Son hechos.

Pienso que se puede entender y aceptar que, en circunstancias alejadas de la realidad cotidiana, los hechos pueden ser muy extraños: a temperaturas de -200ºC las hojas de las plantas se vuelven frágiles, o el caucho se puede pulverizar, o se puede dar el efecto de levitación magnética. Son hechos experimentales.

Un segundo nivel, mucho más complejo, es la interpretación teórica de los hechos, es decir, su comprensión en el marco de una teoría. Y aquí normalmente hace falta un cambio de óptica, porque las herramientas habituales no suelen sernos útiles, porque las teorías habituales que aceptamos y asumimos no son válidas para fenómenos que se dan en los límites. A nivel elemental habrá que usar analogías elementales, no para explicar los fenómenos, sino para aceptar que otra visión es posible. Ya hace más de un siglo, el libro Planilandia, de Abbott, nos proponía que nos imagináramos un país totalmente plano –Planilandia- con habitantes y objetos planos. Nosotros, tridimensionales, tomamos a un habitante plano encerrado en un recinto y, levantándolo del plano, lo llevamos fuera del recinto. El habitante plano constataría que ha salido de un recinto cerrado, pero no comprendería cómo ha sucedido, pero nosotros sí lo comprendemos. La misma sensación de sorpresa e incomprensión tenemos nosotros para aceptar la cuarta dimensión. Este ejemplo no explica la cuarta dimensión, pero nos permite atisbar nuestra limitación para comprender y la necesidad de aceptar que somos limitados y que otras dimensiones son posibles, aunque no las podamos representar mentalmente. Lo mismo debe ocurrir con los fenómenos cuánticos o relativistas.

Volvamos al libro. La autora se queda en la primera etapa, la de enumerar hechos. Hace pasar al protagonista por un mundo donde los fenómenos cuánticos se visualizan a escala humana. El protagonista va admirando lo que ve y experimenta, del mismo modo que Alicia se admira de lo que ve y experimenta en sus viajes por el País de las Maravillas y al otro lado del espejo. Robert Gilmore, en 1995, escribió "Alice in Quantumland", donde Alícia se reduce al tamaño de un electrón –sin dejar de tener forma humana...- y vive algunos de los insólitos comportamientos de los electrones. El libro que comentamos se inspira, obviamente, en Gilmore, pero con la aproximación contraria, y con un tono más novelesco.

Sólo hace una tímida aproximación a la comprensión en un par de ocasiones, por la vía de la analogía. En una entrevista la autora dice que "los niños aceptarán con toda naturalidad la física cuántica, del mismo modo que saben que la Tierra es redonda; esto es algo que no habría entendido de ninguna de las maneras un personaje de la antigua Roma, para quien la Tierra era plana". Esta idea aparece en el libro, pero en mi opinión es demasiado simplista. Un romano quizás no imaginaba que la Tierra sea redonda, pero sabía qué es una esfera porque tiene su evidencia cotidiana. En cambio, ninguno de nosotros ha vivido la experiencia del entrelazamiento o de la superposición. Las analogías de los gemelos con vivencias similares a distancia, o del amor entre personas, se mantienen al nivel de analogias o, máximo, de hechos, no de explicaciones...


¿Cómo
Izquierda: Alice in Quantumland hablando con electrones. Derecha: Niko y sus amigos en un acelerador de partículas.


¿Cómo explicarlo, pues? En mi opinión, hay que partir de la realidad más real y cotidiana. Hay que tener una lista de realidades cotidianas basadas en el desarrollo de la física cuántica (no sólo el efecto fotoeléctrico, que ya estaba antes): electrónica de estado sólido, GPS's, criptografía cuántica –eso no es tan cotidiano...- , microscopia de efecto túnel, etc. Y, a partir de la constatación de que hay ya aplicaciones, ir hacia los fenómenos físicos básicos, y finalmente, a sus interpretaciones teóricas, si es posible. Itinerario nada nuevo en didáctica, que hay que aplicar a todas las ramas de la ciencia.

Hay un peligro: las ideas de la física cuántica van cayendo en manos de movimientos sociales tipos New Age. El libro The tao of physics (Fritjof Capra, 1975) inauguró esta línea de pensamiento, pero ahora ya se desvía demasiado. La película What The Bleep Don't We Know? ("Y tú qué sabes") transita por la fina línea entre ciencia, metafísica, especulación y esoterismo, y ha sido un éxito de taquilla en los USA. El paso siguiente ya se ha dado. Entre las terapias alternativas encontramos la sanación cuántica. Sólo hay que mirar por la calle, o buscar por la red. Podría ser una buena salida profesional...

Claudi Mans Teixidó
Claudi Mans Teixidó

Catedrático emérito de Ingeniería Química por la Universidad de Barcelona. Autor de los libros de divulgación científica: La truita cremada (2005, Ed. Col·legi de Químics de Catalunya, catalán) y Tortilla quemada (2005, Ed. Col·legi de Químics de Catalunya). Els secrets de les etiquetes (2007, Ed. Mina, catalán) y Los secretos de las etiquetas (2007, Ed. Ariel). La vaca esfèrica (2008, Rubes editorial, catalán). Sferificaciones y macarrones (2010, Ed. Ariel), La química de cada dia (2016, Publicacions de la Universitat de Barcelona, catalán) y La Química en la cocina: una inmersión rápida (2018, Tibidabo Ediciones).

Director científico del Comité Español de la Detergencia, Tensioactivos y Afines (CED). Vocal de la junta de la Associació Catalana de Ciències de l'Alimentació (ACCA) y del Colegio-Agrupación de Químicos de Catalunya.

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La naturaleza del ser humano es su artificialidad: la voluntad de adaptar el medio a sus necesidades. De ahí la tecnología y las ciencias aplicadas. Hablaremos de eso, especialmente de nuestra vida cotidiana. Y también de arte científico, de lenguaje científico-cotidiano... Nos lo pasaremos bien.

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