El gran físico israelí Asher Peres, quien sabía bien que los experiementos no realizados no tienen resultados.

Me escribe el profesor Justo Aznar Lucea, director del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad Católica de Valencia. Me dice que ha leído durante las vacaciones de verano mi libro "Verdades y mentiras de la física cuántica" y el libro de Hans Christian von Baeyer, profesor en el College of William and Mary de Virginia, "La física cuántica del futuro", y que ha encontrado discrepancias aparentes. Me ofrezco a publicar su texto, y mi respuesta, una vez que yo también he leído el libro del profesor von Baeyer. Empecemos por el texto de Justo Aznar:

DISCREPANCIAS EN TORNO A LA FÍSICA CUÁNTICA

Durante las vacaciones estivales he tenido ocasión de leer dos libros sobre física cuántica. No pretendo hacer aquí una recensión sobre ellos sino solamente un comentario puntual.
El primero, "La física cuántica del futuro", de Hans Christian von Baeyer y el segundo "Verdades y mentiras sobre la física cuántica", de Carlos Sabin, responsable del blog "Cuantos completos", que se publica en Investigación y Ciencia.

En el primero de ellos, von Baeyer, tras un primer capítulo en el que describe la mecánica cuántica, se centra especialmente en el Bayesianismo cuántico y el QBismo, refiriéndose especialmente a la importancia del observador en los fenómenos cuánticos. Pues según él, "el observador, o al menos el marco de referencia del observador, siempre debe especificarse, para que la mecánica tenga algún sentido" (pág 138). "Está claro de que la idea de que la mecánica cuántica se aplica solo al micromundo es simplemente errónea" (pág 141). "El QBismo demuestra, de manera lógica y empírica, que es más efectivo contemplar la probabilidad como un grado de creencia que, por lo tanto, depende de la experiencia del agente de turno" (pág 172). "El QBismo inyecta ideas y creencias humanas en el austero entramado matemático de la física (pág 173). "La experimentación y la mediación no son actos de un observador pasivo y externo que examina un mundo con una existencia independiente, como los físicos clásicos han supuesto desde los tiempos de Demócrito. En vez de eso, el observador y el objeto están íntimamente implicados. Más que actuar como meros registradores de la información, los observadores somos agentes que participamos en la creación misma de los resultados de nuestras interacciones con el mundo (la cursiva es nuestra, pág 187). "De acuerdo con el Q.Bismo una medida no revela un valor preexistente, sino que dicho valor se crea en la interacción entre el sistema cuántico y el agente (pág 188).

Por el contrario, de acuerdo con Sabín, el observador no modifica la realidad (pág 122) "El hecho de que en la física cuántica las medidas que se realizan para conocer el valor de alguna magnitud cambien el estado del sistema, no tienen ninguna relación con la "conciencia", el "estado mental" o la "información" de la que disponga un ser humano concreto, a pesar de lo que se dice en muchas ocasiones. "Básicamente todo está permitido ya que el observador modificaría la realidad, y además estas ideas podrían aplicar a cualquier sistema físico e incluso a cosas que no tengan nada que ver con la física". Todo esto es mentira (la cursiva es nuestra, página 28).
Por todo ello, yo me pregunto, ¿ante esta doble interpretación de la física cuántica, la que parece ser de acuerdo a von Baeyer la del futuro y la actual, asumida por la mayoría de los físicos, entre ellos Sabín, con cuál me quedo?


Justo Aznar
Instituto de Ciencias de la Vida
Universidad Católica de Valencia

Hasta aquí el texto de Justo Aznar. En adelante, mi respuesta. 

Voy a intentar argumentar que no hay tanta discrepancia, más allá de cuestiones de lenguaje y énfasis. A mi juicio determinadas elecciones de lenguaje en el libro de von Baeyer son equivocadas, y llevan a este tipo de confusiones. 

El bayesianismo cuántico o cubismo cuántico (me niego a escribir QBismo, como en el libro) incorpora ideas de estadística bayesiana a la física cuántica de libro de texto. La estadística bayesiana consiste en tener en cuenta información previa para calcular la probabibilidad de que ocurra un suceso. Esto es perfectamente razonable y su uso en la ciencia y en la vida está muy extendido. En principio, uno podría pensar que todos los equipos de la NBA tienen la misma probabilidad de ganar el anillo de campeón, ya que todos tienen el mismo número de jugadores, se aplican las mismas reglas, el tope salarial es el mismo para todos etc. Sin emabrgo, una vez que uno sabe que los Lakers han llegado a la final 32 veces en 74 años, mientras que sus vecinos los Clippers no han llegado ni una sola vez, la cosa cambia ¿no? (Ya sé que este ejemplo no es muy bueno, ¡malditas metáforas deportivas!). Así, el bayesiansimo cuántico consiste simplemente en interpretar el llamado "colapso de la función de onda" à la Bayes, es decir, como una mera actualización de la probabilidad debida a la nueva información: se ha realizado una medida y se ha obtenido un resultado. Esto está muy bien, pero ¿qué tiene que ver esto con las "ideas y creencias humanas"? La respuesta es: en realidad, ¡absolutamente nada!

A mi juicio, el propio von Baeyer lo dice en la página 114: "El valor de la ley de Bayes reside en su rigor matermático. Las probabilidades son creencias y las creencias, a diferencia de los hechos, son maleables. Pero ¿cómo se adapta la probabilidad a la información nueva para dar una probabilidad actualizada? Ese procedimiento es un resultado matemático tan evidente e indiscutible como el teorema de Pitágoras". A continuación pone un muy buen ejemplo, que yo voy a usar para ilustrar lo que intento decir. Imaginen que dan positivo en una prueba de una enfermedad que acierta el 99 % de las veces. Seguro que la mayoría de nosotros pensaremos que eso quiere decir que es casi seguro que tenemos la enfermedad. Pero estamos equivocados. La probabilidad de que yo tenga la enfermedad si he dado positivo no es la misma que la probabilidad de que yo dé positivo si tengo la enfermedad (esta última sí es el 99 %). Imaginen que el porcentaje de población que tiene la enfermedad es del 0,5 %,  como hace von Baeyer. Eso quiere decir que en una población de 200 personas, sólo una tiene la enfermedad. ¿Qué ocurre si hacemos la prueba a esa población de 200 personas? La prueba detecta casi con total certeza al enfermo real. Además, salvo dos falsos positivos, acierta dando negativo para 197 personas sanas (por eso es una muy buena prueba, porque casi siempre acierta). Sin embargo, hay dos falsos positivos, porque hay un 1% de probabilidad de error. Eso quiere decir que de las tres veces que el test da positivo, solo una persona tiene realmente la enfermedad. ¡Así que en realidad la probabilidad de tener la enfermedad si he dado positivo es solo de un tercio, es decir, el 33 %! De ahí que sea imprescindible hacer una segunda prueba, aunque la prueba sea estupenda. La ley de Bayes nos da una regla precisa para calcular esas probabilidades. De manera que es completamente irrelevante que usted crea que es casi seguro que está enfermo, la realidad es que la probabilidad es solo del 33 %. (Por ello, seguir hablando de las probabilidades como "creencias" cuando uno sabe esto me parece especialmente confuso y desafortunado, sobre todo si nos estamos dirigiendo a un público no especializado). De la misma forma, las estimaciones o creencias del lector respecto al resultado de una medida en un sistema cuántico son completamente irrelevantes, lo relevante es que se ha producido una medida y ha dado un resultado y, por tanto, la probabilidad se actualiza siguiendo una ley matemática. El único papel del experimentador humano estaría en el diseño del experimento (qué aparatos hacen qué medidas), el cual podría ser seleccionado por un programa informático (hay ejemplos) y, en principio, ejecutado por un robot. La conciencia, las "creencias", no tienen ningún papel aquí.

Respecto a que la física cuántica no es solo la física del micromundo, lo atribuiremos a un descuido, debido a que solo es un punto tangencial en el libro. El ejemplo que pone von Baeyer está, sencilamente, equivocado: aunque es habitual hablar de una estrella de neutrones como un gigantesco núcleo atómico, en realidad los neutrones están unidos por la fuerza de la gravedad, de manera que su física se describe básicamente por la relatividad general, y no por la física cuántica. De la misma forma, aunque dentro de su cuerpo haya átomos, querido lector, eso no quiere decir que haya que usar la física cuántica para describir su movimiento cuando se lanza por un plano inclinado.

Finalmente, respecto a la última frase de Justo Aznar según la cual el bayesianismo cuántico sería una nueva interpretación que estaría en desacuerdo con la que defiendo yo y la mayoría de los físicos, hay que decir que en realidad no hay tal dicotomía. Aunque el libro intente presentar el cubismo cuántico como una cosa completamente revolucionaria, en realidad, si nos ceñimos a su contenido estrictamente físico (la interpretación del "colapso"), está bastante en consonancia con las interpretaciones ortodoxas de la física cuántica. En el libro vemos cómo von Baeyer usa argumentos y frases de los viejos padres de la física cuántica, como Bohr, para apoyar sus ideas y reconoce que el brillante dicho de Asher Peres ("los experimentos no realizados no tienen resultados") es perfectamente cubista aunque fuera escrito décadas antes del nacimiento del bayesianismo cuántico. Efectivamente, creo que la mayoría de los físicos que trabajamos en la física cuántica nos sentimos perfectamente a gusto con el contenido físico del cubismo cuántico, sin necesidad de adscribirnos a ninguna corriente ni hacer ninguna revolución: siempre pensamos que el llamado "colapso" no era ningún proceso físico, sino una cuestión matemática-estadística. Otra cuestión es el contenido, digamos, filosófico: todo lo que entra en la parte final del libro, llamada "La visión QBista del mundo". Esa parte se la dejamos a los creyentes en el cubismo y a la opinión del lector. Si sustituyen, como creo que he mostrado que habría que hacer, "observadores", "agentes", "creencias" etc. por aparatos de medida y resultados de medidas tampoco me parece a mí que haya tanta revolución: sencillamente, un experimento en el que hay un aparato de medida es distinto a un experimento en el que no lo hay. Pero esto ya lo dejaremos para otro día, que esta entrada está quedando muy larga y no me apetece hablar de Kant.

 

Carlos Sabín
Carlos Sabín

Físico teórico. Investigador "Junior Leader" en el Instituto de Física Fundamental del CSIC. Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica".

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