Selecciona Edición
Conéctate
Selecciona Edición
Tamaño letra
Entrevista:ANTHONY J. LEGGETT | Premio Nobel de Física 2003

"Tal vez la física cuántica sea insuficiente"

La mecánica cuántica ha superado lo que parecía una barrera invisible que la limitaba al microcosmos de las partículas elementales, o del átomo como mucho, y los científicos ahora exploran sus efectos acercándose a la escala del mundo cotidiano. Anthony Leggett sigue de cerca esos experimentos y reflexiona sobre las fronteras de la física cuántica.

El científico británico Anthony Leggett es un Premio Nobel de Física con una trayectoria inicial poco corriente. En los años cincuenta, después de seguir estudios clásicos en la Universidad de Oxford y cuando llegó el momento de decidir qué hacer con su vida. En lugar de optar por un doctorado en filosofía, como parecía natural, se planteó si realmente quería dedicarse a una carrera académica en una disciplina en la que, como el mismo recuerda en un artículo autobiográfico, "al parecer se carecía de un criterio objetivo sobre lo que era correcto y lo que no". Se planteó saltar a la matemática pura, pero lo descartó "ya que en matemáticas, casi por definición, estar equivocado significa que eres estúpido, y yo quería tener la posibilidad de estar equivocado sin ser estúpido, de estar equivocado, si uno quiere, por motivos interesantes y relevantes". Se decidió por la física, matriculándose para obtener su segundo título en esta disciplina.

"A bajas temperaturas podemos ver los efectos cuánticos que son invisibles a temperaturas más altas"

"Quizás en el año 2500 los niños aprenderán mecánica cuántica en el colegio como algo natural"

Una brillantísima carrera en física de la materia condensada, en su vertiente teórica, culminó en 2003 con el premio Nobel, que galardona su teoría, desarrollada en los años setenta, acerca de cómo el helio 3 se hace superfluido a temperaturas ultra bajas.

Leggett, de 67 años, profesor en la Universidad de Illinois (EE UU), sigue dirigiendo el trabajo de jóvenes investigadores en mecánica cuántica, en computación cuántica, en superconductividad, etcétera. Recientemente participó en un encuentro sobre Fronteras de la Física Cuántica, organizado por la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutense (Madrid), donde pronunció una conferencia sobre Los límites de la mecánica cuántica.

Pregunta. ¿Dónde sitúa esos límites de la mecánica cuántica?

Respuesta. Un posible punto de vista es que no hay límites a la mecánica cuántica y que, en cierto sentido, ésta describe el mundo al menos hasta el nivel de nuestra propia experiencia; o tal vez no describe ninguna experiencia, pero puede, de todas formas, hacer predicciones fiables hasta ese nivel. Si uno asume este enfoque, creo que al final se ve abocado a la perspectiva de que la mecánica cuántica no es realmente más que una serie de recetas. Esta es la conclusión lógica a la que lleva el pensamiento de Niels Bohr. Una posición intermedia es que la mecánica cuántica no corresponde a nada real en el mundo, pero proporciona una serie consistente de recetas para calcular probabilidades de resultados que observamos directamente. Por varias razones yo considero ese punto de vista muy inapropiado pero entiendo que es el único posible si realmente consideras que la mecánica cuántica es la última palabra del mundo físico.

La alternativa es que, en algún paso entre el nivel de los átomos y el nivel de nuestra experiencia cotidiana la mecánica cuántica desaparece y debe ser reemplazada por algún otro tipo de teoría que ahora no podemos ni imaginar. Yo soy muy partidario de empujar los experimentos hacia un punto en que podamos atisbar alguna esperanza de realizar un avance clave.

P. ¿Por qué la mecánica cuántica es tan oscura, tan difícil de comprender para las personas no especialistas, incluso un siglo de después de su formulación?

R. Tal vez sea posible, y lo digo por una simple cuestión de experiencia e historia, que en el año, pongamos, 2500 los niños aprenderán mecánica cuántica en el colegio como algo perfectamente natural. Es importante recordar que la mecánica cuántica no tiene una correspondencia inmediata con cosas que podamos observar directamente a nuestro alrededor, como sí ocurre en la mayor parte de la física clásica. Por supuesto, hay conceptos en física clásica que no tienen correspondencia directa con fenómenos que observamos; por ejemplo, la entropía en termodinámica. Pero creo que, al menos, podemos analizar lógicamente el concepto de entropía en términos de cosas observables directamente, mientras que en la mecánica cuántica eso es mucho más difícil hacer. Quizá el problema es que no somos suficientemente imaginativos, pero, por otro lado, el mismo hecho de que no seamos capaces de abordarla con la intuición sugiere que tal vez la teoría es insuficiente.

P. En los últimos años los físicos abordan experimentalmente, los fenómenos cuánticos en ese territorio del macrocosmos más allá de las partículas elementales o el átomo, que durante décadas parecía el único universo realmente cuántico. ¿Por qué ha costado tanto tiempo entrar en él?

R. Es cierto que, al menos en algún sentido, los experimentos están empezando a penetrar áreas que hace 20 ó 30 años eran dominio exclusivo de la física clásica, y que, cuando las investigamos experimentalmente resulta que forman parte del mundo cuántico. En ese sentido hemos desplazado, en varios órdenes de magnitud, la frontera entre lo que se considera comportamiento clásico y cuántico, acercándola a la experiencia cotidiana. Por ejemplo, en algunos experimentos hemos observado superposiciones cuánticas de estados en los que algo así como 10.000 millones de electrones se están comportando de modo diferente. Hace unos años esto parecía una quimera.

P. Usted recibió el premio Nobel por descubrimientos en el mundo ultrafrío. ¿Por qué tantos experimentos de mecánica cuántica se están haciendo a temperaturas ultra bajas?

R. Fue Kike Kamerlingh Onnes, premio Nobel en 1913, quien dijo algo así como que al ir a las temperaturas ultra bajas retiramos el velo del ruido térmico que enmascara las leyes básicas de la física. En otras palabras, a temperaturas altas todo tiende a estar mezclado aleatoriamente por el efecto térmico, mientras que a bajas temperaturas vemos el comportamiento más puro del sistema y, en particular, podemos ver los efectos cuánticos que son invisibles a temperatura más alta.

P. ¿Le interesa el problema de la aparente imposibilidad de cuantizar la gravedad?

R. Es un reto, un problema fundamental. Personalmente creo que lo solucionaremos si aclaramos mucho mejor la transición entre el mundo clásico y el mundo cuántico. Hay gente, como Roger Penrose, que cree que es esa tensión entre la gravedad y la mecánica cuántica lo que nos dará una pista sobre la solución de lo que yo llamo la paradoja de la medida cuántica, la transición de lo cuántico a lo clásico. Puede ser, pero personalmente no tengo mucha fe en ello [sonríe].

P. En cierto modo la revolución en la física, hace un siglo, arrancó de cosas que no cuadraban en el conocimiento de la naturaleza en ese momento. ¿Cree que hay cosas ahora que no funcionan en la física y que podrían conducir a una nueva revolución?

R. Posiblemente la paradoja de la medida cuántica. Tal vez la mecánica cuántica sea toda la verdad, pero si es así me parece que la misma noción de un mundo exterior objetivo se desvanece y tenemos que vivir con la idea de que..., citando a Bohr, "no es cometido de la física decir cómo es el mundo, sino sólo qué podemos decir acerca del mundo". Es un punto de vista que considero extremadamente desagradable y creo por tanto

que hay muy pocas probabilidades de que semejante perspectiva estimule una revolución en física.

Ordenadores y comunicaciones

Los trabajos encaminados hacia los ordenadores cuánticos y los ensayos de comunicación cuántica protagonizaron charlas del encuentro celebrado en la Universidad Complutense, con apoyo de la Fundación BBVA. Ignacio Cirac (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Alemania), se ocupó de la computación y Markus Aspelmeyer (Universidad de Viena) de experimentos de comunicación. Anthony Leggett siguió las charlas con atención y perspectiva crítica.

Un ordenador cuántico, en principio, podría hacer lo mismo que hace uno convencional, calculando, pero de forma muchísimo más rápida. El ejemplo clásico es la factorización de números muy grandes. ¿Está lejos un ordenador cuántico o a la vuelta de la esquina? "Cuando intentas predecir dónde estará la computación cuántica dentro de unos 15 años, mi apuesta es que la situación será parecida a la actual de la fusión controlada del hidrógeno", dice Leggett. "No hay una razón fundamental para creer que no va a funcionar, pero ir poniendo todas las piezas del rompecabezas para que funcione es tan increíblemente tedioso que al final la gente se pregunta si merece la pena".

La comunicación cuántica, comenta Leggett, "es mucho más realista, de hecho ya se ha ensayado y sospecho que se utiliza en aplicaciones de alta seguridad militar". ¿Cuál es su ventaja? "Que sería inviolable. Debido a las leyes básicas de la física es imposible interceptar la comunicación sin que se desvele al que lo intenta".

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 18 de mayo de 2005

Más información