"La revolución inacabada de Einstein" por Lee Smolin
(Imagen: © Penguin Press)
La mecánica cuántica es una ciencia establecida. Caso cerrado, y muchas gracias, o muchos lo discutirían.
Gracias al trabajo pionero en la década de 1920, muchas personas creen que ahora sabemos todo lo que necesitaremos saber sobre el movimiento a escala atómica o subatómica. Según el físico danés Niels Bohr y sus seguidores, podemos afirmar la posición exacta de una partícula atómica o su trayectoria, pero no podemos hacer ambas cosas al mismo tiempo. Ese tipo de predicción solo puede ser probabilística, nunca absolutamente exacta.
El físico teórico Lee Smolin, del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Canadá, ha pasado toda su carrera desafiando este punto de vista. Smolin cree que el triunfo de Bohr es un ejemplo de carisma que sofoca la disidencia legítima, incluso de disidentes tan eminentes como Albert Einstein y Erwin Schrödinger.
Hoy, Smolin, siguiendo los pasos de Albert Einstein y continuando una larga tradición que incluye a otros físicos, incluido David Bohm, busca una teoría para "completar" la física cuántica al permitir descripciones exactas y no probabilidades poco claras. Smolin tiene una perspectiva "realista", en oposición a la visión "anti-realista" de Bohr y sus acólitos. Smolin expone su perspectiva en "La revolución inacabada de Einstein"(Penguin Press, abril de 2019). Space.com se puso al día con Smolin para discutir el libro, cómo las nuevas ideas se vuelven dominantes en la ciencia y lo que está haciendo hasta ahora.
Space.com: ¿Cuál es la diferencia entre enfoques realistas y antirrealistas para mecánica cuántica?
Lee Smolin: Para mí, la diferencia entre alguien que es realista sobre los fenómenos cuánticos frente a alguien que no es realista es, como realista, usted cree que hay una historia completa, y hay una descripción completa, que podemos lograr de cualquier proceso atómico, de cualquier proceso nuclear, de todo lo que sucede en el mundo subatómico. La mecánica cuántica no proporciona una descripción tan completa de cada proceso individualmente, por lo que no puede completarse. Tenemos que encontrar una teoría más profunda más allá de eso. La mecánica cuántica es un paso hacia la comprensión de física subatómica, pero no es el paso final. Entonces, el trabajo es profundizar e inventar o descubrir una teoría mejor que proporcione una descripción completa.
Si eres lo que llamamos un antirrealista, entonces crees que la mecánica cuántica como se escribió en la década de 1920 es posiblemente la teoría final, y no hay motivación para mirar más profundamente.
Space.com: Usted se refiere a las personas que buscan completar la teoría cuántica como "realistas ingenuos" porque sus puntos de vista no necesitan justificaciones complicadas. ¿Puedes dar más detalles sobre este término?
Smolin: Ingenuo realmente significa sofisticado. Ingenuo significa que ha escuchado todas las objeciones básicas a la idea de que podemos dar una descripción completa del mundo tal como es y rechazarlos y mantenerlo como nuestro objetivo de comprender la naturaleza por completo y como si no estuviéramos aquí. La ciencia es una descripción de la naturaleza que se supone que es objetiva, no impuesta por nuestros experimentos o por nuestras ideas o creencias.
Space.com: ¿"ingenuo" significa estar completamente abierto a nuevas ideas y creencias?
Smolin: ¿Completamente abierto? No. La gente olvida que la física, como cualquier ciencia, tiene una historia y una tradición. Tome una idea simple como el impulso, que debe entenderse en el contexto de toda la discusión desde los siglos XVI y XVII sobre el principio de inercia, el principio de la relatividad, etc. No se puede explicar un concepto como el impulso sin estar inmerso en toda la historia del concepto.
Space.com: su libro es claro y lúcido, y es comprensible para personas con varios niveles de conocimiento previo. ¿Cuál es tu proceso de escritura?
Smolin: ¡Por que gracias! Lo tomaré como un cumplido. Tengo mucha experiencia y mucha práctica enseñando física moderna a no científicos. En diferentes universidades, enseñé con frecuencia cursos de "física para las humanidades" o "física para poetas". Por lo tanto, tengo mucha experiencia perfeccionando diferentes estrategias pedagógicas para usar en la enseñanza de la física cuántica o la relatividad a los laicos.
Un libro como este tiene varias audiencias simultáneamente. Me dirijo a expertos y colegas, pero principalmente me dirijo a laicos. Y el primer laico que importa es el editor. Siempre insisto en trabajar con un editor que tenga un título en literatura o humanidades o historia, no un título en ciencias. También tengo varios lectores de prueba que no tienen educación en ciencias. Todos me empujaron a aclarar, aclarar, aclarar y, si es necesario, reescribir el libro. Este libro en particular pasó por tres reescrituras completas. No quedaba nada en el piso de la sala de corte, por así decirlo. Todo el primer borrador fue completamente abandonado y reconceptualizado, y el resultado fue un libro mucho mejor, en mi opinión.
Space.com: Dado que fue completamente reescrito varias veces, ¿cuánto tiempo llevó escribir el libro?
Smolin: Escribir no es mi trabajo diario; Mi trabajo diario es ser un físico teórico. Pero en mi tiempo libre, por así decirlo, unos tres años. Habrá un mes o seis semanas cuando estoy trabajando principalmente en el libro, y luego pasarán seis meses y reflexionaré y pensaré en ello y luego me sumergiré nuevamente durante tres semanas o un mes. Así fue durante un período de tres años.
Space.com: Su libro detalla la historia de la física cuántica a principios del siglo XX. ¿Por qué la revolución cuántica antirrealista provocada por Niels Bohr se convirtió en la visión dominante, en un abrir y cerrar de ojos?
Smolin: Hubo dos cosas que actuaron simultáneamente. Uno de ellos, y el más importante, fue el sorprendente éxito experimental. La humanidad pasó en menos de 30 años desde que se reconcilió con la idea de que la materia está hecha de átomos hasta una teoría completa de la física atómica. Y funcionó sustancialmente para explicar los espectros [el arco iris de colores producido al separar los componentes de la luz por su longitud de onda], las fuerzas, los compuestos químicos, ¡todo! Luego, muy rápidamente, física nuclear, física de partículas, cómo funcionan las estrellas ... astrofísica.
Entonces, el éxito experimental fue asombroso, y fue rápido. Medido contra eso, la disidencia incluso de personas como Einstein, Schrödinger y de Broglie que dijeron: "¡Esperen un minuto! ¡Las bases son un desastre!" Todo eso podría ser barrido debajo de la alfombra.
Esa fue la primera cosa. La segunda cosa es el prestigio y el carisma de Niels Bohr, con el apoyo que tuvo del gobierno danés y de la compañía cervecera Carlsberg, para establecer un centro en el que todo saliera de él. Su personalidad hipnótica y carismática podría influir en los pensamientos de una generación de personas que salen de una guerra terrible [Primera Guerra Mundial]. Así que hay muchas cosas diferentes a la vez.
Space.com: Y otras teorías no pudieron avanzar.
Es sorprendente que la teoría de la onda piloto de De Broglie, incluso si pudiera ser defendida por Einstein, por De Broglie y, en cierto modo, por Schrödinger, no tuvo ningún impacto, a pesar de que no eran nadie. Estas eran personas de fama mundial con premios Nobel, que habían hecho una gran ciencia, pero su disidencia no pudo ser ignorada por varias generaciones.
[La teoría de la onda piloto, que Louis de Broglie desarrolló en la década de 1920 y David Bohm expandió en la década de 1950, afirma que los electrones abarcan tanto las partículas como las ondas y que las partículas se mueven en la dirección en que las ondas los guían. Es determinista, no probabilístico.]
Creo que, en última instancia, los científicos son seres humanos, y estamos influenciados por todo tipo de cosas, desde prejuicios inconscientes hasta ambiciones y fuerzas sociales. La historia de la mecánica cuántica se convierte en una historia que vale la pena contemplar, pero no es una historia inusual.
Space.com: ¿Cómo han reaccionado tus compañeros ante tu libro?
Smolin: Nada hasta ahora ha sido sorprendente. Mis puntos de vista son bien conocidos dentro de la comunidad de físicos. Por muy provocador que parezca dentro de la estructura del libro, no hay discusión que no haya sido muy debatida entre los físicos.
Lo único que es nuevo son los últimos capítulos. Me arriesgué mucho a dejar mi trabajo actual sobre la mesa.
Space.com: Describe tu trabajo actual.
Smolin: Lo más importante que estoy haciendo en mi nuevo trabajo es tomarme en serio el papel de la no localidad. [No localidad se refiere a la capacidad de los objetos para influir en las acciones de otros objetos que están muy separados en el espacio y el tiempo.] Si desea dar una descripción realista y completa de lo que sucede cuando tiene dos partículas o más que han interactuado y están lo que llamamos "enredado", entonces, cómo elige manipular una de las partículas puede influir en las otras, incluso si están muy separadas. Y esto significa que debe tomarse en serio que las influencias no están limitadas por la idea de que las cosas solo afectan lo que está cerca de ellas.
Entonces, me lo tomo en serio, y trato de hacer una teoría en la que estos enredos cuánticos sean fundamentales y la noción de espacio sea emergente. El espacio no existe; podemos hacer una descripción emergente y aproximada del espacio de la misma manera que usamos la presión y la temperatura para describir un gas.
De ninguna manera soy la única persona que intenta desarrollar esta teoría. La idea de que el espacio puede ser emergente del enredo es una vieja idea que está obteniendo una nueva tracción de personas como Roger Penrose. Mi teoría es que el espacio puede ser emergente, pero que el tiempo es fundamental y que la causalidad es fundamental. Esa es una opinión con la que varias personas estarían de acuerdo, y muchas personas estarían en desacuerdo.
Space.com: ¿Cuál es el objetivo final de hacer este tipo de trabajo teórico?
Smolin: La idea es desarrollar e inventar una teoría a partir de la cual pueda deducir predicciones que los experimentos prueban. La mayoría de las personas serias no toman en serio una propuesta teórica a menos que venga con una forma de probarla, al menos en principio, si no ahora, en la práctica. Sin experimento, es muy fácil para un teórico hablar de matemáticas hermosas, lo cual está mal y no tiene nada que ver con la naturaleza. Necesitamos experimentadores para seleccionar las ideas y reducir las posibilidades.
Es solo la última generación o las dos que tienen la situación de que las teorías son difíciles de probar. Por lo tanto, puede hacer que toda una generación trabaje, por ejemplo, en modelos de física de partículas que van más allá del modelo estándar y que no se prueban experimentalmente. Esto es inusual y, desafortunadamente, caracteriza nuestro período.
Muchas personas que son serias en el campo de la física teórica fundamental trabajan muy duro para descifrar e inventar propuestas que ahora son comprobables. Mi versión de la no localidad predice que los efectos cuánticos se deben en parte al hecho de que los átomos son muy similares a una gran cantidad de átomos en el universo. Si pudiéramos crear un sistema cuántico que fuera único, que no tuviera copias completas en ningún lugar del universo observable, no obedecería a la mecánica cuántica, obedecería algunas ecuaciones algo diferentes que deduzco. Eso está casi en el umbral de lo que los laboratorios experimentales en mecánica cuántica pueden probar ahora.
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