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El corazón mueve la sangre. Y nuestro cerebro no solo procesa información y lenguaje; también, no sin misterio, piensa. Y al pensar, asumimos que necesitamos del orden para vivir según pautas legales e instituciones. Y el mundo físico observable nos entrega otro ejemplo de orden: las leyes naturales.

Pero, por una segunda mirada, la de la física cuántica, el sapiens descubre la “tiranía del azar” en las profundidades del átomo. En esta aventura intelectual se sumerge la obra de José Edelstein y Andrés Gomberoff, La tiranía del azar. Una historia de la mecánica cuántica, de Editorial Debate.

José Edelstein es profesor de física teórica de la Universidad de Santiago de Compostela, y Andrés Gomberoff es doctor en física de la Universidad de Chile; ambos físicos son, además de libros personales, coautores de Antimateria, magia y poesía (2021), y Einstein para perplejos (Premio Prismas 2019).

El libro explora una dimensión de azar que no es efecto de nuestra ignorancia, sino un “rasgo integral” de la materia subatómica que no pueda ser rechazado sin más. En la descripción del mundo microscópico, lo probabilístico emerge como factor dominante en lugar de un orden necesario y previsible. Esta imposibilidad de determinar con exacta previsión la dinámica de las partículas dinamita las bases del determinismo y, por lo tanto, de la propia noción clásica de realidad desde la escala de lo muy pequeño, en la profundidad del mundo físico.

Todo comienza con la revolución de la física cuántica a principios del siglo XX. En el proceso de comprender el comportamiento de la materia en las escalas atómica y subatómica, tuvo un gran protagonismo un artículo del joven físico Werner Heisenberg en 1925. Al año siguiente, Max Born afirmó que “las probabilidades estaban en el corazón de la teoría cuántica y resultaban inherentes a ella”. Esto rebate la justificación de la ciencia clásica: la búsqueda de predicciones lo más precisas y exactas posibles sobre el mundo natural.

El universo directamente visible y observable se comporta de forma determinista. Según sus condiciones iniciales, se puede predecir la posición futura de un cohete, por caso. En el universo clásico, el poder predictivo hace que el azar se desvanezca en la bruma.

En 1814, en su obra Ensayo filosófico sobre las probabilidades, el matemático francés Pierre-Simon Laplace formula una célebre especulación: afirma que si una inteligencia conociera en un momento dado todas las fuerzas que animan la naturaleza y la situación respectiva de los seres que la componen, podría reconstruir todo su pasado y predecir su futuro.

Este sería el poder predictivo del llamado “demonio de Laplace”. Pero para nosotros esto no es posible debido a las limitaciones del conocimiento humano.

Los límites de la predicción surgen incluso en el caso de una moneda, prever si caerá cara o ceca es una cuestión de probabilidad estadística y no de rigor exacto.

Y en el mundo cuántico, subatómico, el indeterminismo asoma de forma estructural. Por ello, “la mecánica cuántica es una teoría del mundo atómico y subatómico que solo nos entrega probabilidades”. Con esto, la noción de “realidad del mundo físico” comienza a cambiar. Aun así, y de forma célebre, Einstein se negó a avalar la tiranía del azar bajo la premisa de que “Dios no juega a los dados”.

Antes esto, “la regla de Born” es uno de los arietes de la mecánica cuántica, que establece que la naturaleza, a nivel subatómico, no es determinista (no se puede decir exactamente dónde está una partícula sino solo de forma probabilística).

La consecuencia conceptual fundamental de esto en la historia de la ciencia implica “la evolución intrínsecamente indeterminista de un sistema, con independencia de la precisión con la que conozcamos su estado inicial. Ni siquiera el omnisciente Demonio de Laplace podría ahora predecir el futuro”.

La mecánica cuántica ondea la bandera de la incertidumbre mediante paradojas y resultados disruptivos para el sentido común. A través de una precisa formulación matemática, esta disciplina se muestra idónea para explicar fenómenos tan disímiles como el magnetismo de los imanes, la superconductividad de los metales a bajas temperaturas, el color de los cristales o el brillo de las estrellas.

Los láseres y los dispositivos electrónicos que funcionan mediante materiales semiconductores evidencian su impacto tecnológico, que hoy alcanza también la investigación de computadoras cuánticas experimentales.

En la mecánica cuántica, la realidad se ve afectada por el observador, una situación distinta a la de la realidad objetiva del universo determinista, ante el cual el observador es un mero “escribano que toma nota sin involucrarse”. A diferencia de esto, la observación cuántica depende de la mediación de la conciencia del observador, y esto afecta la naturaleza de lo observado.

Entonces, y en ese caso, ¿el mundo observado es también parte de algún tipo de gran pensamiento o conciencia, como decía el físico británico James Jeans, o el astrofísico Arthur Eddington? Además, ¿podrían las probabilidades y el indeterminismo conducir en algún momento hacia una nueva forma del añorado reino perdido del determinismo?

Cuestiones, seguramente, de imposible solución, y solo inherentes a nuestras condiciones de conocimiento porque, “después de todo, al universo no le importan demasiado nuestras cavilaciones ni nuestra necesidad humana de control y predicción”.

El descubrimiento del azar, nos invita a descender a las corrientes profundas del átomo. Y, una vez allí, debemos asumir lo poco que sabemos de la azarosa danza de la materia.

La tiranía del azar. Una historia de la mecánica cuántica, de José Edelstein y Andrés Gomberoff (Debate).