9

SOBRE LA MECÁNICA CUÁNTICA

Septiembre 23 de 2025

Cien años han pasado desde cuando Heisenberg publicara un artículo con la primera formulación coherente y completa de la mecánica cuántica. Schrödinger, al año siguiente, publicó su propia formulación y probó que la suya y la de Heisenberg eran equivalentes.

A pesar de que se trata de la teoría física más exitosa de la historia, la mecánica cuántica luce tan contraria a nuestra intuición que algunos sostienen que es ininteligible, como es el caso de Feynmann quien afirma por una parte que la mecánica cuántica no se entiende [Feynman, R. P. (1965). The character of physical law. M.I.T. Press] y por otra que si significa algo eso no es problema de los físicos [Feynman, R. P. (1985). QED — The strange theory of light and matter. London: Penguin].

Cuando algo luce contrario a nuestra intuición de modo que nos lleva incluso a afirmar que no se entiende, parece razonable decidir que no vale la pena seguir escuchando al respecto; al tratarse sin embargo de una teoría como la mecánica cuántica es importante detenerse a pensar acerca del marco conceptual que la hace imposible de entender para ver si es posible cambiarlo.

A grandes rasgos hay tres posibles posiciones. Una de ellas, la de Einstein, de Broglie, Schrödinger y Bohm, considera que a pesar de su indudable éxito, la mecánica cuántica no es una teoría completa, lo que significa que no incluye todos los elementos de la realidad, que al ser incorporados en la descripción científica llevarían a una nueva teoría completamente inteligible.

Otra posición es la de Bohr quien de manera oscura, hay que reconocerlo, pero coherente, aboga por un cambio del marco conceptual desde el punto de vista del cual la teoría no es inteligible.

Finalmente está la posición, que podemos llamar pragmática, que consiste en aplicar ‒y enseñar‒ la teoría diciendo explícitamente que no es posible de entender, pero que funciona.

Quiero presentar un vislumbre de la situación conceptual relacionada con la mecánica cuántica. Lejos de mí el pretender que en el breve espacio de una entrada de blog pueda transmitir toda la complejidad y la sutileza de la situación con la mecánica cuántica y los problemas agudos que tienen que ver con los fundamentos conceptuales de ella que han dado lugar a algo que luce como una crisis conceptual persistente. Sólo quiero señalar la profundidad de tales problemas y hacer un llamado a estar en guardia respecto a tanta cosa que a veces se escribe y que no consiste ni en un uso incorrecto de la mecánica cuántica, ni en una mala interpretación de ella, sino simplemente en el uso abusivo de un par de adjetivos: cuántico o cuántica, para pretender darle un carácter científico a cualquier insensatez. Aquí se aplica la frase mordaz que en ocasiones Pauli usaba para criticar algunas ideas. “That is not even wrong” “Eso no es ni siguiera incorrecto”.

El marco conceptual desafiado por los fenómenos cuánticos es el mecanicismo o la filosofía mecanicista reduccionista, que tiene como base la dinámica clásica considerada como una teoría universal, o sea: válida para todos los fenómenos. Es un cosmovisión que contiene lo que podemos llamar la concepción ordinaria de los sistemas físicos. Mencionemos algunas de sus características.

El objetivismo

El objetivismo sostiene que el estado de un sistema es en sí, independiente del contexto experimental y por tanto del conocimiento, de las decisiones, de las mediciones y aún de la existencia misma del observador. El de realidad en sí es un concepto “natural” en la concepción ordinaria de los datos de nuestros sentidos: la posición de un carro en el parqueadero se considera como una propiedad del carro independiente de si se le observa o no.

El determinismo

Las ecuaciones del movimiento de la dinámica clásica son deterministas: mediante ellas es posible determinar, a partir de un estado inicial del sistema, el estado del sistema en cualquier instante de tiempo posterior. En otras palabras: el estado inicial determina totalmente los estados subsiguientes. El objetivismo y el carácter determinista de las ecuaciones dan como resultado el determinismo de los sistemas regidos por la dinámica clásica. Se considera además dentro del mecanicismo que todos los sistemas físicos están compuestos por partes regidas todas por las mismas ecuaciones y que por tanto las propiedades de un todo se derivan exclusivamente de la dinámica de sus partes. Es una tesis razonable por razones de economía de pensamiento. La conclusión es que todos los sistemas del universo están regidos por el mas estricto determinismo.

Debo resaltar que la existencia de ecuaciones deterministas no garantiza en sí misma el determinismo; es preciso además mantener la interpretación del estado del sistema como una propiedad en sí. La ecuación de Schrödinger es, en efecto, determinista; sin embargo, las dificultades para interpretar aquello cuya dinámica está descrita por esa ecuación como si poseyera una realidad en sí hacen difícil la tesis determinista.

La relación mecánica entre el todo y la parte

Hemos mencionado que por economía de pensamiento resulta razonable considera que si se conoce por completo todo lo referente a las partes se conoce por completo lo referente al todo y viceversa. Esa relación puede llamarse relación mecánica entre el todo y la parte. Consideremos como ejemplo una bicicleta: si se conoce por completo lo referente a las partes se conoce por completo lo referente a la bicicleta como un todo y viceversa; conocer todo lo que se refiere a la bicicleta equivale a conocer todo lo que se refiere a cada una de sus partes. No tiene sentido afirmar que se conoce todo acerca de la bicicleta pero que no se puede afirmar nada de ninguna de sus partes.

Veamos ahora de manera sucinta algunas características del formalismo cuántico.

Descripción del estado de un sistema en la mecánica cuántica

En la mecánica clásica el estado de un sistema está determinado por las posiciones y velocidades de sus componentes. En la descripción cuántica, el estado del sistema está representado por un ente matemático denominado la función de onda que como lo indica su nombre obedece el mismo principio de superposición de las ondas, que consiste en que la superposición de dos ondas da como resultado otra onda; ello significa que la superposición de dos estados cuánticos resultará en otro estado cuántico. Un ejemplo sencillo es el siguiente: sea un átomo radiactivo. Hay dos posibles situaciones: el átomo se desintegra, situación que el formalismo cuántico describe por una función de onda A, y el átomo no se desintegra, situación que el formalismo representa por una función de onda B. La teoría cuántica afirma que en general existen muchos otros estados que corresponden a superposiciones de las dos funciones A y B: suma de A multiplicada por a y de B multiplicada por b [Los números a y b son números complejos, o sea de la forma general c+di donde c y d son números reales e i x i =-1].

Relaciones de Heisenberg

En 1927, Heisenberg encontró el principio que lleva su nombre que muestra cómo las variables físicas dependen del contexto experimental: en un contexto experimental podemos asignarle a un electrón una posición precisa, en otro una velocidad precisa.

El entrelazamiento

El entrelazamiento consiste en que en general en el caso de un sistema cuántico se puede asignar un estado al sistema total pero no a sus partes.

Veamos ahora por qué la mecánica cuántica rompe con el mecanicismo. Para ello debo mencionar primero dos supuestos razonables acerca de la mecánica cuántica.

El primero considera que la mecánica cuántica es una teoría completa, o sea que no hay que añadirle ninguna cantidad adicional a las que involucra, ni hay que cambiarle nada a sus ecuaciones. Es un supuesto natural y razonable respecto a una teoría que hasta ahora no ha fallado empíricamente. Debo añadir que la consideración de que la mecánica cuántica no es una teoría completa no viene de ninguna exigencia experimental sino más bien de una insatisfacción con algunas de sus implicaciones que la hacen difícil de entender desde el marco conceptual mecanicista.

El segundo considera que es universal, o sea que es válida en todos los niveles. Es decir: no hay dos niveles de explicación de los fenómenos: un dominio microscópico donde valdría la dinámica cuántica y un dominio macroscópico donde valdría la dinámica clásica, sino que la mecánica cuántica es universalmente válida, lo cual lo indican las manifestaciones macroscópicas de la mecánica cuántica en fenómenos como la superconductividad que proporcionan evidencia experimental indirecta de la universalidad de la mecánica cuántica.

Rompimiento del objetivismo y el determinismo

El carácter contextual de las variables físicas va en contra del objetivismo. Sin embargo ello no significa que sean subjetivas. En efecto: lo subjetivo hace referencia a un sujeto particular, mientras que las variables físicas aparecen iguales para todo sujeto en el mismo contexto experimental.

Es preciso distinguir la realidad en sí o totalmente objetiva, constituida por todo aquello que no se refiere en absoluto a la colectividad de los seres humanos, ni a sus decisiones o limitaciones, ni a su existencia, y la realidad epistémica, constituida por todo lo que sin ser totalmente objetivo, es, sin embargo, intersubjetivo, lo que significa que es verdadero para todos.

La relación entre objetivismo y realismo implica entonces enormes dificultades para mantener el determinismo.

Rompimiento de la relación mecánica entre el todo y la parte

El entrelazamiento rompe con la relación mecánica entre el todo y la parte. En el caso de un sistema clásico conocer todo acerca de las partes equivale a conocer todo acerca del sistema y viceversa. En el caso de un sistema cuántico se puede conocer todo acerca de él como una totalidad, o sea su función de onda, pero no todo acerca de las partes pues no se les puede en general asignar una función de onda. Dijimos que no tiene sentido afirmar que se conoce todo acerca de la bicicleta pero que no se puede afirmar nada de ninguna de sus partes. Y justo es lo que sucede en general con un sistema cuántico; la afirmación sería “conozco todo lo que es posible conocer acerca del sistema o sea su función de onda pero no puedo asignar una función de onda a las partes y por tanto no puedo decir nada acerca de ellas”.

Paradoja del gato

En 1935 Schrödinger introdujo la que hoy se conoce como paradoja del gato. En esencia significa que si se considera a la mecánica cuántica como una teoría completa y universal deben existir superposiciones macroscópicas cuánticas como las de un gato que a la vez estaría muerto y vivo.

La situación anterior de inmediato parece absurda y carente de sentido. Los gatos están al acceso de nuestra percepción directa y conocemos muy bien que o están vivos o están muertos. No podemos imaginar cómo sería un gato que estuviera en una superposición de estar vivo y estar muerto.

Si no hay una manera de dar cuenta de esta situación no solo paradójica sino incluso absurda se puede entender que algunas personas opten por considerar a la mecánica cuántica como imposible de entender. Algunos pueden optar por desechar alguno de los dos supuestos mencionados.

La decoherencia

Ahora bien, la misma mecánica cuántica, mediante un desarrollo técnico: la decoherencia, explica por qué no percibimos tales superposiciones. La aceptación de esa explicación tiene un precio y es la consideración de que las propiedades de los cuerpos macroscópicos son epistémicas. Una breve decisión de la llamada decoherencia es la siguiente:

El formalismo cuántico permite calcular una cantidad que indica si se tiene una superposición cuántica macroscópica. Ahora bien, bajo el supuesto de la universalidad, cálculos detallados muestran que la única diferencia básica entre un sistema microscópico y uno macroscópico es que el último interactúa fuertemente con el ambiente. Los modelos que tienen en cuenta la interacción con el ambiente –modelos de decoherencia– muestran que por efecto de esa interacción las mediciones de la cantidad mencionada aunque en principio podrían llevarse a cabo puesto que ninguna ley de la física las prohíbe, son sin embargo, imposibles de llevar a cabo por un ser humano.

Como la argumentación hace referencia de modo esencial a las posibilidades humanas, la conclusión es que la decoherencia resuelve el problema, pero en términos de la realidad epistémica. En otras palabras, la decoherencia muestra que las propiedades de los cuerpos macroscópicas son epistémicas y no en sí.

Debo señalar que si se insiste en mantener la interpretación de las propiedades macroscópicas como perteneciendo a la realidad en sí la conclusión es que la decoherencia no resuelve el problema.

La consecuencia principal de la mecánica cuántica

La conclusión acerca del carácter epistémico de los cuerpos macroscópicos es quizás la más dramática a la que se llega bajo los supuestos de completitud y universalidad de la mecánica cuántica. Hay sin embargo toda una serie de argumentos que permiten concluir, bajo esos mismos supuestos, que las variables dinámicas, el espacio-tiempo, la existencia misma de una partícula, y la función de onda tienen también un carácter epistémico. La gran conclusión es entonces que la del mundo físico es una realidad epistémica y no una realidad en sí. No es posible exagerar la importancia de este resultado fundamental.

No escribiré en esta entrada acerca de las consecuencias que de ese resultado se derivan. Solo quiero mencionar que su aceptación no convierte a quien lo acepte en partidario del idealismo pues para tener un fenómeno cuántico no se precisa de la presencia directa de una conciencia, sólo es necesario un instrumento de medición. En efecto, el principio de Heisenberg muestra el carácter contextual de variables como la posición y la velocidad precisas de un electrón: en un contexto experimental podemos asignarle a un electrón una posición precisa, en otro una velocidad precisa. Si bien es el experimentador quien decide acerca del aparataje experimental, una vez montado el experimento, el resultado que muestra el instrumento no requiere la presencia directa de una conciencia.

Quiero expresar de manera breve las razones que me llevan a aceptar a la teoría cuántica como completa y universal, y a la búsqueda de una nueva cosmovisión.

Continuar aceptando la teoría por su indudable éxito en la explicación de un número cada vez mayor de fenómenos y considerar que es imposible de entender me parece una abdicación del poder de entendimiento de la mente humana. De algo estoy cada vez más convencido: si bien es indudable la importancia fundamental de continuar aplicando la mecánica cuántica a más y más fenómenos, trabajo que da lugar a toda serie impresionante de tecnologías, no menos importante es tratar de entender el mensaje de la cuántica que nos invita, a mi juicio, a un cambio de cosmovisión. Para alguien, como es mi caso, cuya posición metafísica incluye el convencimiento de que los resultados de la ciencia muestran las huellas de la realidad en el mundo de la naturaleza, entender el significado de esa huellas es de vital importancia.

Quienes no aceptan el rompimiento con la filosofía mecanicista reduccionista pueden adoptar la posición pragmática o tratar de buscar una alternativa; es el caso con la teoría de parámetros ocultos de Bohm y con Everett y la supuesta limpieza de su propuesta. He examinado ambas alternativas y no las encuentro satisfactorias. Encuentro también que otras propuestas son más bien un programa para mantener el mecanicismo.

Y por último encuentro cada vez más insatisfactoria la cosmovisión mecanicista. Prefiero entonces trabajar en pro de una nueva cosmovisión. Algunos resultados de mi trabajo los he presentado en varios artículos. Igualmente he comenzado a divulgar mis conclusiones utilizando las formas literarias [Roldán-Charria, J. Bohrión. Revista Cronopio. Edición 103. Enero 21 de 2025. https://revistacronopio.com/bohrion-jairo-roldan-charria/ y Roldan-Charria, J. El trágico sino de un famoso gato. Para ser publicado en Revista Cronopio. Edición 105].

De cuando en vez surgen “nuevas negaciones” de la cuántica que parecen implicar la necesidad de “nuevas vindicaciones” de la teoría. Recuerdo entonces el cuento Tlön, Uqbar, Orbis Tertius [Borges, J.L. Ficciones. Alianza Emece, Alianza Editorial, vigésima segunda reimpresión en “El libro de Bolsillo”, 1994]. Al final Borges afirma que:

« El contacto y el hábito de Tlön han desintegrado este mundo. (…) Ya ha penetrado en las escuelas el (conjetural), “idioma primitivo” de Tlön; ya la enseñanza de su historia armoniosa (y llena de episodios conmovedores) ha obliterado a la que presidió mi niñez; ya en las memorias un pasado ficticio ocupa el sitio de otro, del que nada sabemos con certidumbre -ni siquiera que es falso. Han sido reformadas la numismática, la farmacología y la arqueología. Entiendo que la biología y las matemáticas aguardan también su avatar… Una dispersa dinastía de solitarios ha cambiado la faz del mundo. Su tarea prosigue. Si nuestras previsiones no erran, de aquí a cien años alguien descubrirá los cien tomos de la Segunda Enciclopedia de Tlön.

Entonces desaparecerán del planeta el inglés y el francés y el mero español. El mundo será Tlön».

Borges, sin embargo, termina diciendo:

“Yo no hago caso, yo sigo revisando en los quietos días del hotel de Adrogué una indecisa traducción quevediana (que no pienso dar a la imprenta) del Urn Burial de Browne”.

Antes algunos intentos recalcitrantes por mantener vigente una visión del mundo que en modo alguno puede considerarse ya como científica, si es que tiene sentido aplicar tal adjetivo a una cosmovisión; ante esas esperanzas por una nueva teoría fundamental en la física que permita formular la realidad física con las características de la cosmovisión mecanicista, respondo con el mismo espíritu de Borges:

Yo no hago caso, yo sigo en los quietos días de mi retiro, más allá del final del camino, vislumbrando los destellos de una realidad en esencia inefable y construyendo los indicios de una nueva cosmovisión, que sí pienso dar a la imprenta.