Ontología de la mecánica cuántica de Gustavo Romero

 Nota: pensaba elaborar una reseña de uno de los mejores capítulos escrito por Gustavo Romero en el libro sobre materialismo contemporáneo, pero preferí hacer una traducción libre del último acápite del texto en inglés, esto es, el sumario y las conclusiones.

Entre corchetes van comentarios aclaratorios de mi parte y entre paréntesis van palabras en inglés como aparecen en el original, por si acaso la traducción no es idónea.

Ontología de la mecánica cuántica

Tomado de Contemporary Materialism: its Ontology and Epistemology (Materialismo contemporáneo: su ontología y epistemología). Capítulo 4: Quantum Matter (Materia Cuántica) por Gustavo Romero. Sección 4.8: Sumario y conclusiones.

La mecánica cuántica es una teoría extraordinaria. Es extraordinaria por sus logros y triunfos, y es extraordinaria por su opacidad de significado y la distancia que va desde su profunda visión a los dictados del sentido común. La extrañeza de la teoría se manifiesta principalmente a través del entrelazamiento, la dualidad onda – partícula, y la carencia de nítida definición (sharpness) de algunas propiedades cuánticas [indeterminación – superposición]. Todas estas características pueden encajarse dentro de una interpretación realista y objetiva [objetivista] de la teoría. En tal interpretación los referentes de la mecánica cuántica son los sistemas cuánticos y sus entornos.

Los estados de estos sistemas son representados por funciones complejas que corresponden a un espacio funcional llamado espacio de Hilbert. Las propiedades específicas de un sistema particular son dadas por operadores autoadjuntos (self-adjoints) que actúan a través del correspondiente espacio de Hilbert. Los valores propios (eigenvalues) de los operadores son identificados con los valores de las propiedades. Dado que los valores son discretos, se dice que el sistema está cuantizado. Si dos operadores no conmutan, los correspondientes valores propios no son simultaneamente definidos (sharp). Tal indeterminación de propiedades, llamadas desigualdades de Heisenberg o relaciones de dispersión, nada tienen que ver con observaciones. Simplemente reflejan el modo de ser de los objetos cuánticos [no se trata de que el observador altere lo observado, como se suele decir equivocadamente].

La evolución de los sistemas cuánticos obedece a una ecuación linear [determinista]. Esta ecuación puede ser formulada para estados o propiedades. La aplicación del Principio de Superposición a estados lleva naturalmente al entrelazamiento. Una vez un sistema es preparado de una manera particular, evoluciona de tal modo que sus propiedades globales se preservan. Como resultado de esto se da la existencia de correlaciones no-locales entre estados cuánticos de los componentes del sistema. Este entrelazamiento, muy bien verificado desde el punto de vista experimental, no es amenaza para la interpretación realista, en contravía de lo que pensaba Einstein. Sólo implica que las correlaciones cuánticas en sistemas entrelazados son no-locales [No hay conexión causal no-local, ni transmisión de energía o información instantáneas o a mayor velocidad que c (velocidad de la luz y la ondas gravitacionales), no hay “spooky action at a distance” como dijera Einstein].

La linealidad de las ecuaciones dinámicas de la mecánica cuántica también implica que la teoría es plenamente determinista. En cada punto del espacio-tiempo el estado de un sistema cuántico no interactuante está completamente determinado desde las condiciones iniciales. Sin embargo, la teoría es probabilística en el sentido de que a partir de un estado dado sólo las propensiones pueden ser evaluadas para diferentes posibles resultados (outcomes). Tales propensiones son matemáticamente representadas por probabilidades que son determinadas por la regla dada por la ecuación 4.5. En la evolución de las propensiones los observadores no están involucrados, sino únicamente las interacciones con el entorno, las cuales pueden ser artificiales –como en un experimento- o naturales –como en la mayoría de los casos-.

La llamada dualidad onda – partícula en realidad no existe. Los sistemas cuánticos no son ondas ni partículas. Ellos pueden mostrar bajo ciertas condiciones un comportamiento que puede asemejarse (resemble) al de una onda y bajo otras condiciones un comportamiento semejante a una partícula, pero ellos no son ni lo uno ni lo otro: son entidades sui generis. ¿Qué clase de entidades? En este capítulo he sustentado que los sistemas cuánticos son campos extendidos sobre el espacio-tiempo. Lo que llamamos partículas individuales son sólo excitaciones de este campo. El hecho de que las partículas sean propiedades del campo y no entidades se revela cuando nos damos cuenta de que no son relativisticamente invariantes [o sea para diferentes sistemas de referencia]. Diferentes estados del vacío [vacío cuántico] pueden ser encontrados en el mismo campo. Esto resulta en que hay partículas detectadas en un marco de referencia y no en otro.

La propiedad que caracteriza la existencia ontológica [óntica] es la energía: la capacidad de cambiar y producir cambios. La densidad de energía del campo siempre está bien definida en todos los marcos de referencia y no puede ser nivelada (leveled) por un cambio de marco. Esto muestra que las entidades subyacentes en la teoría son los campos cuánticos. Dado que estos campos interactúan entre ellos, decimos que son materiales.

Finalmente, el espacio-tiempo en el que estos campos existen es material también, porque también tiene energía, aunque con una distribución no local [en regiones de espacio-tiempo].

Podemos decir que, de acuerdo a nuestros actuales puntos de vista del mundo físico, todo lo que existe es material. Parece haber dos clases de materia: campos y espacio-tiempo [37 campos cuánticos y un campo clásico que es el espacio-tiempo; en el recuento de Romero se mencionan 25 campos cuánticos, pero ahí faltan las anti-partículas de los 12 fermiones]. Que estas dos clases de materia puedan reducirse una a la otra es algo que está por verse [ya sea por el camino de Einstein y Wheeler o por el camino “inverso” de la gravedad cuántica de bucles u otros similares].