¿Por qué Newton?
José Manuel Sánchez Ron: La conexión entre Newton y la física cuántica está en La óptica, su gran libro de 1704. En lugar de empezar por Planck y el descubrimiento de los cuantos de luz en 1900, decidí hacerlo por el camino que conduce a Planck. Fue Newton quien descubrió que la luz se descompone en colores al pasar por un prisma de vidrio, generando un espectro. Newton no creía en la dualidad onda-partícula que se reivindicó más tarde, pero sus experimentos con prismas fueron revolucionarios. También fue Newton quien inventó el concepto de cuerpo negro (estrictamente una ficción, un objeto inalcanzable).
¿El cuerpo negro también podría ser un buen comienzo para la historia de la física cuántica?
Es a comienzos de la década de 1860 cuando el químico berlinés Robert Bunsen y el físico prusiano Gustav Kirchhoff estudian la espectroscopia e introducen el concepto de cuerpo negro, sin lo que la física cuántica posiblemente no se habría desarrollado. Después de ellos llegó Max Plank, que quiso encontrar una fórmula para la radiación del cuerpo negro. Plank utilizaba la física clásica y, de una manera un tanto chapucera, encontró una ley que funcionaba, pero que solo podía explicar introduciendo discontinuidad en la radiación, es decir, entendiendo que no es emitida ni absorbida en forma continua, sino en “paquetes”. Los cuantos nacieron a partir del estudio de la radiación de un cuerpo negro, que sigue siendo clave en el siglo XXI.
La física cuántica floreció en las décadas de 1920 y 1930. ¿Todos los partícipes de la Edad de oro de la cuántica fueron europeos?
Hasta la década de los años 1930, la física cuántica fue europea. En Gotinga, en el estado de Baja Sajonia, Alemania, trabajó Max Born. Muchos jóvenes físicos estadounidenses, por ejemplo Oppenheimer, hicieron su tesis en Gotinga. En el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, JJ Thompson identificó el electrón. A Manchester llegó el danés Niels Bohr que, recién doctorado, consiguió encajar los cuantos de Planck en el modelo atómico de Rutherford. Europa era el panal al que iban todas las abejas.
¿Es un momento con una gran conexión intergeneracional?
Ciertamente. Junto a los ya establecidos Einstein, Planck, Sommerfeld, Born, Schrödinger, están los jóvenes Heisenberg, Pauli, Dirac, Oppenheimer y Bethe.
¿Por qué especialmente Alemania?
Inglaterra era también muy poderosa. La sombra de Newton era muy alargada. Pero Alemania obtuvo la hegemonía. Es algo que desarrollé en uno de mis libros, El poder de la ciencia. El impulso europeo comenzó antes de la cuántica, con Justus von Liebig y la química orgánica, que permitió los tintes, la industria farmacéutica, la agrícola, etc. Las autoridades se dieron cuenta de que la ciencia genera industria y, con ello, atrae alumnos de todo el mundo. De ahí nacieron empresas como BASF. Otro ejemplo es SIEMENS con el desarrollo del electromagnetismo. El comienzo de la aplicación de la ciencia a la industria es, sobre todo, alemán.
Además de generar dinero, ¿la física cuántica fue la gran discusión intelectual del siglo XX?
Sí, y para esto el lugar central fue Copenhague, que se convirtió en la Meca de la física cuántica. En 1925 Heisenberg produjo la primera formulación más o menos coherente de los fenómenos cuánticos, la mecánica cuántica. Luego Schrödinger, un austriaco, formuló otra versión equivalente, la mecánica ondulatoria. Y Paul Dirac. Max Born, con sus estudios de óptica, introdujo la probabilidad.
A partir de todo esto se construyó la famosa interpretación de Copenhague, que es un enorme desafío intelectual. Se formuló en el famoso congreso Solvay de 1927.
La quinta Conferencia Solvay de Física de 1927 se conoce como La fotografía más inteligente jamás tomada, por su representación de los principales físicos del mundo reunidos en una sola toma. Con la presencia de una mujer, Maria Salomea Skłodowska-Curie- Wikimedia commons, CC BY
¿Cuál es la base de la interpretación de Copenhague?
La base de la interpretación de Copenhague dice que un sistema está en todos sus estados posibles hasta que se observa. Es lo que se conoce como el colapso de la función de onda. El sistema se concreta con cierta probabilidad en uno de sus estados.
Esto es difícil de tragar, por eso se llamó –y aún se conoce como– interpretación. Generó una discusión científica e intelectual que todavía no ha terminado.
¿Tan importante como en su día lo fue la teoría de la evolución de Darwin?
La teoría de la evolución es un gran momento histórico para la vida tal y como la conocemos en la Tierra. Es lo más grande en ciencia, te permite ver todo de una forma diferente. Pero la teoría de la evolución la puedes entender, no hay nada en ella que violente nuestra manera de conocer.
Sin embargo, la mecánica cuántica sí, violenta lo que entendemos por realidad. Dice que cuando yo observo, lo que observo se concreta en una posibilidad con una cierta probabilidad. Aquí se expresa la famosa metáfora del gato de Schrödinger, que está o no está si miramos o no. ¿Cómo es esto posible? Esto violenta todo lo que podemos entender.
Desde la física cuántica se dice a menudo que nunca vamos a poder entender el mundo del todo.
Nunca se puede saber qué pasará mañana, pero a día de hoy la física cuántica nos enfrenta con nuestras limitaciones cognitivas. Al mismo tiempo, y es una paradoja, somos capaces de encontrar teorías que van contra nuestra manera de comprender y, sin embargo, funcionan. Es coherente una cosa con otra. La física cuántica permite entender, por ejemplo, la tabla periódica de los elementos que se obtuvo de una manera empírica.
Pero la cuántica describe otra propiedad que te deja patidifuso: el entrelazamiento cuántico. Lo importante no es gato vivo-gato muerto, sino una propiedad que dice que dos partículas, si se alejan, siguen entrelazadas. Lo que le ocurra a una, afecta a la otra. Esto viola la Relatividad especial. El entrelazamiento ya está utilizándose en computación cuántica para transmitir información segura.
¿La desbandada de físicos en la Segunda Guerra Mundial acabó con la hegemonía de Europa?
No es justo hablar solo de física. Eran físicos, pero también matemáticos, biólogos, artistas, psiquiatras, etc. los que abandonaron Europa. En Estados Unidos ya había un desarrollo científico avanzado, pero es cierto que el desembarco de grandes científicos europeos lo enriqueció.
Y entonces, Estados Unidos despegó. ¿El descubrimiento de los transistores supuso un antes y un después?
En Estados Unidos ocurrió algo crucial. En Europa las universidades habían creado institutos y aparecieron industrias a partir de las investigaciones, pero en EE UU es la propia industria la que apuesta por hacer investigación puntera.
En los laboratorios Bell trabajaban Arno Penzias y Robert Wilson, encargados de estudiar antenas de comunicación, y descubrieron la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB), la del Big Bang. Décadas antes, también en los laboratorios Bell, John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Shockley inventaron el transistor en 1947.
Con el transistor llegaron los chips, una aplicación de la física cuántica que ha transformado el mundo. Los chips han cambiado cómo conducimos, han propiciado los hornos microondas, el teletrabajo… Shockley, uno de los tres inventores del transistor, decidió que quería hacer dinero. Fundó una empresa en un lugar cerca de Stanford. Fue el germen de Silicon Valley.
¿Europa tiene algo que decir a día de hoy en física cuántica?
Los europeos se dieron cuenta después de la guerra que no podían competir en física experimental de altas energías. En Estados Unidos ya se habían creado grandes aceleradores de partículas. Entonces, en la década de 1950, varios países europeos se unieron para fundar el CERN. Ahora, el LHC (Large Hadron Collider) es el acelerador de partículas más poderoso del mundo. Ha sido en Europa donde se ha descubierto el bosón de Higgs.
Con la crisis que está generando Donald Trump en EE UU , ¿Europa tiene alguna posibilidad de recuperar la hegemonía?
La ciencia es la fuente más importante de la riqueza de Estados Unidos. Por eso se dice ahora tanto que Donald Trump está disparándose a los pies cuando impone recortes y restricciones a grandes universidades. Pero mira, en la Universidad Libre de Berlín hay una fotografía de todos los premios Nobel que enseñaron allí. Son más de 20, pocos comparados con los 161 de Harvard.
El tiempo de esplendor europeo pasó, pero no tiene por qué no volver. Eso sí, solo podría ocurrir en base a la Unión Europea. Al fin y al cabo Estados Unidos es una unión de estados. Tenemos una posibilidad, pero hay que saber utilizarla, y es complicado porque los nacionalismos en Europa son poderosos.
Nadie dijo que fuera fácil, ¿no?
Tampoco que no sea posible.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
