El fin de la certeza en ciencia
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Hace exactamente cien años, un joven físico alemán llamado Werner Heisenberg publicó un artículo osado y críptico. No contenía aún predicciones espectaculares, pero gatillaría una revolución que remecería los fundamentos de toda la ciencia en los siguientes dos años:
- El azar, hasta entonces sinónimo de ignorancia o falta de información, se transformaba en un ingrediente fundamental de las leyes naturales. El azar dejaba de ser un problema nuestro como observadores para transformarse en una propiedad íntima de la materia.
En su artículo, Heisenberg propuso dejar de lado lo inobservable –como las órbitas de los electrones– y concentrarse solo en magnitudes que pudieran ser medidas. Un cambio de perspectiva no solo científico: filosófico.
- La mecánica que emergió de ese gesto fue tan extraña que rompió con siglos de tradición determinista y del realismo científico, esto es, el pensamiento de que la ciencia describe la naturaleza, “eso que está allá afuera”, tal como es.
Poco después, Max Born llevó la osadía aún más lejos: propuso que la mecánica cuántica no describe una realidad concreta, solo probabilidades. La ciencia no podía aspirar a más, ya que la naturaleza es incierta por esencia.
A pesar de sus exotismos, ninguna teoría ha igualado a la mecánica cuántica en precisión ni en poder predictivo. Hoy, al cumplirse cien años del artículo fundacional de Heisenberg, celebramos no solo una nueva teoría física, sino también una nueva forma de hacer ciencia. Una en la que la incertidumbre, hagamos lo que hagamos, nos acompañará siempre.
Para profundizar en este tema, en esta edición invitamos a Sergio Rica, doctor en Física; Pedro Lobos, doctor en Farmacología del Laboratorio de Metabolismo y Bioenergética de la Universidad de Chile; Fabiola Arévalo, doctora en Física; y la periodista Francisca Munita.
Gracias por acompañarnos en este número cuántico (pero sin colapsar en infinitas posibilidades). Si esta edición te hizo dudar de la realidad, preguntarte si el gato está vivo, muerto o con hambre, no lo mantengas en superposición. Comenta y comparte este link y haz que más mentes se entrelacen con este Universo Paralelo.
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LA MUJER CUÁNTICA DESCONOCIDA: GRETE HERMANN
Crédito: Recreación con inteligencia artificial de Grete Hermann.
Una frase común que se le dice a quien estudie mecánica cuántica es que uno no entiende la mecánica cuántica, uno se acostumbra a la mecánica cuántica. Esta teoría ha sido muy exitosa en aplicaciones y predicciones de fenómenos físicos que han llevado a desarrollos tecnológicos, pero sus postulados siguen siendo difíciles de conciliar en nuestra percepción cotidiana.
- Así como han pasado 100 años desde que se establecieron sus principios, también han pasado 100 años de su reputación como teoría incomprendida. Por ejemplo, la idea del famoso gato de Schrödinger, donde el gato está vivo y muerto a la vez, fue introducida para ilustrar la dificultad de interpretar el principio de superposición cuántica.
Es cierto que en cuántica hay probabilidades e incertidumbres, desigualdades y mucha matemática. Pero además tiene implicancias filosóficas profundas e ideas difíciles de conciliar. Hubo una persona que hablaba fluidamente estos dos idiomas, de la matemática y la filosofía, y los supo combinar para hacer preguntas fundamentales de la naturaleza de la realidad. Y era una mujer.
- Grete Hermann nació en Alemania en 1901 y en 1925 obtuvo su doctorado bajo la dirección de la gran matemática Emmy Noether. Desde entonces desarrolló un trabajo interdisciplinario: su tesis combinaba matemáticas, física y filosofía. Al egresar colaboró principalmente con el filósofo Leonard Nelson y se enfocó en los fundamentos filosóficos de la física moderna, intentando, en particular, conciliar el concepto de causalidad con la nueva mecánica cuántica.
Fue también una de las primeras en proponer la idea de “variables ocultas”, un concepto que décadas después reaparecería en los debates sobre los fundamentos de la teoría cuántica. Sin embargo, su labor fue poco conocida: solo en 1974 se conoció más de sus trabajos y, recién en 2016, el libro Grete Hermann: entre la física y la filosofía realizó una compilación de sus escritos más importantes.
- Es difícil atribuir una sola causa a por qué su trabajo es tan poco conocido. Además de ser mujer en un entorno tradicionalmente masculino, Hermann vivió en una época de guerras, fue miembro de organizaciones antinazis y debió emigrar. También coincidió con un momento en que el idioma de la ciencia cambiaba del alemán al inglés, lo que contribuyó a invisibilizar todavía más su legado.
La icónica foto de la conferencia de Solvay de 1927 muestra a una sola mujer entre los grandes nombres de la física: Marie Curie. Principios de siglo XX no parecía tener espacio para mujeres en la ciencia, pero eso no significa que no las hubiera.
Grete Hermann fue una de las primeras en tratar de conciliar las implicancias filosóficas de la mecánica cuántica y este año, el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (declarado por las Naciones Unidas), es una excelente excusa para conocer más de estas figuras y recordar que hay variables ocultas que dificultan conocer de mujeres en ciencia.
HEISENBERG, 1925: EL ARTÍCULO MÁGICO
Crédito: Wikipedia.
La particular forma de la regla de cuantización está en la lápida de Max Born, y se conoce como relación de incertidumbre de Heisenberg.
A principio de junio de 1925, Werner Heisenberg huye, a causa de una alergia al polen, a la isla Helgoland en Mar del Norte. Allí los vientos impedían el crecimiento de la vegetación, mas no impidieron que la creatividad del joven de 23 años desarrollase, en pocos días, las ideas fundacionales para comprender los fenómenos atómicos observados desde fines del siglo XIX.
En julio de 1925, hace exactamente cien años, Heisenberg envía a publicar a la revista Zeitschrift für Physik el artículo fundacional de la mecánica cuántica: “Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen” (“Sobre una reinterpretación cuántica de relaciones cinemáticas y dinámicas”), fechado el 29 de julio de 1925.
- En el “Umdeutung”, Heisenberg inventó un método nuevo para calcular la dinámica de los fenómenos atómicos, así como Newton inventó, un cuarto de milenio antes, un método para calcular la dinámica de los planetas en torno al Sol.
La audacia de Heisenberg fue considerar que la trayectoria de una partícula, así como su momento, energía y cualquier otra magnitud observable, podían representarse como parte de un arreglo infinito de números. Esta idea se apoyaba en un hecho experimental sorprendente: cuando los átomos emiten o absorben luz, lo hacen en cantidades muy precisas, como si sus electrones saltaran entre niveles definidos de energía.
- Cada uno de estos saltos –que hoy llamamos transiciones–puede etiquetarse con dos números enteros, n y m, que indican desde qué nivel y hacia cuál ocurre el cambio. Así, la posición del electrón ya no era simplemente x(t), sino que pasaba a ser un conjunto de elementos que codifican todos los posibles saltos entre estados, xₙₘ(t).
Heisenberg asumió que estos elementos seguían obedeciendo las leyes de Newton. Para incorporar lo propiamente cuántico, introdujo una regla ya conocida –la de Bohr y Sommerfeld–, escrita de una forma bien peculiar. Como el problema del átomo era demasiado complicado, Heisenberg puso a prueba su método en un sistema más simple: un oscilador armónico. Allí logró obtener los niveles de energía de un oscilador armónico, resolviendo, por primera vez en la historia, un problema de mecánica cuántica.
Heisenberg siguió el esquema dictado por Newton de la mecánica clásica y en particular su versión más elegante, que es la mecánica que surge del principio de mínima acción. Durante el mismo mes de julio de 1925, Max Born y su asistente Pascual Jordan se dan cuenta de que los arreglos de Heisenberg son los elementos de lo que hoy conocemos como una matriz. La particular forma de la regla de cuantización está en la lápida de Max Born, y se conoce como relación de incertidumbre de Heisenberg.
- Born, Heisenberg y Jordan establecen las bases formales de la mecánica cuántica matricial en noviembre de 1925. El mismo mes, Paul Dirac establece la correspondencia formal entre la mecánica matricial y la estructura de la mecánica clásica.
A pesar del impacto crucial del artículo de Heisenberg, este no es enseñado en los programas de física, pues es considerado “confuso”, “difícil” o, incluso, “mágico”. En contraste, se postula la célebre ecuación de Schrödinger, y vamos calculando, aunque se pierda la magia. Si alguna recomendación puedo dejar a modo de conclusión: ¡léanse los originales, porque es donde está la magia!
NOTICIAS: LA SEMANA EN CIENCIA
Crédito: Daniel Korona / Astronomy Picture of the Day (NASA / JPL-Caltech)
Cometa 3I/ATLAS captado desde el norte de México en condiciones óptimas de oscuridad. Su paso por los cielos de Chile está previsto para entre fines de julio y mediados de agosto.
La ciencia sigue soltando chispazos de asombro. Un cometa interestelar se cuela desde los bordes del sistema solar, el cerebro detecta rostros enfermos antes de contagiarse, un planeta nace a 440 años luz y una IA comienza a descubrir más rápido que nosotros. ¡Uf! Hasta el polvo cósmico se volvió noticia esta semana.
- Azúcar de bacterias marinas destruye células cancerosas
¿Qué pasó? Un compuesto azucarado producido por bacterias del fondo marino provoca muerte celular fulminante en tumores.
Fecha de publicación: 23 de julio de 2025 en The FASEB Journal y difundido por ScienceDaily.
¿Cómo lo descubrieron? Aislado en cultivos de bacterias profundas y probado in vitro con alta selectividad contra células malignas.
¿Por qué importa? Potencial para terapias anticancerígenas innovadoras con menor toxicidad.
Dato freak: provoca muerte celular tipo “explosión” en tumores en menos de una hora.
En español.
- Cometa interestelar 3I/ATLAS descubierto desde Chile
¿Qué pasó? La estación ATLAS en Río Hurtado detectó un cometa con trayectoria hiperbólica, confirmando su origen interestelar. Es el tercero observado después de ʻOumuamua y Borisov.
Fecha de publicación: julio de 2025 por European Space Agency.
¿Cómo lo vieron? Observaciones coordinadas internacionalmente, incluyendo imágenes del telescopio espacial Hubble.
¿Por qué importa? Material formado fuera del sistema solar revela pistas sobre planetas y cometas extragalácticos.
Dato freak: podría tener más de 7 mil millones de años, anterior al Sol. El mejor período para intentar observarlo desde Chile es entre el 29 de julio y el 15 de agosto de 2025, justo antes del amanecer, mirando hacia el noreste. Eso sí: no puede verse a simple vista. Para observarlo se requiere telescopio y un cielo oscuro. El cerro Tololo, en la Región de Coquimbo, es uno de los lugares ideales.
En español.
- Captan planeta en formación a 440 años luz
¿Qué pasó? Astrónomos observaron en tiempo real la formación de un planeta gigante en el disco protoplanetario HD 135344B.
Fecha de publicación: 23 de julio de 2025 en ScienceDaily.
¿Cómo lo descubrieron? Usaron imágenes directas en luz visible y espectros infrarrojos de un telescopio terrestre.
¿Por qué importa? Primera vez que se observa un protoplaneta emergente con ese nivel de detalle.
Dato freak: está dentro de uno de los brazos espirales del disco, justo donde lo predijeron los modelos teóricos.
En español.
- El cerebro activa el sistema inmune si ve “caras enfermas”
¿Qué pasó? Un estudio en Nature Neuroscience reveló que ver expresiones de enfermedad activa respuestas inmunes incluso antes de cualquier contacto viral.
Fecha de publicación: 28 de julio de 2025 por ScienceNews.
¿Cómo lo hicieron? Se midieron marcadores inmunitarios y actividad cerebral mientras participantes veían rostros enfermos.
¿Por qué importa? Conecta percepción social con respuesta biológica, redefiniendo la relación mente-cuerpo.
Dato freak: La activación ocurre incluso si se sabe que las imágenes son ficticias.
En español.
ÓRBITAS PARALELAS
Lluvias de meteoros dobles iluminan los cielos
Las lluvias Delta Acuáridas del Sur y Alfa Capricórnidas alcanzarán su pico el 29–30 de julio, con hasta 25 meteoros por hora. Ideal para el hemisferio sur. Si quieres verlas, sal la noche del 30 de julio y madrugada del 31, en dirección este-sureste, a partir de las 23:30 horas. Lugares ideales: Valle del Elqui, San Pedro de Atacama, Parque Nacional Bosque Fray Jorge, Farellones o cualquier zona rural sin luces. No necesitas telescopio, solo cielo despejado, paciencia y una manta. Más información. En español.
Redescubren la serpiente más pequeña del mundo
La Barbados threadsnake, de solo 10 cm, fue hallada después de 20 años desaparecida; clave para conservación de hábitats insulares.
Más información. En español.
Hallan fósil de tiburón de 340 millones de años
Un diente de tiburón primitivo en Mammoth Cave revela una nueva especie marina con adaptaciones evolutivas únicas. Revela también parte de la biodiversidad del Mississippiense.
Más información En español.
IA acelera el descubrimiento científico a ritmo récord
Algoritmos avanzados resuelven ecuaciones complejas en física, química y clima en minutos, impulsando múltiples disciplinas.
Lo que antes exigía años de trabajo ahora se puede hacer en cuestión de minutos. Más información.
Cobertura relacionada en español: experimento del Virtual Lab del Chan Zuckerberg Biohub, donde agentes de IA diseñaron proteínas contra COVID-19.
LA IMAGEN DE LA SEMANA
Crédito: Dr. Pedro Lobos
Esta semana, la imagen nos invita a sumergirnos en un universo microscópico donde la vida late en silencio. Lo que observamos no es un paisaje terrestre ni una nebulosa distante, sino una secuencia de fotografías de un cultivo primario de cardiomiocitos, las células musculares especializadas que hacen posible el latido del corazón.
- Para obtenerla se utilizó una técnica de visualización que emplea la sonda fluorescente Fluo-4, un compuesto sensible al calcio que permite registrar, en tiempo real, los movimientos de este ion fundamental. Cada destello verde que aparece y desaparece es un pulso de calcio intracelular, una señal bioquímica que orquesta la contracción coordinada del músculo cardíaco que revela el ritmo secreto de la vida en cada contracción.
Estos parpadeos, que podrían pasar inadvertidos para el ojo no entrenado, son en realidad la coreografía invisible del corazón, una danza de señales eléctricas y químicas que se repite millones de veces al día en nuestro pecho.
- La imagen fue capturada en el laboratorio Endocell de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.Este laboratorio fue fundado por el Manuel Estrada H., quien falleció inesperadamente mientras compartía con investigadores postdoctorales momentos después de salir del laboratorio.
Su trabajo permitió comprender cómo las señales de calcio participan en diversas patologías cardíacas que afectan a millones de personas en Chile y el mundo.
Así, la ciencia, como el corazón, no se detiene. Y el pulso del Dr. Estrada, en forma de conocimiento, seguirá marcando el ritmo por mucho tiempo más.
BREVES PARALELAS
Crédito: Imagen IA.
DIOS, LA CUÁNTICA Y LA NADA QUE NO ES NADA
Durante siglos, la pregunta fue casi intuitiva: si el universo existe, ¿quién lo creó? Pero la mecánica cuántica vino a aguar la fiesta metafísica. En el vacío más absoluto –sin partículas, ni luz, ni campos– sí pueden surgir partículas espontáneamente.
Según algunas teorías, como la gravedad cuántica o el modelo sin bordes de Hawking, incluso el espacio-tiempo podría emerger desde un estado cuántico primitivo, sin tiempo definido.
Lo que llamamos “nada” en física cuántica, no es realmente nada. Es un hervidero de posibilidades.
- Lawrence M. Krausslo popularizó con su provocador libro Un universo de la nada, afirmando que el Big Bang no necesitó ayuda divina, solo una fluctuación cuántica. Los filósofos se le fueron encima: esa “nada”, decían, sigue siendo “algo”. Tiene leyes, estructura, energía potencial. ¿Entonces es válida como explicación última?
- Stephen Hawking, por su parte, fue menos diplomático. Dijo que “no hacía falta Dios para explicar el universo”.No negó su existencia, pero lo sacó del plano de lo necesario: si hay leyes físicas capaces de generar un cosmos, ¿por qué añadir una voluntad externa?
Desde la teología, algunos sostienen que la existencia de leyes cuánticas no excluye a Dios, sino que lo ubica como el fundamento que permite que esas leyes existan. No como alguien que interviene en cada fenómeno, sino como la base que hace posible que el universo funcione por sí solo.
La cuántica no niega a Dios. Pero tampoco lo necesita. Y eso, para muchos, es más perturbador que un gato vivo y muerto al mismo tiempo.
Nota: Si quieres enviarnos tu opinión sobre este tema y compartir tus reflexiones científicas, filosóficas o teológicas, suscríbete aquí y envíanos tu mensaje a universoparalelo@elmostrador.cl
FUTURO CUÁNTICO: LO QUE PODRÍA PASAR
Criptografía cuántica: el mensaje que se autodestruye
Un sistema cuántico no puede ser copiado sin ser perturbado (principio de indeterminación: al medir el estado de una partícula, lo alteras). Eso significa que, si alguien mira el mensaje, lo arruina. Como si cada carta viniera con tinta que explota al ser leída por ojos indebidos.
China ya está probando este principio cuántico con satélites: usan pares de fotones entrelazados que viajan desde el espacio a distintas estaciones en la Tierra. Si alguien intercepta uno, el otro lo delata. Y ya logró hacerlo en pruebas experimentales, pero aún está lejos de ser aplicable a escala global.
Fármacos diseñados cuánticamente (algún día)
Simular cómo interactúan moléculas toma años en un computador clásico. Pero uno cuántico, cuando logremos qubits estables, podría predecir la estructura óptima de un antiviral “antes” de que el virus mute.
Nos ahorraríamos pandemias tipo COVID-23 y esas desagradables variantes con los nombres apocalípticos que solía asignarles la prensa, al estilo el perro de la muerte.
Internet cuántico: la telepatía de las máquinas
Científicos ya están probando redes cuánticas entre ciudades, como Delft y La Haya, usando fibras ópticas especiales.
¿La gracia? No es para que TikTok cargue más rápido, sino para que dos computadores compartan información “sin mover un solo dato”. Solo comparten su estado cuántico (entrelazado), como si sintieran lo mismo al mismo tiempo, aunque estén lejos. Esto permitiría una red ultrasegura, donde es físicamente imposible espiar sin ser detectado. Una especie de “telepatía digital”, más encima con alarma “anticahuines”.
Máquinas del tiempo “probabilísticas”
En 2020, un equipo ruso-estadounidense usó una computadora cuántica de IBM para simular una reversión temporal en un sistema cuántico. Es decir, tomaron un sistema que había evolucionado hacia el desorden (como todo en la vida) y lograron hacerlo volver a un estado anterior.
No fue magia ni un viaje en el tiempo: solo programaron el sistema para que evolucionara “hacia atrás” matemáticamente.
Así que no te hagas ilusiones: aún no existe la opción de deshacer ese mensaje, ese ex, o ese caos atómico que dejaste por el impulso del momento.
RECOMENDACIÓN: SALTOS, PARTÍCULAS Y PARADOJAS CUÁNTICAS PARA MIRAR CON CABRITAS
Crédito: IMP Awards (archivo oficial de carteles cinematográficos)
Cartel oficial de «Interstellar”, con la silueta de un astronauta frente a un agujero negro, capturando la estética visual del filme
La mecánica cuántica siempre suena a ecuaciones imposibles y cosas “raras”. Por eso, para simples mortales como yo, es más fácil entenderla con un guion de Hollywood que con un paper. Algunas cintas se asesoraron con físicos reales, otras simplemente juegan con ideas que ni el propio universo parece entender.
Aquí te propongo algunas joyas, rarezas y delirios cuánticos para ver con el cerebro en modo “onda-partícula”:
- Interstellar (2014)
Tiene amor que atraviesa galaxias, agujeros negros, bibliotecas en quinta dimensión y a Kip Thorne, físico real y Nobel, asesorando todo. El viaje por el agujero negro no es fantasía total: la dilatación temporal y la representación visual del horizonte de eventos están basadas en ecuaciones reales. Es un filme bastante “cuántico”, especialmente cuando se mezclan el tiempo, la gravedad y la paradoja de la información. Entre sus curiosidades: el render del agujero negro fue tan preciso que generó un paper científico.
- Coherence (2013)
Película de bajo presupuesto con actores improvisando gran parte del guion. Pero ¡boom!: se mete de lleno en la interpretación de los “muchos mundos” de Everett. Durante un eclipse, la realidad se fragmenta en infinitas versiones del mismo grupo de personas. No hay CGI, no hay explicaciones forzadas. Solo caos, duplicados y una angustia creciente.
- Primer (2004)
Es la película cuántica más realista e incomprensible. Dos ingenieros crean por accidente una máquina que manipula el tiempo a escala cuántica. El guion no explica nada (y presiento que ni los protagonistas lo comprendieron). Pero eso es parte del encanto. Tiene física dura, loops temporales y un presupuesto menor al de una cafetera. Si entiendes el guion completo, estoy segura de que mentiste. Y si la ves dos veces, vas a entender menos que la primera vez.
- Dark (2017-2020) – La serie que hizo que todos googlearan “paradoja de Bootstrap”
Alemana, lúgubre, densa. Pero con una construcción de viaje temporal que hace que Volver al Futuro parezca una fábula para niños. Aquí el tiempo no es lineal, el libre albedrío no existe y cada personaje es su propio spoiler. Tiene referencias a la entropía, al principio de incertidumbre y a la paradoja del abuelo. No es incomprensible, pero debes mantener atención. También existe este sitio, que te ayuda a ir comprendiendo cada episodio sin spoiler.
Otras opciones: Devs (2020), inspirada en la interpretación de la mecánica cuántica como teoría determinista (la de Bohm), aunque muchos físicos discrepan; y Everything Everywhere All At Once (2022): no es ciencia dura, pero sí filosofía cuántica a todo ritmo.
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Y esto es todo en esta edición de Universo Paralelo. Ya sabes, si tienes comentarios, recomendaciones, fotos, temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. Gracias por ser parte de este Universo Paralelo.
- Mis agradecimientos al equipo editorial que me apoya en este proyecto: Fabiola Arévalo, Francisco Crespo, Francisca Munita, Ignacio Retamal, Camilo Sánchez y Sofía Vargas, y a todo el equipo de El Mostrador.
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