El Principio de incertidumbre y su influencia en la vida cotidiana

En el año 1905 fue cuando Albert Einstein, de 26
años de edad, sorprendía al mundo de las ciencias,
con sus cuatro aportes a la física de lo más
pequeño a lo más grande; Werner Heisenberg, era un
infante de apenas 4 años. Más tarde, en 1927 con
entonces, también, 26 años de edad, presenta
éste, a su vez, el Principio de Incertidumbre. Un original
aporte a la Física el cual lo inmortalizó, pues es
una contribución fundamental al desarrollo de la
teoría cuántica. Este principio afirma que es
imposible medir simultáneamente de forma precisa la
posición y el momento lineal de una partícula.
Heisenberg fue galardonado con el Premio Nobel de Física
en 1932. El principio de incertidumbre ejerció una
profunda influencia en la física y en la filosofía
del siglo XX, y lo seguirá ejerciendo todavía, pues
es considerado el pivote fundamental de la mecánica
cuántica, sobre el cual cabalgan todas las leyes de la
naturaleza. Falta mucho camino por recorrer: tenemos la
Química cuántica, con aplicaciones en la
farmacología y la bioquímica; la Informática
cuántica, donde se esperan futuros ordenadores, con una
capacidad de almacenamiento y rapidez, casi infinitas. En la
comunicación instantánea de las bandadas de las
aves, y en el cardumen de los peces para orientarse, evadir
escollos y peligros, se podría estudiar esto mejor, con la
Biología cuántica; pues podría parecer que
en estos fenómenos de movilidad masiva y armónica,
se presenta un entrelazamiento cuántico. Por otra parte,
en las relaciones sociales con los fenómenos de masa
crítica en la transmisión del conocimiento de las
especies, y en los encuentros casuales entre las personas,
podría aplicarse la Sicología cuántica.
Poco, a poco, la Ciencia ira descubriendo y aplicando, en el
diario vivir, la Incertidumbre Cuántica. Este Principio,
es el resultado típico, de un Gedankenexperiment, o
experimento mental, pues es la proyección de la mente de
un físico, armada con principios matemáticos
matriciales aplicados al naciente universo cuántico.
Allí, las leyes de la física clásica no
operan, por lo que mente de estos genios entran en shock, y
plantean soluciones no convencionales, sin embargo, lógica
y matemáticamente correctas. Para eso veamos el universo
donde operan estas leyes naturales.

El
átomo

El átomo es la unidad más pequeña
de un elemento químico que tiene existencia propia y
mantiene inalterable sus propiedades, el cual no es posible
dividirlo mediante procesos químicos. Esta
expresión la acuñaron Demócrito y Leucipo
filósofos naturalistas de la antigua Grecia.
Etimológicamente, átomo significa unidad
indivisible; la intuición de estos sabios proponían
que la base más elemental de la materia, era indivisible,
e inalterable. Pues eran los ladrillos fundamentales conque la
naturaleza construía todas las formas del mundo
físico. Por consiguiente, geométricamente, no
deberían tener extensión, ni forma. Transcurrieron
casi XXV siglos en la historia de las ciencias; así, a
comienzos del siglo anterior, los físicos comprobaron que
esta unidad no era tan básica y simple, como la
entendían los griegos, pues contenía componentes
subatómicos que los denominaron electrones, neutrones y
protones, y a su vez, los protones otros más
pequeños, como los quarks. También, algunos
años después, lograron penetrar el núcleo
atómico y dividirlo, liberando con ello, grandes
cantidades de energía que contenía en su interior y
algunos gobiernos, le dieron aplicación militar e
industrial. En estas condiciones, ya, ésta entidad
básica de la naturaleza no le queda bien el nombre que
sustenta, el de átomo, porque su nombre es inapropiado y
adolece de anacronismo. Sin embargo, los físicos y
químicos conservan este nombre en sus prácticas y
experimentos.

Dado este breve historial del átomo,
podríamos dar una definición de esta entidad que se
encuentra comprometida con todos los fenómenos materiales
del universo. Se cree, todavía, que la masa y la
energía, como una expresión física de
millones de átomos, son los constituyentes básicos
de la naturaleza. Sin embargo, en los últimos años,
el papel de la "información" como constituyente
básico de la realidad material ha ido cobrando un
interés cada vez mayor para la física. Vlatko
Vedral, físico teórico de la Universidad de Oxford
Inglaterra, afirma: el constituyente básico de la
realidad material, no es la masa, ni la energía, sino la
información. En tal sentido, diríamos que el
átomo, es un paquete primordial de energía e
información de la naturaleza que interviene en todos
los procesos fenoménicos de la materia. Este paquete
primordial es una entidad absolutamente dinámica, cuyas
partes internas son interdependientes y complementarias; son sus
componentes y sus relaciones al interior que le dan vigencia a su
existencia, pues un electrón, o cualquier componente
subatómico no pueden existir, aisladamente, fuera de su
contexto natural, por más de una millonésimas de
segundo. Es importante destacar que las leyes que se cumplen al
interior de este paquete de energía e
información, son muy diferentes y, por demás,
extrañas al sentido común de las que se conocen en
el universo macro de la materia, y magistralmente
enseñadas por Newton.

A comienzos del siglo anterior surgieron los promotores
de esta nueva teoría científica, tales como Planck,
Bohr, Einstein, Luis de Broglie, Heisenberg, Schrödinger que
lideraron la construcción teórica de la
Mecánica Cuántica. Muchos desvelos y debates
acalorados se dieron para implantar una nueva percepción
del universo cuántico, tan diferente del mundo
clásico. Fue a tal punto el grado de fricciones entre
ellos, que Albert Einstein, siempre mostró un permanente
desacuerdo con sus colegas, a pesar de que su genial mente
había hecho grandes aportes a las ciencias, pues en 1905,
ese mismo año, escribió cuatro artículos
fundamentales sobre la física de pequeña y gran
escala. En ellos explicaba el Movimiento Browniano, el Efecto
Fotoeléctrico, también, desarrollaba la Relatividad
Especial y la Equivalencia entre masa y energía, aportando
la mundial y famosa relación de equivalencia entre
masa-energía, por la cual se le conoce: E=mc2, y
que posteriormente fue galardonado con el Premio Nobel de
Física en 1921 por el Efecto Fotoeléctrico.
Mató el tigre se asustó con el cuero, pues era una
verdadera caja de Pandora las nuevas propiedades descubiertas de
la materia al interior de átomo. El Principio de
Incertidumbre y, sobre todo, el Entrelazamiento Cuántico,
por su mente cartesiana, no lo podían admitir. Pues no era
nada fácil diferenciar las leyes naturales de la
física clásica, (donde opera el paradigma
cartesiano, el de yo y el mundo objetivo allá afuera), del
de las nuevas leyes descubiertas al interior del átomo,
donde la presencia del observador es determinante para ver el
fenómeno cuántico, sobre todo en el misterioso tema
cuando se trata de la naturaleza dual de la materia:
onda-partícula en el experimento de la doble ranura. Ya
que las primeras no eran aplicables y conciliables con las
segundas. Perplejos se encontraban estos científicos, como
Alicia en el País de la Maravillas, cuando se metió
en la madriguera y descubrió un fantástico e
irracional universo regido por sus propias leyes, que nada
tenían que ver con su mundo real. Y que a pesar de ello
funcionaba. La relación causa-efecto que se evidencia en
la física newtoniana, es muy difícil de ver, por no
decir imposible, objetivamente en la mecánica
cuántica. En el primer caso las leyes son predecibles y
cuantificables con exactitud, en el segundo, son inciertas y
probabilísticas. El Principio de Incertidumbre de
Heisenberg, es el pivote de las leyes de la mecánica
cuántica y sobre el cual cabalgan todas las leyes de la
naturaleza. Este Principio es crucial y determinante en el
universo cuántico. El átomo, o el paquete de
energía e información, como lo llamamos
aquí, es una proyección de la mente del observador,
es el reflejo de la teoría científica soportada
rigurosamente por las matemáticas. Es una verdadera
simetría matemática en el sentido Platónico.
Este filósofo griego afirma, en el Timeo, que el mundo que
vemos es la copia fiel de nuestras ideas. El átomo, como
cualquier representación del mundo es, primero, una idea.
Es un modelo mental de esa unidad básica de la naturaleza
que hemos definido como un paquete primordial de energía e
información. Como ese modelo es dinámico y sus
componentes internos rotan a velocidades muy cercanas a las de la
luz, y además, tienen ubicaciones probabilísticas
inciertas para el sentido común.

Las leyes al interior
del átomo

En la vida diaria vemos las cosas porque reflejan la
luz. Las partículas de luz, llamadas fotones, (nombre
propuesto por Albert Einstein en su ensayo el Efecto
fotoeléctrico), llevan a nuestros ojos y después a
la mente, la información acerca de la posición de
los objetos. Para ver –y sobre todo ubicar—
partículas cuánticas sería preciso que
reflejaran por lo menos una partícula de luz. Una pelota,
por ejemplo, no se desvía al intercambiar impulso con una
ráfaga de fotones, por intensa que ésta sea; pero
cuando un fotón rebota contra un electrón en
movimiento, el impulso que el fotón le transfiere al
electrón es suficientemente grande para desviarlo. Afirman
los físicos de la mecánica cuántica, que un
solo fotón basta para alterar notablemente la
posición y la velocidad –y por lo tanto la trayectoria–
del electrón. Cuanta más pequeña es la
longitud de onda de la luz con que se ilumina al electrón,
mayor es la exactitud con la que podemos determinar su
posición, pero también es mayor el impulso que
intercambia el fotón con el electrón, por lo que se
pierde precisión en la medida de la velocidad. Este
razonamiento llevó a Werner Heisenberg a concluir que
"cuanto más exacta es la medida de la posición,
menos lo es la de la velocidad, y viceversa".

La escala microscópica en la que se nota este
fenómeno está dada por lo que los físicos
llaman la constante de Planck, h. Es una constante de la
naturaleza donde impera el reino de lo infinitamente
pequeño. Es una relación matemática
descubierta por Max Planck en 1899. Cuando la precisión
con que se requiere medir la posición y la velocidad se
aproxima a la escala de h empieza a notarse esta
imposibilidad de medir ambas variables con toda precisión.
En la vida diaria y macroscópica las imprecisiones en las
medidas de posición y velocidad son siempre gigantescas
comparadas con h. Aquí, en el mundo macro de la
vida diaria, se puede medir la velocidad y la trayectoria de un
móvil, por ejemplo, el impacto de un proyectil a un
objetivo previo, ignorando estas imprecisiones.

Es en la escala de las partículas
subatómicas donde el principio de Incertidumbre hace de
las suyas. Heisenberg interpretó este resultado
así: puesto que la mecánica cuántica no
permite que se midan con toda precisión la posición
y la velocidad a un tiempo, y puesto que, en su opinión,
lo que no se puede medir no existe, las partículas
subatómicas, no tienen posición ni velocidad
determinados; por lo tanto, no tienen trayectoria. Cuanto
más precisa es la medición de su posición,
menos precisa es la posibilidad de medir su velocidad, (o
momentum) y viceversa. Este principio tiene unas profundas
implicaciones, tanto para el concepto Causa-Efecto
clásico, cómo para la determinación de
eventos en el pasado y en el futuro.

Toca terrenos no solamente de las leyes de la
física, sino también, con principios
filosóficos tales como el determinismo versus el
indeterminismo. Según el filósofo español,
Ferrater Mora, el determinismo, implícito en la
física clásica, afirma: Que todo lo que ha habido,
hay y habrá, y todo lo que ha sucedido, sucede y
sucederá, esta de antemano fijado, condicionado y
establecido, no pudiendo haber ni suceder más de lo que
está de antemano fijado, condicionado y establecido.
Para un físico de la escuela de Newton, hay determinismo,
pues teniendo conocimiento de un cierto número de hechos
observados en el instante presente o pasado, y conociendo a su
vez ciertas leyes de la naturaleza, le es permitido inferir que
un fenómeno X, observable tendrá lugar en
época posterior. Pierre Simón Laplace, el
científico francés determinista por antonomasia,
postula la siguiente: «Debemos contemplar el estado
actual del universo como efecto de su estado anterior, y como
causa del siguiente. Una inteligencia que en un instante dado
conociera todas las fuerzas que animan la naturaleza y la
situación respectiva delos seres que la componen, si fuera
además suficientemente vasta como para someter a
análisis sus datos, acogería en la misma
fórmula el movimiento de los mayores cuerpos del universo
y los del átomo más ligero: nada sería
incierto para ella y tanto el porvenir como el pasado
estarían presentes ante sus ojos».

Y no era para menos, porque con ésta
mecánica newtoniana, se pueden calcular el movimiento de
las órbitas de los planetas, los cometas, inclusive
calcular anticipadamente, la trayectoria de meteoritos que puedan
impactar a la tierra. Esto, nos permite corroborar que las leyes
de la física clásica tienen una absoluta vigencia
en la vida cotidiana, pues estas se aplican, también, muy
exitosamente en toda la tecnología electromecánica.
Son dos universos muy diferentes, el de la vida cotidiana con su
tecnología previsible y aplicable, y el de la
mecánica cuántica, donde reina la
indeterminación. Los físicos descubrieron que,
aunque en nuestra vida cotidiana las cosas parecen existir sin
que pongamos nada de nuestra parte, es decir, independientemente
del observador, o al menos eso parece hasta ahora; en el nivel
cuántico de la materia no ocurre lo mismo, ya que las
observaciones científicas condicionan lo que se
está observando.

Hasta aquí todo parece muy fácil, hay un
universo cuántico regido por sus propias leyes, y otro
macro, el de la mecánica clásica, donde la
relación causa-efecto es identificable por nuestra
intuición; ¡pero no!, la leyes de la mecánica
cuántica se atraviesan, de alguna manera y no reconocida
por la Ciencia todavía, en el diario vivir de la
naturaleza humana, especialmente la Incertidumbre, el
Entrelazamieto Cuántico, y también, la influencia
determinante del observador en el experimento de la doble ranura
en el colapso de la onda-partícula, y con esto, nos
metemos en terrenos filosóficos. Pues, todo el Universo
está constituido por partículas elementales cuyo
comportamiento puede ser corpuscular u ondulatorio, ambas
posibilidades están superpuestas. El proceso de
observación de un campo Cuántico hace que este
colapse a través del proceso llamado decoherencia
Cuántica hacia un estado estable de Física
Clásica. Las cosas aparecen estables cuando se las
observa, nunca antes. Pero veamos: ¿Qué significa
el colapso de una función de onda?

Los físicos de la mecánica
Cuántica, afirman que un electrón está
descrito por una función de onda. Y continúan
diciendo, cuando medimos con algún instrumento, una
pantalla o un detector, la posición de un electrón,
encontramos a éste en algún punto del espacio. En
el momento en el que determinamos la posición del
electrón o, lo que es lo mismo, en el momento en que
éste se manifiesta como partícula o
corpúsculo, la función de onda se anula en todos
los puntos del espacio salvo en aquél en donde hemos
encontrado al electrón. A esta repentina
concentración de la función de onda en un solo
punto la llamamos colapso. Es decir un electrón
está en todos los sitios de un campo, hasta que se lo
observa, y es entonces cuando aparece en un sitio determinado
dentro de su campo.

En las leyes naturales y en las civiles, con mayor
razón, no existe la certeza absoluta de nada. Nuestras
intenciones y nuestra voluntad que apliquemos en lo que
emprendamos en la vida, no garantizan que tengamos éxito.
Nuestra vida personal está atravesada, y no sabemos en
qué medida, por el Principio de Incertidumbre de
Heisenberg, también, como una sombra constante en el
trasegar diario nos acompañan las dificultades. No hay
vía regia hacia la felicidad y a la plenitud, pues el
camino es sinuoso y tachonado de escollos.

En la vida diaria, se le denomina, suerte o casualidad.
Se dice, que alguien tiene, una buena, o mala suerte para sus
empresas. Como si fuera poco, los accidentes personales son,
también, una variable imponderable en nuestra vida. La
atención y la intención del observador juegan un
papel muy importante en estos procesos, para que la
incertidumbre, con mayor probabilidad, esté a
nuestro favor.

Esto opera a nivel individual, y también, en el
colectivo de los pueblos. Las personas y las naciones más
exitosas, son las que tienen muy claros sus sueños y muy
focalizados sus propósitos con la atención y la
intención. Al fin al cabo nuestros cuerpos físicos
son la sumatoria de los componentes subatómicos. Si
hacemos una extrapolación de dicha ley natural, tenemos el
siguiente ejemplo: si tratamos de llegar al trabajo todos los
días a una hora exacta, con una precisión de
segundos y milésimas de segundos, es probable que nunca lo
logremos, o tal vez lo logremos algunas veces. Pero esta
precisión milimétrica no se dará todos los
días, porque en el camino hay una serie de variables
imponderables que nos desvían del curso. Este principio
opera en el corazón de la materia, eso lo sabemos muy bien
por la Física Cuántica, a nivel de las
partículas elementales, pero se extiende al mundo macro de
la materia y hace presencia en nuestros proyectos de vida. Lo
único sobre lo cual podemos ejercer control en nuestra
vida, cosa nada fácil por lo demás, es sobre
nuestros pensamientos y emociones; lo que significa que si nos
preparamos muy bien, somos proactivos y muy competitivos, para
hacerle frente a un mundo tan competido, tendremos más
probabilidad de contar con el éxito personal,
mucho más que aquellos que están menos preparados
para lograr un mismo objetivo común.

Metafóricamente, nuestra vida personal se parece
a un partido de futbol, pues sabemos por experiencia propia, que
tiene más probabilidad de remontar el marcador a
su favor el equipo que más horas dedique a su
entrenamiento y mejores estrategias de juego presente, más
no tiene la certeza absoluta de ganarlo. La pelota en la cancha,
de alguna manera, podría parecerse a un electrón,
ya que es fluctuante y variable en lo referente a su velocidad y
su posición. Un espectador (el observador) no
podrá, jamás, determinar la trayectoria de la
pelota en movimiento después de que un jugador la reciba,
ya que éste haría las veces de un fotón y la
desviaría a un sector muy probable de la cancha para
intentar anotar un gol.

Autor:

Néstor Jaramillo
Hernández

Medellín, marzo 15 de 2014