Ciencia y la filosofía en el experimento del entrelazamiento cuántico (EPR)

Ciencia y filosofía son disciplinas que han tenido una relación compleja. Inicialmente, la primera era parte de la segunda, pero con el tiempo se gestó un nuevo campo con sus propias formas de investigación. Luego, el desarrollo científico animó a una parte de la filosofía a pensar que lo ideal era subsumir la filosofía a la ciencia. Pronto este proyecto mostró importantes problemas. Actualmente, la relación no es fácil, los científicos suelen ver a los filósofos demasiado especulativos, y los filósofos suelen tener una imagen rígida y esquemática del quehacer científico. Ambas son imágenes limitadas y cada disciplina tiene formas distintas de estudiar el mundo. 

Sin embargo, existen circunstancias donde ciencia y filosofía interactúan de formas muy interesantes. Uno de ellos ocurrió en 1935 a propósito de la naturaleza de la realidad física. En aquel momento, la teoría cuántica ya era aceptada como correcta por la comunidad de físicos. No obstante, su interpretación ortodoxa, elaborada por Niels Bohr y Werner Heisenberg, contenía elementos poco intuitivos que algunos físicos, como el caso de Albert Einstein, rechazaban. 

Una de las principales características de la descripción cuántica consiste en que la velocidad y la posición de una partícula no pueden predecirse con precisión simultáneamente (debemos elegir una). Además, estas predicciones son estadísticas; la teoría sólo arroja probabilidades. Si dichos elementos se interpretan como descripciones exhaustivas de la realidad, revelan que la naturaleza a nivel microscópico se comporta de forma azarosa, y que propiedades que nos son evidentes de los objetos comunes, como la posición y la velocidad, no existen simultáneamente en el mundo pequeño. Estos elementos eran inaceptables para Einstein.

Para refutar estas características de la naturaleza, Einstein, Nathan Rosen y Boris Poldosky publicaron un artículo que hoy es conocido como EPR (por las siglas de sus apellidos). Si bien el New York Times tituló el 5 de mayo una nota que decía “Einstein ataca la mecánica cuántica”, lo que estos físicos querían mostrar es que se trataba de una teoría correcta, pero incompleta. Para lograrlo, proponen un experimento mental: dos partículas interactúan entre sí y se separan, una vez separadas, podríamos medir una de las variables en una de las partículas e inferir la correspondiente en la otra, repitiendo el proceso para la segunda variable. Por lo tanto, aunque de hecho no podamos medir las dos variables simultáneamente (ya que necesitamos instrumentos que no pueden usarse simultáneamente), el ejercicio mostraba que ambas propiedades existen porque pueden ser definidas y medidas en distintos momentos. Si la teoría cuántica no es capaz de predecirlas, simultáneamente y con certeza, se trata de una teoría incompleta, es un defecto en la teoría no un rasgo de la naturaleza. 

Unos meses después, Bohr publica su respuesta al experimento de EPR, donde contraargumenta que la definición de realidad en este presenta “una ambigüedad esencial”. Para el físico danés, el hecho de que no podamos medir las dos variables simultáneamente significa que tampoco pueden ser definidas simultáneamente como “realidad física”, sólo cuando las medimos podemos afirmar que existen. En definitiva, Bohr rechaza el criterio de realidad de EPR porque esta se define de forma independiente de su medición. Por otro lado, también afirma que el sistema de las dos partículas, aunque separadas, constituye una unidad indivisible (descrita por la misma ecuación), rechazando lo que en física se llama supuesto de localidad. Lo que ocurre en una influye en la otra, es decir, lo que medimos en 1 determina lo que podemos conocer en 2. 

En el fondo de la discusión está la mismísima definición de realidad, que no representaba diferencias predictivas en el experimento. Para el danés la existencia depende de la medida, para el alemán es independiente de ella. Se trata de una disputa filosófica. ¿Podemos suponer una realidad más allá de la medida? Pero, si está más allá de la medida, ¿cómo la conocemos? 

Este debate evolucionó en manos de otros físicos durante las siguientes décadas, infiriendo consecuencias que se materializaron en dispositivos realizables. La física volvió a respirar de la filosofía. Los experimentos le dieron la razón a Bohr y apuntaron a que la mecánica cuántica es una teoría completa y que los electrones se comportan de forma anti intuitiva. Varias generaciones de experimentos alrededor del asunto han ocurrido, pero también han surgido objeciones interpretativas y otras explicaciones. Podríamos decir que el asunto está abierto. Al fin de cuentas, parece que en ciertos momentos ciencia y filosofía siguen siendo una pareja dependiente. 

*Profesora del Departamento de Filosofía de la Universidad de Guadalajara 

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Edición: Fernando Sierra