Información, el nuevo objeto de la física
- (Traducción y adaptación de "Aux limites de la matière,
la realité n'est plus une certitude", Hervé Poirier.
Science & Vie, Nro. 1057, Octubre 2005, pp.70-83)
El concepto clásico de la física empieza a deshilacharse.
La erosión comenzó, de hecho, a principios del siglo XX, cuando los
físicos empezaron a sondear la intimidad de nuestro mundo material.
Estaban acostumbrados a representar los objetos como ondas o párticulas
desplazándose en el espacio y en el tiempo, como olas en la superficie
del mar o bolas en un tapete de billar. Pero una vez observados
de muy de cerca, la luz, los átomos o los electrones, ninguno de ellos
parece comportarse de forma tan simple. Por poner un ejemplo, la
luz, considerada hasta entonces como una onda, muestra descaradamente
un comportamiento digno de una partícula; y, a la inversa, el electrón
que no parecía poder ser otra cosa que una partícula se comporta a
menudo como una onda !?.
En unos pocos años, gracias a un esfuerzo conceptual único en la
historia, los teóricos consiguieron levantar de manera totalmente
EMPÍRICA un arsenal matemático capaz de describir todos estos
comportamientos "abracadabrantes": en 1925 la mecánica cuántica
nace oficialmente, para mantenerse inmutable desde entonces.
Pero ¡a qué precio!. Con ella tenemos que aceptar que los objetos
-electrones, átomos, moléculas, ... piedras incluso- son
representados por un concepto algebraico extremadamente complejo
(un "vector de estado en un espacio de Hilbert") y muy alejado
de las olas o de las bolas de billar. Tenemos que aceptar que las
leyes que rigen la evolución de estos objetos les permiten
estar relacionados más allá del espacio y del tiempo, estar
en varios estados a la vez y reducirse aleatoriamente a uno
cuando se les trata de observar, siguiendo leyes de probabilidad
muy precisas... Todas ellas "aberraciones" con las cuales los
físicos deben ahora bregar, pues estre extraño mundo cuántico
es, en efecto el nuestro.
La mecánica cuántica, nunca pillada en falta, ha permitido
con total éxito predecir las propiedades de los elementos
químicos, el comportamiento de los lásers y los chips electrónicos,
la estabilidad del ADN o la "explosividad" de las reacciones
nucleares... sin duda, la mecánica cuántica está destinada a
describirnos el comportamiento íntimo de toda la materia que
nos rodea y nos constituye
Todo esto plantea evidentemente un molesto problema. ¿Cómo aceptar
que la teoría más perfeccionada de la física está hasta ese
punto alejada de nuestros conceptos clásicos? ¿Es apropiado
que su mensaje más fundamental sea tan poco aprehensible?
¿Cómo la realidad puede superar hasta este punto nuestra
imaginación?. Desde hace treinta años, no ha pasado un año sin
que una gran conferencia internacional intente desbrozar la decena
de pistas que actualmente se consideran con el fin de recontruir una
"imagen intuitiva" del mundo real que esté de acuerdo con los
datos de la física moderna. El problema es que cada una
de estas interpretaciones "realistas" es más surrealista
que la anterior. Por ejemplo, una de las más conocidas, es la
propuesta en 1957 por el físico americano Hugh Everett: para
explicar que un objeto cuántico puede estar en varios estados a
la vez y realizar sólo uno cuando se le observa, postula que
todos los demás estados se relizan... en universos paralelos.
Para el físico americano Christopher Fuchs, estos trabajos no van
en la buena dirección: "Nuestra labor no consiste en dar sentido a
los axiomas cuánticos añadiendo por encima más estructuras, más
definiciones y más imágenes de ciencia-ficción, sino en
descartar todo esto y volver a empezar desde cero. Y para
ello no veo otra alternativa que sumergirse en los trabajos,
técnicas e implicaciones de la teoría cuántica de la
INFORMACIÓN.
La información conquista la física
¡La información!. Famosa palabra. Pero ¿qué tiene que
ver con todo esto?. Esta noción no es fácil de definir con
precisión, pero todo el mundo sabe intuitivamente de qué va:
la información es un elemento de conocimiento sobre un
suceso y puede ser codificada por una serie de unos y ceros,
como en informática. Nada que ver "a priori" con la mecánica
cuántica.
Y eso, aunque que los físicos se dieran cuenta, a
mediados de los años 80, de que las leyes cuánticas permiten manipular
la información de una manera totalmente nueva. Las correlaciones
a distancia entre dos objetos autorizadas por dichas leyes
pueden ser vistas como un nuevo canal de información que
permitiría, por ejemplo, "teleportar" información de un lugar
a otro, asegurarse de que un mensaje no ha sido interceptado
o efectuar cálculos masivamente paralelos. Impulsados por
todas estas posibilidades, los teóricos y experimentadores
han elaborado un nuevo lenguaje y una nueva especialidad
de la física -la "teoría cuántica de la información", aún
en mantillas-.
Pero, a finales de los 80, empezó a surgir en la mente de
los físicos la idea de que la información se podía utilizar como
una herramienta para comprender la misma mecánica cuántica. ¿Y
si la información cuántica no fuera una aplicación de la teoría,
sino su fundamento?.
Esta es la idea que está actualemente en el meollo de los debates:
afirmar que la mecánica cuántica no habla del objeto en sí mismo,
sino de lo que se sabe sobre él (!). Que no es el protón, la
molécula o la piedra lo que está representado por el "vector de
estado en el espacio de Hilbert", sino la información que puede
tenerse de él.
A primera vista, esto puede parecer una idea muy banal, hasta
una perogullada: es evidente que no tenemos acceso al mundo
más que a través de las informciones que extraemos de él a través
de nuestras sensaciones, mas bien pobres y simplificantes: de
Demócrito a Kant, los filósofos nos han avisado de este velo
inevitable que nos separa de la realidad. Pero al prolongar el
pensamiento de los grades fundadores de la físca moderna como
Niels Bohr, Ervin Schrödinger o Wolfrang Pauli, esta idea se
revela de hecho como extraordinariamente adecuada para
interpretar la mecánica cuántica. Y esto debido a que la
información no se comporta en absoluto como la materia: a
diferencia de una piedra, no tiene posición espacial ni
temporal y se la puede duplicar, partir, resumir, suprimir
a gusto... basta entonces retomar uno a uno todos los fenómenos
cuánticos que, atribuidos a la materia, parecían tan extraños
para darse cuenta que son clarísimos cuando se les atribuye
a la información.
Algunos ejemplos: ¿como puede un sistema estar en varios estados
a la vez?. Sencillamente porque las informaciones disponibles
no permiten saber más exactamente en cuál estado se encuentra.
¿Porqué una medida hace que el sistema se colapse bruscamente
en un determinado estado? Porque la medida ha hecho evolucionar
nuestro conocimiento, el cual ha sido bruscamente actualizado por
la nueva información. ¿Cómo pueden dos sistemas estar correlacionados
en el espacio y el tiempo? Pues porque estos dos sistemas tienen
características comunes y lo que descubrimos sobre uno nos
informa automáticamente sobre el otro. ¿El azar presente en el
mundo cuántico? La manifestación de una falta de información que
nos obliga a responder al azar a una pregunta que se nos hace.
¿El hecho de que la energía no sea continua, sino necesariamente
cuantificada? Una consecuencia de al cuantificación de la misma
información, que se reduce a respuestas binarias 0 o 1... en
resumidas cuentas, tal como explicaba Anton Zeilinger hace
algunos años, "si se parte del principio de que la noción
fundamental de la mecánica cuántica es la información, emerge
una conprensión muy natural de los fenómenos cuánticos". Un
gran alivio para nuestro sentido común.
Pero más allá de esta elegancia pedagógica, esta idea no ha
cesado de tomar amplitud en los últimos años. Es ahora a golpe
de teoremas que la nueva interpretación de la mecánica cuántica
espera "cambiar el curso de la física". El objetivo ya no es
interpretar el corpus cuántico, pero reinventarlo. No tomar
ya como por dadas esas leyes empíricas "bricoleadas" a pricipios
del siglo XX, sino demostrar que son las consecuencias de
restricciones ligadas a la adquisición, representación y
transmisión de la información. ¡Una postura extraodinariamente
fecunda!. Suponiendo que, en nuestro mundo, la información
sufre ciertas restricciones e intentando deducir qué aspecto
tendría una teoría que no describa la realidad, sino nuestro
acceso a esta información, Jeffrey Bub, Alexei Grinbaum,
Lucien Hardy y Christopher Fuchs han, cada uno de ellos
por separado, conseguido ¡generar toda o parte de la teoría
cuántica!.
- (Ver "Mecánica cuántica, una teoría..." más
abajo...)
Cuatro trabajos tan turbadores como racionales que merecen una
atención particular. Sus principios de partida difieren: para
algunos, la información es subjetiva y depende del que plantea
la cuestión; para otros, es objetiva, como una especie de nueva
substancia que existe independientemente del observador.
Pero todos están de acuerdo en una cosa: la facilidad con la
cual la teoría cuántica se genera partir de esta noción de la
información milita fuertemente para no verla ya como una mecánica
realista que describe el comportamiento de las ondas, de las
partículas o de los campos, sino únicamente como una teoría
que describe EL COMPORTAMIENTO DE LA INFORMACIÓN.
El mundo a través de la pantalla
Lo que es más que suficiente para zarandear nuestro concepto
de la realidad. Ya que lo que creíamos hasta ahora asociado
a esta realidad estaría de hecho principalmente asociado a
nuestra mirada. Un poco como alguien que no viera el mundo
más que a través de la pantalla del ordenador: !y dedujera
que el mundo está pixelizado!. Para Christopher Fuchs,
hay que diferenciar entre lo que es información... y el resto.
Hay que expurgar de los datos todas las características de
la pantalla hasta que no quede más que lo que pertenece
propiamente al mundo. "El destilado puro que quedará -por
minúsculo que sea respecto al conjunto de la teoría-
será entonces el primer indicio que tendremos de lo que la
mecánica cuántica intenta decirnos sobre la naturaleza en
sí misma"... auque es muy pronto aún para saber a qué puede
parecerse ese "destilado".
Para Jeffrey Bubb, por el contrario, "No es pertinente
preguntarse sobre aquello de lo que habla la información.
Imagina que quieres enviar un mensaje de tu ordenador al
mío. Poco importa que ese mensaje contenga una imagen,
un artículo en español o en japonés: lo que hay que hacer
es comprimir, transferir y decodificar ese mensaje sin
preocuparse de aquello a lo que hace referencia. Describir
los intercambios de información, esto es lo que, a mi
entender, es el nuevo y único objetivo de la física
fundamental" (!!!).
Alexei Grinbaum muestra una posición igual de radical: según
él la física ya no debe ocuparse de la realidad, de lo
que se esconde detrás de la pantalla. ¿Tiene algún
sentido de hablar de un "detrás de la pantalla" si nunca
lo podremos ver sin la pantalla?. "La cuestión de lo que
existe realmente es una creencia de los físicos; y la
ciencia no debe depender de creencias -manifista cortante-
La tarea de la física es justamente el estudiar las
descripciones, sin pronunciarse sobre la realidad del
objeto descrito, dicha realidad puede o no existir".
A veces acusados de no reconocer otra realidad que ellos
mismos (solipsismo) o de ver las teorías nada más que como
medios de acción (instrumentalismo), el centenar de
físicos que proclaman este vuelco de perspectiva empiezan
a encontrar eco en el seno de la comunidad científica. Para
Guido Bacciagaluppi, del Instituto de historia de la
filosofía de las ciencias y de las técnicas de Paris, "si
estos trabajos muestran claramente que ciertos aspectos
de la información nos llevan directamente a una estructura
cuántica, ninguno de ellos es decisivo aún, ya que ciertas
hipótesis matemáticas utilizadas son aún poco claras". Michel
Bitbol, del Centro de Investigación en epistemiología avanzada
de la Escuela Politécnica de París se alegra por su parte
de "este reflujo de la ola realista que a sumergido a la
física desde los años 70. Estos trabajos confirman y
actualizan la fuerza del razonamiento trascendental
propuesto por Emmanuel Kant: para dar forma al conocimiento
hay que partir de la formalización de los límites de
ese conocimiento".
La idea, de todas formas, no está terminada. En efecto, aunque
todo o parte de todo lo que creíamos era realidad no
sea más que alucinación, queda explicar porqué tiene esta
apariencia y no otra. Reconstruir a partir de la noción
primaria de información el tiempo, el espacio y la materia
se convierte así en la tarea, gigantesca y vertiginosa de la
nueva física.
