¿Qué tal una interpretación cuántica local y realista que respete el límite de la velocidad de la luz relativista?
1. El malentendido de la onda
Uno de los efectos más sorprendentes del entrelazamiento cuántico es su aparente velocidad, algunos han sugerido que estaría violando el límite que impone la relatividad. Y seguramente sería así de ser un desplazamiento lo que sucede.
Terry Prachett antes de fallecer, tuvo a bien recordarnos que sólo hay una cosa más rápida que la luz: la oscuridad. Porque siempre que la luz llega, ella ya estaba allí.
En este caso no hablaríamos de esa némesis de la manera que la solemos concebir, o finalmente sí, de algún modo.
Empecemos por las ondas, lo que vendría ser la pieza de lego fundamental del universo, presente en mil formas y colores. Toda la tabla periódica y el modelo estándar están dentro de un gran cajón que pone “ondas”.
Y podemos ver la etiqueta con su nombre, y creemos saber qué es lo que define, pero es probable que en realidad no lo tengamos tan claro. Filosofamos poco sobre ondas, y es un fenómeno fascinante.
Igual es que no está tan bien definida y es en sí misma una noción vaga. Sí, tenemos el período, la frecuencia, y la longitud de onda, una de las letras más bonitas del alfabeto griego. Pero seamos un poco materialistas en el buen sentido, ¿qué cosa es una onda?
Fuera de las observadas en la naturaleza solemos hablar de una representación, pero ¿la onda es lo que se mueve? ¿Esa cresta que se desplaza a a través de un cuerpo? ¿Una onda es una curva hacia arriba y otra hacia abajo respecto un eje horizontal, eso es la onda?
¿O es todo un cuerpo que ondula? Que vibra. Que se balancea. O que gira. Ondas planas, transversales, longitudinales, estacionarias… espirales. Y, se diría, casi en infinitas frecuencias.
Puede parecer que uno quiere agarrar el rábano por las hojas pero las definiciones son cruciales para las interpretaciones. De qué llenemos ese concepto que llamamos “onda”.
Tal vez lo más aparente es identificarlo con la cresta que avanza sobre una masa líquida. Mira, por ahí va una onda, una ola. Son lo mismo. Hola. Pero si vemos ese fenómeno con un poco de detalle, algo paradójico sucede. La misma ola que se puede ver en un estadio deportivo. Lo interesante es que nadie se ha movido de su asiento.
No por lo menos en el sentido en que vemos esa onda, esa cresta desplazarse. Pero si observamos los elementos individuales que la componen, lo que vemos es un movimiento perpendicular al del desplazamiento de la cresta, que es lo que conforma la cresta en sí. Y lo mismo para un valle. Y lo mismo para un estanque que para un estadio.
O sea, realmente no se mueve nada en el sentido que nosotros apreciamos habitualmente el movimiento. Ese desplazamiento no se produce, es ilusorio. Del mismo modo que si atamos una cuerda a la pared y le damos una sacudida. Lo que se transmite en realidad es energía en una suerte de efecto dominó. Pero se podría decir que, grosso modo, el mar sigue en su sitio.
El ejemplo de la cuerda atada a la pared me sigue pareciendo el más sencillo y revelador, por más que esos largos muelles lo puedan ilustrar mejor.
El problema es que la cuerda una vez fijada a la pared no suele poder girar. Sobre su eje longitudinal.
Si pudiéramos poner la cuerda a girar comprobaríamos que puede seguir transmitiendo el resto de formas de onda. Y si visualizamos esa cuerda girando sobre su eje longitudinal aislada veremos que observada desde un lado gira en un sentido y desde el otro, en sentido opuesto. Eso lo sabe cualquiera que haya roscado un tornillo.
Por lo tanto, dado este supuesto, ninguna perturbación típica de esa cuerda, (los diversos tipos de onda) necesita viajar más rápido que la luz. Que parece ser la máxima velocidad que la cuerda, que es nuestro medio en este caso, soporta.
Como Prachett afirmaba en parte de la oscuridad, no es que sea más rápida, es que ya estaba allí.
2. Antecedentes
El problema que impide llegar a las conclusiones del primer punto es que hace ya demasiado tiempo que la luz se viene desplazando por el vacío.
Y lo cierto es que mirando la superficie del mar, desde fuera, lo vemos bastante claro. Con el aire que no vemos, sumidos en la atmósfera ya no es tan sencillo. Del espacio apenas somos conscientes.
Es algo tan innatamente intrínseco a nuestra experiencia que nos es del todo transparente. Tanto que cuando sólo hay espacio juzgamos que no hay nada, que hay un vacío.
A Tesla, contemporáneo de Einstein, no le gustaba la relatividad, sus motivos tendría. Entre ellos la objeción que expuso con claridad: si el espacio fuera un vacío, carecería de propiedades y no podría curvarse, tal como se postula en la relatividad.
Pero no quiero entrar en las guerras del éter, aunque podría invocar nombres de gigantes sobre cuyos hombros nos alzamos. Lo cierto es que lo que concebimos como espacio es un medio. Y la luz, el fotón, vendría a ser la excitación fundamental de dicho medio.
Volviendo a la broma de Prachett, la oscuridad ya está ahí, y de vez en cuando se ilumina. ¿O no es más divertido citar al mencionado autor que a Dirac y a su mar, a Maxwell y su decidida apuesta por el éter lumínico o Schröedinger y su fe en el realismo?
“La verdad está ahí fuera” podría ser una buena guinda para la tarta, otro día hablamos de Fermi y su paradoja.
Volvamos al problema que aquí nos ocupa, aunque sin duda se halla en estrecha correlación con muchos otros, en diversos grados. Ya hace algún tiempo que vengo reflexionado sobre otra posible interpretación de la ley de Hubble. Y me parece el momento apropiado porque, dado el paradigma actual de expansión del universo que requiere de más energía oscura de la energía que representan todos los observables, aunque haya buenos candidatos, a mi entender abre la puerta a relecturas drásticas.
Por el mismo arte de birlibirloque que podemos pensar en una materia oscura para apuntalar nuestra concepción y el modelo asociado a ella, podemos plantearnos que esa misma “materia oscura” interfiera en el cosmos con la primera ley de Newton. Porque, ¿realmente tenemos base para afirmar que todo ha seguido simplemente su inercia durante millones de años, cuando no se dispone en realidad de evidencia directa?
No es poco suponer. Sucede que toda nuestra cultura está asolada por una tremenda enfermedad de la lógica: tendemos a considerar que la ausencia de prueba es prueba de ausencia. Biológicamente es un sesgo de confirmación ventajoso, es una buena apuesta, ganarás 9 de cada diez veces. Y 99 de cada cien no se podrá demostrar el error que tal postura supone. Es práctico, es la razón de su persistencia. Pero no es cierto. Y es a esa clase de certeza y rigor a la que la ciencia y la filosofía deben aspirar.
Hay muchas maneras de abordar la ciencia, a veces desde el punto de vista creativo, tal como un artista. Y es que algo de arte hay en todo esto. Otras como un investigador policial que identifica sospechosos, busca pruebas y acumula indicios. Y es que también podría haber un crimen aquí.
Incluso desde lo espiritual, desde el punto de vista del panteísmo. Desde lo militar, cada vida es una guerra contra la muerte. Y todas ellas tienen un nexo común, el nexo común que tenemos todos que es la realidad que compartimos, en la medida que nos la muestran nuestros sentidos y somos capaces de comprenderla, . El objeto de estudio. En el que por cierto nos hallamos completamente sumidos. Al final hablamos de una suerte de ingeniería inversa. Que seguramente es más compleja que la propia ingeniería, desde cierto punto de vista.
Las interpretaciones no sólo son importantes, son cruciales. Más si cabe que las mediciones y observaciones, aunque no tenga en realidad sentido establecer jerarquías. Sucede que uno puede disponer de una inmensa cantidad de datos que sin la interpretación correcta, en realidad resulten estériles. En cambio, bajo un interpretación acertada, unos pocos datos maltrechos e imprecisos se pueden ir acomodando formando una estructura consistente. Me temo que, en ese equilibrio, estamos más cerca del primer caso que del segundo.
Además el ámbito académico resulta bastante impermeable a diversidad y variedad de influencias por lo que termina resultando un ecosistema en cierta medida endogámico. Obvio es que hay razones de peso para filtrar, o tal vez más bien priorizar, pero me temo que la circunstancia descrita tiene un papel en el escenario presente.
Otro problema de jerarquía es el del báculo, parafraseando el infortunio lógico. Porque o manda el báculo o manda la razón, y a veces van juntos y a veces, no.
Hasta que no acertemos a volver a interpretar ese medio para lo que llamamos onda electromagnética, no hay reconciliación posible con el realismo y seguiremos abocados a la neblina de la indeterminación. Y esto en realidad tiene poco que ver con las capacidades efectivas de medición, sino más bien con el apego al realismo que debiéramos haber heredado.
No hay un mundo clásico y un mundo cuántico con distintas reglas como tal, hay un mundo que conocemos mejor que otro, hay un mundo tan diminuto cuyos efectos emergentes de los principios largamente conocidos escapan a nuestra comprensión actual y nos resultan inaprensibles.
Siempre hubo magia más allá del conocimiento y nunca fue magia. Fue ciencia. En la ciencia ficción pareciera que Arthur C. Clarke lo tenía más claro. Lo mismo para la localidad y el realismo.
Newton lo dejó escrito, sobre el problema de la acción a distancia de la gravedad: hasta un niño de 5 años entiende que algo ha de intermediar el fenómeno. (Con otras palabras)
Einstein, a quien se atribuye aquello de que “si no se lo puedes explicar a un niño de 5 años es que no lo comprendes bien”, prácticamente calcó la noción ante el caso del entrelazamiento, le estremecía la mera idea de lo que llamó “acción fantasmal a distancia”.
Es en realidad la negación de la ciencia. Hasta un niño de 5 años puede entender eso. Y seguramente Groucho Marx pediría que trajeran a un niño de 5 años, a ver si nos los explica.
Tanto es así que, viendo el contexto en el que se desarrolló la última revolución de la física, y consecuencias tan trágicas como las de Hiroshima y Nagasaki, albergo serias dudas de que el cierto estancamiento que se ha vivido en algunos ámbitos sea resultado de la falta de capacidades intelectuales de la especie antes que la carencia de capacidades éticas. ¿Quién pudiera preguntarle por ejemplo a Heisenberg, no?
En cualquier caso hoy el tiempo, esa ilusión persistente, apremia.
3. Medios elásticos, viscolásticos y otros blandiblubs
Seguro que ya lo he dicho en algún otro escrito, hemos entendido todo al revés: el tiempo que realmente no constituye medio físico alguno más allá de las tres dimensiones espaciales, se ha constituido en otra suerte de dimensión por antonomasia y el espacio, menos transparente que el propio tiempo, resulta esquivo a nuestra mirada.
Pero el tiempo ya ha sido abordado anteriormente, centrémonos en el espacio. Ya he mencionado la idea en varios trabajos, trataré de ilustrarla mejor: parece que mirando al firmamento, aún siendo perfectamente conscientes de ello, todo el mundo se olvida de que tiempo equivale a distancia.
Que lo único que no podemos ver es el presente, que es lo único cierto. Vemos pasados más o menos inmediatos en función de la distancia y a razón de la velocidad de la luz. Todo el mundo lo sabe, pero al parecer nadie lo aplica. Porque al mirar al firmamento lo que vemos es el equivalente de mirar a una hermosa mujer: hasta las rodillas podría tener 20 años, de rodilla a cintura 40, de la cintura al pecho 60 y si seguimos es posible que esa belleza haya cambiado mucho.
Eso es exactamente lo que vemos cuando miramos en la profundidad. No vemos el presente. Y la idea de “relatividad” tiene mucha culpa en todo esto.
Que no podamos establecer un marco de referencia objetivo no implica que el movimiento sea relativo en absoluto. Nuestra percepción resulta relativa como resultado de sus carencias.
Y es nuestro entendimiento el que debe elevarse por encima de nuestros sentidos. Similar con la indeterminación cuántica. Y con el tiempo “relativo”. Hemos ido de medio más denso a más sutil: agua-aire-espacio. El tiempo es tan sutil que ni siquiera existe.
Y vuelvo a mencionar el tiempo porque si no partimos de la concepción de un presente absoluto, que es la experiencia más evidente de nuestras vidas, resulta imposible ordenar nada. Si confundimos las apariencias con los hechos que las originan, nuestra percepción con la realidad que la genera, terminamos modelando nuestra percepción en lugar de la esencia de la cual emerge.
En divulgación suelen poner el ejemplo del tren y el pasajero en la estación para ejemplificar la relatividad del movimiento. Además suele ser un tren que uno podría imaginarse con una locomotora quemando carbón a espuertas y escupiendo hollín mientras un señor, puede que con un look a lo Einstein, espera plácidamente en la estación.
¿Qué diablos tiene eso de relativo? Luego nos podremos inventar el marco de referencia que queramos para poder cogérnosla con papel de fumar, pero lo cierto es que ahí hay en juego unas energías muy objetivas. Y volvemos a la importancia de hacer las interpretaciones correctas.
Al final es la misma discusión de Galileo. Y no todas la interpretaciones de hechos ciertos son correctas, de hecho algunas conducen a callejones sin salida, extremo que no menciono por casualidad.
En el caso de la ley de Hubble la estricta evidencia, analizada con ojos críticos, puede sostener tanto una desaceleración de la expansión como la pretendida expansión acelerada.
En el primer caso lo que uno asume es que todo el universo está teniendo un comportamiento homogéneo en el espacio, y que ese comportamiento ha cambiado a través del tiempo.
En el segundo caso lo que uno asume es que todo el universo está teniendo un comportamiento homogéneo en el tiempo, y ese comportamiento cambia a través del espacio.
Y lo cierto es que una vez escogida una interpretación, el resto de teorías se tejen a modo de ropajes. Sin embargo, teniendo en cuenta el principio fundamental que es el cambio, se antoja más razonable pensar en un espacio homogéneo por sus propiedad que en grandes lapsos de tiempo homogéneos sin presentar cambios, como líneas de fuga trazadas hacia un infinito incierto.
El carácter del ciclo, el giro, vaivén, vibración, onda, es como decíamos el fractal que se repite una y otra vez. ¿Cómo esperar no volver a hallarlo? Hay razones inductivas de peso que sustentan la expectativa.
Y, valorada esta posibilidad como factible, sólo queda revisar sus posibles implicaciones con ánimo de poner a prueba la hipótesis.
Sin salir del ámbito de la astrofísica, si atendemos a la descripción del espacio relativista, se nos presenta como un medio con cierto grado de elasticidad.
Y, acto seguido, se puede reparar en que al elongar un medio elástico éste se tensa. Tratándose del espacio y siguiendo la noción relativista eso debería interferir en algún modo con la interacción gravitatoria.
Hasta aquí la idea ya ha sido expuesta anteriormente, ahora bien, caben varios supuestos y recabar evidencia que nos acerque más a uno que a otro. Porque podríamos concebir un modelo simple en el que, a mayor expansión, más tensión.
Pero también cabe la posibilidad de pensar en un medio que, respetando ese primer modelo, además aumenta los efectos de la masa sobre el medio en relación a un factor tiempo, algo similar a lo inverso de una espuma viscolástica que tiene un tiempo de relajación tras experimentar presión.
Aquí los efectos de la interacción gravitatoria se verían en principio menguados en función de esa elongación del medio pero a la vez acentuados por un factor tiempo, con lo que existirían efectos cruzados no muy diferentes a algunas propiedades observadas en materiales elásticos corrientes.
Las posibilidades son diversas y el abanico es amplio por lo que sería necesario una análisis minucioso de las diferentes opciones antes que una refutación rápida y errónea que vuelva a encerrar al inevitable éter en algún cajón del olvido.
Tanto la luz como la masa son expresiones del propio medio, y sus propiedades e interacciones nos hablan de las propiedades de éste igual que la silueta es la proyección de un cuerpo. Y no es si no bajo diversas luces y aunando varias proyecciones, cada vez más y más, como podremos ir entendiendo con mayor precisión el tipo de cuerpo que es el objeto de estudio.
4. El camino de la onda
Uno de los efectos sorprendentes de la relatividad es el límite de la velocidad de la luz, y más en concreto que no haya manera de sumarle velocidad alguna.
Uno cuando llega tarde tal vez coge un taxi. Pero si un fotón coge un taxi llega a la misma hora que yendo a pie. Ya hemos dicho que ese fotón es una expresión del medio excitado, una cresta de ola de ese mar. Y también que la velocidad límite nos habla de las propiedades del medio. Cuando un objeto rompe la barrera del sonido en la atmósfera algunos efectos peculiares se dan. Si sucede bajo el agua, lo que se produce es cavitación. Lo hace un pequeño y colorido camarón sin necesidad de laboratorio. Y en el espacio lo que percibimos son las llamadas ondas gravitacionales.
Al final una onda es energía transitando por un medio. Y las propiedades de esa onda obedecen a las del medio. Todo en la vida, como el agua, transita por el camino más fácil. El de menor resistencia. Y en relación a las cantidades de energía y frecuencias, así se produce la onda y con tal medio resuena. Pero el principio fundamental continúa siendo el mismo: energía transitando por un medio.
Es algo que se aprecia desde la música hasta en los seísmos. Está en todas partes.
Luego, en las ondas longitudinales el “vaivén” de los elementos que componen el medio será longitudinal y en las transversales, oh, sorpresa, transversal al movimiento, de esa energía. Esa cresta tan resultona que da la vuelta al estadio.
Y esa naturaleza de dispersión nos habla del camino, de los ejes en que la energía encuentra menos resistencia. A la postre eso es polarizar un onda, oponer una resistencia en algún eje que la energía no supera.
Pero volvamos a esa curiosa característica de la luz, ¿cómo puede ser que no aumente de velocidad al invertir más energía?
Bien, volvemos a ver aquí la importancia de las interpretaciones. Porque si uno se limita a evaluar el eje de desplazamiento ve una constante, al margen de la frecuencia. Pero eso es resultado de interpretar que el electromagnetismo se desplaza en línea recta.
La onda electromagnética se “chafa” contra el medio por el que se propaga en su avance, con el que debe existir un cierto intercambio para preservar la conservación de la energía y cobra mayor expresión en sus otros ejes a medida que la energía aumenta.
Y en ese límite del medio debería estar el origen de las ondas gravitacionales.
Por el contrario, una onda longitudinal halla tanta resistencia en los otros ejes que su expresión resulta en “retroceder” a lo largo de su eje de desplazamiento. Algo parecido a lo que sucede en una botella cuando se libera mucha cantidad de agua de golpe por un solo orificio: el agua que sale se ha de alternar con el aire que entra.
La interpretación correcta, o por lo menos complementaria que nos resulta mucho más intuitiva, es que la onda electromagnética no se desplaza en realidad en línea recta. Avanza en línea recta, pero a mayor frecuencia mayor velocidad, puesto que hay mayor recorrido efectivo en un mismo espacio, en una misma distancia, en un mismo avance. Por eso frecuencias más elevadas requieren mayor energía. Y, naturalmente, igual lo requieren mayores amplitudes de onda en función de la resistencia del medio.
Luego, lo que nos dice eso del medio es que cuanto más lo empujas, más resistencia ofrece, se diría que la resistencia y el empuje son la misma cosa.
Y principios tan elementales se siguen acumulando una y otra vez hasta generar la complejidad que observamos en la tabla periódica. La equivalencia de masa y energía, velocidad de la luz mediante, no es casual. Hablaríamos aquí de vórtices, nudos, configuraciones en las que la energía que transita por el medio queda estrangulada por sí misma generando un fenómeno relativamente estable.
Que a su vez, tiene efectos sobre el propio medio, tal es la forma en la que entendemos la interacción gravitatoria. Y visto así, la noción general cambia mucho, pasamos de un entorno sutil e imperceptible a un medio con una cierta “presión”. Hasta el punto de que algunos han planteado la posibilidad de que el universo sea en realidad el interior de un agujero negro.
Y con esa leve mención lo dejo aquí, es posible que se hayan vertido varias imprecisiones, incluso que la reflexión presente contenga algunos errores de concepto importantes. Aún así creo que es un enfoque sobre efectos que nos resultan ajenos más por no atinar con la interpretación apropiada que por su propia naturaleza, que es a la vez la nuestra. Al final, como Sagan dijo, no somos más que polvo de estrellas.