¿Qué significa 'interpretar' la mecánica cuántica?

El siguiente es una traducción libre del artículo "What Does It Mean to ‘Interpret’ Quantum Mechanics?" del filósofo de la ciencia Massimo Pigliucci, publicado originalmente en la sección "The Philosopher’s Corner" de la revista Skeptical Inquirer, vol. 46, no. 4. Este es mi primer intento de una traducción, por lo que es posible que pueda encontrarse algún error (espero que menor), aunque intenté ser lo más fiel al sentido del original. 

Cuando me pongo mi sombrero como filósofo de la ciencia (parcialmente distinto de mi otro sombrero como biólogo evolutivo), eventualmente me encuentro con un científico (podría dar nombres, pero no lo haré) que con aire de suficiencia me dice que la filosofía obviamente no progresa. ¿La evidencia? Los filósofos no están de acuerdo en todo tipo de cosas y no hay un consenso emergente, a diferencia de la ciencia, especialmente la física.

Dejando de lado que este tipo de razonamiento refleja en gran medida la ignorancia de cómo funciona la filosofía (¡sorpresa, es diferente de la ciencia!; ver Pigliucci 2017), resulta que hay al menos un área de la ciencia donde las cosas parecen caracterizarse por una total confusión y falta de consenso: interpretaciones de la mecánica cuántica. Y tenemos la evidencia empírica para demostrarlo.

Sujeevan Sivasundaram y Kristian Hvidtfelt Nielsen, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, llevaron a cabo un estudio de las actitudes de los físicos con respecto a cuestiones fundamentales de la mecánica cuántica (Sivasundaram y Nielsen 2016). Los resultados son reveladores. La encuesta se basa en 149 respuestas a un cuestionario que los autores enviaron a 1.234 físicos afiliados a ocho universidades.

Una pregunta obvia planteada por Sivasundaram y Nielsen fue si los físicos necesitan una interpretación de la mecánica cuántica en primer lugar. Después de todo, la mecánica cuántica es una teoría matemática y hace un trabajo increíblemente preciso al predecir los resultados de los experimentos. ¿Qué más se necesita? Si tu respuesta es "nada", entonces perteneces a la infame escuela de pensamiento "cállate y calcula". Está compuesto por físicos que piensan que es una pérdida de tiempo tratar de adjuntar interpretaciones físicas a las ecuaciones: las matemáticas son todo lo que hay, el resto es una pérdida de tiempo. Filosofía, si se quiere.

El hecho es que los resultados de Sivasundaram y Nielsen muestran que la escuela calla y calcula es una minoría, con solo el 23 por ciento. Por el contrario, el 65 por ciento de los físicos encuestados respondió que es importante llegar a una interpretación física porque nos ayuda a comprender cómo funciona la naturaleza. Esta diferencia de opinión refleja un contraste más fundamental entre dos actitudes acerca de la naturaleza de la ciencia misma. Por un lado, tenemos lo que los filósofos de la ciencia denominan “antirrealistas”, es decir, personas que piensan que la ciencia no se ocupa de llegar a verdades sobre el mundo, sino que solo puede producir modelos empíricamente adecuados. Las personas que se callan y calculan pertenecen a este grupo, se den cuenta o no. Los realistas, por el contrario, piensan que el objetivo de la ciencia es producir declaraciones verdaderas sobre cómo funciona realmente el mundo.

Naturalmente, Sivasundaram y Nielsen luego preguntaron a los físicos cuál es su interpretación favorita de la mecánica cuántica, considerando que hay un gran campo de opciones disponibles (Lewis 2022). Las respuestas fueron de todo tipo: el 36 por ciento respondió que no tiene una interpretación favorita; el 39 por ciento prefirió el de Copenhague; 6 por ciento los muchos mundos; otro 6 por ciento la información-teórica; el 3 por ciento optó por una interpretación estadística; 2 por ciento cada uno para De Broglie-Bohm y colapso objetivo; 1 por ciento cada uno para interpretación modal, bayesianismo cuántico e historias consistentes. El otro 7 por ciento cayó en "no estoy seguro" u "otro". No solo no hay consenso,

Sivasundaram y Nielsen también querían saber si la gente cambia de opinión sobre su interpretación favorita. Dejando de lado el 40 por ciento que afirmó no tener un favorito, el 38 por ciento respondió "nunca", el 11 por ciento "una vez" y el 12 por ciento "varias veces". La cuestión, al parecer, está lejos de estar resuelta. De hecho, uno podría preguntarse sobre qué base un físico cambiaría de opinión sobre esto o llegaría a una conclusión particular en primer lugar. Después de todo, las diversas interpretaciones son empíricamente equivalentes, lo que significa que todas hacen exactamente las mismas predicciones sobre los fenómenos observables. Deje que eso se hunda: no hay forma de diferenciar empíricamente diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica . Uno podría incluso sospechar que esto no es realmente ciencia. Huele más a... ¡metafísica!

Pero quizás los físicos estén de acuerdo en cuestiones más específicas sobre la mecánica cuántica. Por ejemplo, a menudo escuchamos que la teoría dice que los eventos físicos son, en el nivel fundamental, aleatorios. ¿Pero lo son? Depende de a quién le preguntes. Mientras que el 67 por ciento de los encuestados estuvo de acuerdo con la afirmación de que la aleatoriedad es un concepto fundamental en la naturaleza, el 12 por ciento pensó que la aleatoriedad es solo aparente. El dieciocho por ciento dijo que la aleatoriedad no se puede eliminar de ninguna teoría física, mientras que el 4 por ciento pensó que el universo es, en el fondo, determinista, aunque todavía no hemos llegado al punto de probarlo.

Otra cosa que escuchas a menudo sobre la mecánica cuántica es que muestra que los objetos, tal como los entendemos y los percibimos, no tienen sus propiedades antes de la medición. La conceptualización más famosa de esta noción es el gato de Schrödinger, que está tanto vivo como muerto hasta que alguien abre y mira dentro de la infame caja en la que se encuentra el gato. El cuarenta y siete por ciento de los físicos encuestados estuvo de acuerdo con esta imagen, pero el 38 por ciento no lo hizo. (El otro 15 por ciento cayó en "no estoy seguro" u "otro".) Entonces, ¿cuál es? Los amantes de los gatos quieren saber.

A veces, en lugar de "medidas", los físicos hablan del "observador" que fija las propiedades de los objetos, lo que, sin darse cuenta, otorga aparente credibilidad a todo tipo de tonterías al estilo de Deepak Chopra sobre el papel de la conciencia en el cosmos. Pero resulta que la opinión profesional también está dividida aquí. El treinta y siete por ciento de los físicos que respondieron la encuesta dijeron que el observador es un sistema cuántico complejo, el 31 por ciento que juega un papel fundamental en el formalismo cuántico pero no tiene un papel físico destacado, el 22 por ciento que juega un papel físico destacado y el 10 por ciento que no juega ningún papel fundamental en absoluto.

Una de mis preguntas favoritas, porque nuevamente golpea el núcleo de lo que los físicos piensan sobre la naturaleza de la ciencia, fue "si dos teorías físicas dan las mismas predicciones, ¿qué propiedades harían que apoyaran una sobre la otra?" Un enorme 87 por ciento eligió la simplicidad, es decir, la famosa navaja de Occam. Pero la física teórica Sabine Hossenfelder ha escrito un libro completo para explicar a sus colegas que la simplicidad, la belleza y otros criterios no empíricos simplemente no son guías confiables para llegar a la verdad (Hossenfelder 2020). Muchas teorías simples y/o hermosas han sido favorecidas en el pasado y ahora se están acumulando en el basurero de la historia de la ciencia.

Y aquí hay otra idea fascinante de la encuesta realizada por Sivasundaram y Nielsen: aparentemente, un buen número de físicos no saben de qué están hablando cuando se trata de mecánica cuántica, lo que solo refuerza la famosa ocurrencia de su colega Richard Feynman de que si crees que entiendes la mecánica cuántica, probablemente no la entiendes. Cuando se les preguntó qué caracteriza a la interpretación de Copenhague, que es la más antigua y famosa de todas, las respuestas fueron de todo tipo, ¡incluso lugares que eran mutuamente excluyentes! Y, de hecho, se obtuvieron resultados similares cuando Sivasundaram y Nielsen hicieron la misma pregunta sobre la interpretación de muchos mundos.

No pretendo burlarme (demasiado) de mis colegas físicos. Pero sí quiero hacer un par de observaciones serias. En primer lugar, existe un importante desacuerdo sobre la naturaleza de la ciencia entre los científicos profesionales. En segundo lugar, los físicos están en desacuerdo entre sí sobre varias cuestiones fundamentales de su campo. Reflexionar sobre estas dos observaciones debería invitarnos a practicar un poco de humildad siempre que tengamos la tentación de hablar con confianza sobre el método científico, la naturaleza de la ciencia y la visión científica del mundo.

Como sostienen desde hace tiempo los filósofos de la ciencia, no existe un único método científico; la naturaleza de la ciencia es compleja y difícil de precisar. En consecuencia, la visión científica del mundo cambia constantemente. Sin embargo, esta complejidad e inestabilidad no son defectos, sino características. Comprender el mundo a partir de pruebas empíricas -que es lo que hace la ciencia- es una tarea ardua y llena de peligros. Podría decirse que es un milagro (en el sentido secular del término) que sepamos tanto sobre lo que ocurre en las escalas cosmológica y fundamental de la realidad, teniendo en cuenta lo lejos que están de nuestras experiencias cotidianas.

Einstein dijo que toda la ciencia no es más que un refinamiento del pensamiento cotidiano. Si eso es cierto, se trata de un gran refinamiento. La situación actual de la mecánica cuántica me parece indicar que Einstein, por una vez, no acertó.

REFERENCIAS

Hossenfelder, S. 2020. Lost in Math. New York, NY: Basic Books.

Lewis, P.J. 2022. Interpretations of quantum mechanics. Internet Encyclopedia of Philosophy. Online at https://iep.utm.edu/int-qm/.

Pigliucci, M. 2017. On progress in philosophy: Philosophy as the evocation of conceptual landscapes. In R. Blackford and D. Broderick (eds.), Philosophy’s Future: The Problem of Philosophical Progress. Hoboken, NJ: Wiley & Sons. Online at https://bit.ly/3KqoyNC.

Sivasundaram, S., and K.H. Nielsen. 2016. Surveying the attitudes of physicists concerning foundational issues of quantum mechanics. arXiv 1612.00676. Online at https://arxiv.org/abs/1612.00676.

¿Weinberg contra la filosofía?

Contrario a los tiempos en que los físicos eran personas versadas no solo en la física, sino en otras áreas como la filosofía, hoy en día es relativamente sencillo encontrarse con declaraciones de algunas de las mentes más importantes de la ciencia actual, desprestigiando la filosofía por razones ingenuas (por decir lo menos). Parece que los tiempos en que físicos de la calidad de Ernst Mach, Albert Einstein, Niels Bohr, Max Born, Erwin Schrödinger o Werner Heisenberg, que además de mostrar una invaluable labor para la ciencia, se encontraban profundamente comprometidos con los problemas filosóficos de su disciplina, quedaron atrás.

Así tenemos a Stephen Hawking quien en conferencias y en su último libro divulgativo El gran diseño (junto a Leonard Mlodinow) asegura que "la filosofía ha muerto." También tenemos al regañado Lawrence Krauss, quien después de recibir elogios (muchas veces exagerados, como el de Dawkins) por su libro Un universo desde la nada, llegó a comparar la utilidad de la filosofía de la ciencia con la teología y la religión, asegurando que la primera no aporta nada en la actualidad (tal como las dos últimas). Krauss se "disculpó" luego de variadas críticas por Daniel Dennett y otros. En tiempos más recientes, el nuevo rostro de la legendaria serie Cosmos, Neil DeGrasse Tyson aseguró básicamente que los filósofos solo se la pasan dando vueltas con problemas viejos o sinsentidos, y que además, distraerse con la filosofía puede frenar el progreso en la investigación científica. El complejo antifilosofía* de estas personalidades parece ser cada vez más común, incluso entre divulgadores populares más regionales, tales como el periodista Mauricio-José Schwarz, quien ha llegado asegurar que la filosofía debería salir de las universidades públicas. ¿Por qué? Porque no produce conocimiento sobre el mundo tal como lo hace la ciencia (parece que no se ha enterado que para eso tenemos la ciencia, mientras que la filosofía ni siquiera busca competir en un área en que la ciencia ha hecho un excelente trabajo, sino todo lo contrario).

Este tipo de ataques irracionales hechos por algunas de las principales personalidades defensoras de la razón merecen mayor atención, ya que al ser consideradas figuras que piensan y opinan con conocimiento y argumentos, causan daño al exhibir una visión falsa sobre una disciplina como la filosofía. Sin embargo, este no viene a ser nuestro tema principal, ya que por el momento nos concentraremos en otro físico. Un premio Nobel que también ha sido tachado de acomplejado antifilosofía pero que, en mi humilde opinión, esta es una falsa acusación. Me refiero a Steven Weinberg.

En su libro de 1993, El sueño de la teoría final: la búsqueda las leyes fundamentales de la naturaleza, Weinberg dedica algunos ensayos a defender el pensamiento científico contra las formas de pensamiento mágico, tal como la idea de Dios. Sin embargo, también dedica un capítulo que, desde su título, ya parece suficiente como para prender las alarmas: "Contra la filosofía." La preocupación desaparece una vez se lee con atención la primer nota de pie, que nos dice que cuando presentó su ensayo a unos amigos filósofos, éstos le aconsejaron a Weinberg que cambiara el título. Y es que, tal como sus amigos lo notan, el ensayo de Weinberg no va realmente "contra" la filosofía, sino contra las posturas filosóficas que resultan nocivas a la ciencia: el positivismo lógico y el relativismo cultural (dos extremos opuestos igual de nocivos). El físico nos aclara que el título suena llamativo, además que un título como "Contra el positivismo lógico y el relativismo" no sonaría tan bien para un libro de divulgación.

Weinberg lanza una rigurosa crítica a estas dos posturas conocidas en epistemología con ejemplos históricos que muestran cómo una mala filosofía que no va de acuerdo a la investigación científica puede retrasar o entorpecer realmente el progreso científico. Aunque es una lectura altamente recomendable, Weinberg, que no es filósofo y no pretende serlo, comete algunos errores en su apreciación de la filosofía de la ciencia. (También es importante recalcar que este premio Nobel de física presenta una lectura atenta en filosofía de la ciencia, así que no es ningún tonto ni tampoco desconoce del tema, algo opuesto a lo que se aprecia en algunos de sus colegas).

Al inicio del capítulo, Weinberg nos explica cómo personalmente la filosofía de la ciencia nunca le ha servido para su trabajo como físico, y de cómo le parece que los trabajos en ésta área resultan ser intrascendentes. Ciertamente, los filósofos no se especializan en filosofía de la ciencia con la esperanza de encontrar trabajo en un laboratorio o en un instituto científico para ir con los físicos teóricos y decirles cómo deberían hacer un experimento o cómo formular una teoría. Desde luego, existen físicos (y demás científicos) que se encuentran ocupados en problemas filosóficos sobre la ciencia, y filósofos con amplios conocimientos científicos que se preocupan en los fundamentos y problemas que presentan las últimas teorías científicas. No parece haber gran diferencia entre el científico de intereses filosóficos y el filósofo de perspectiva científica, salvo tal vez el título que tienen colgado en la pared de su despacho personal. Podríamos decir que cualquier científico interesado en los fundamentos y problemas generales de su ocupación es, hasta cierto punto, un filósofo de la ciencia (algunos más amateurs que otros).

Aún aquellos que cumplen con el complejo antifilosofía, sin saberlo, llegan aportar valiosas reflexiones sobre los principios fundamentales de la ciencia. Uno de los mejores ejemplos recientes es el de Stephen Hawking en su obra El Gran Diseño (misma en la que declara la muerte de la filosofía en su primer hoja). Hawking se ocupa en sus primeros capítulos de abordar algunas de las preguntas filosóficas básicas tales como ¿qué es lo que existe?¿podemos llegar a saber algo del mundo real? ¿cómo podemos conocer lo que existe? ¿en qué nos podemos basar para asegurar que algo existe más allá de nuestra propia mente? Aunque no dudo que más de uno dirá con esto un "¡Ahá! eso demuestra que los científicos no necesitan saber de filosofía", lo cierto es que sería erróneo pensar que Hawking responde a estas preguntas con ciencia. Hawking filosofa, llegando a concluir que para que la ciencia funcione, es necesario presuponer el realismo dependiente del modelo, es decir:

"La idea de que una teoría física o una imagen del mundo es un modelo (generalmente de naturaleza matemática) y un conjunto de reglas que relacionan los elementos del modelo con las observaciones”.

La ciencia clásica descansa bajo el supuesto de que existe un mundo real más allá de nuestras mentes (o sea, una hipótesis filosófica), cuyas propiedades son definidas e independientes del observador que las percibe. En esta visión en la que los objetos tienen propiedades físicas, las teorías científicas son intentos de describir dichos objetos y sus propiedades, y las medidas y percepciones deben corresponderse con ellos.

Tanto el observador como el observado son partes de un mundo que tiene una existencia objetiva, y cualquier distinción entre ambos no tiene importancia significativa. Sin embargo, aunque aceptar una postura realista es tentador, no se debe caer en ingenuidades. El realismo dependiente del modelo zanja las polémicas clásicas entre realismos ingenuos y antirrealismos. Para el realismo dependiente del modelo, carece de sentido preguntarse si un modelo teórico es real o no; sólo tiene sentido preguntar si dicho modelo concuerda o no con las observaciones. Si hay dos modelos que concuerdan con las observaciones (como nuestra percepción), no se puede decir que uno sea más real que el otro. Podemos usar el modelo que nos resulte más conveniente en la situación que estamos considerando.

Otra implicación importante es el estar conscientes de que no solo se hacen modelos en ciencia, sino también en la vida cotidiana de cada uno de nosotros. De este modo, el realismo dependiente del modelo no solo se aplica a las teorías científicas, sino también a los modelos mentales conscientes o subconscientes que todos creamos para interpretar y comprender el mundo.

Un modelo teórico será satisfactorio si a) es elegante, b) contiene pocos elementos arbitrarios o ajustables, c) concuerda con las observaciones existentes y proporciona una explicación de ellas, y d) realiza predicciones detalladas sobre observaciones futuras que permitirán refutar o falsar el modelo si no son confirmadas.

Otro problema que el realismo dependiente del modelo resuelve, o mejor dicho, evita, es el debate sobre qué significa la existencia. Por ejemplo ¿cómo estar seguros que una mesa no deja de existir luego que dejamos de percibirla? Ante esto, podemos responder simplemente que el modelo en que la mesa sigue existiendo da una explicación mucho más simple y concuerda con la observación. Es todo lo que se pide para el realismo dependiente del modelo.

Sería interesante poder realizar análisis lógico de la argumentación de Hawking sobre el realismo dependiente del modelo (por ejemplo, contrastando sus tesis con las de la filosofía exacta). Pero profundizar sobre estos temas es hacer filosofía, no ciencia (aunque sí podríamos afirmar que se trata de una filosofía científica, por mucho más enriquecedora que la de muchos supuestos defensores de la filosofía).

Lo que Hawking, Weinberg, y los demás físicos hacen a la hora de preguntarse sobre los principios de la ciencia, se le llama filosofía, y no porque tenga que ver con especulaciones inútiles, carentes de sentido o que frenan el progreso científico, sino porque se trata de planteamientos generales que tienen como objeto la disciplina científica y no el objeto de estudio en el que se enfoca ésta última. 

En resumen, aunque el ensayo de Weinberg es una joya de la crítica a la mala filosofía, se equivoca al pensar que la filosofía no afecta su quehacer científico. Sin filosofía, o mejor dicho, sin fundamentos e hipótesis filosóficas, no podría hacer ciencia para empezar, algo que autores antifilosofía como Hawking son buenos para demostrar.

*El complejo antifilosofía es una parodia de hipótesis inventada por el biólogo y filósofo de la ciencia Massimo Pigliucci. Ya que físicos como Lawrence Krauss son tan buenos creando hipótesis de psicología popular fantasiosas sobre la filosofía (como en la que afirma que siempre que los científicos "invaden" algún campo que los celosos filósofos han secuestrado para sí mismos, siempre los primeros obtienen resentimiento de parte de los segundos), Pigliucci decidió entrar al juego e inventarse una hipótesis de psicología popular que "explica"  por qué algunos científicos desprecian la filosofía: el complejo antifilosofía, una forma del freudiano complejo de Edipo. Después de todo, la filosofía es la madre de la ciencia así que no será difícil elaborar una especulación sobre las represiones sexuales que ocurren ahí para que algunos como Krauss terminen hablando tonterías sobre la filosofía.

¿Por qué la antropología filosófica está lista para su jubilación?

Tratando de hacer un humilde ejercicio de curiosidad, imitando el estilo de la Edge Foundation, decidí preguntar a un montón de amigos, compañeros, maestros y autores de las humanidades sobre cuál idea filosófica piensan que está lista para la jubilación. Pero para mi mala suerte, no todos contestaron y de los pocos que contestaron, sus respuestas resultaron demasiado breves como para hacer un artículo. Mi intento por hacer una pregunta Edge de filosofía fracasó. Agradezco a los que dedicaron parte de su tiempo a responderme, la verdad me dieron varios puntos para pensar y, después, profundizar. Usted puede responder a la pregunta en los comentarios: ¿Qué idea filosófica está lista para su jubilación?

Por el momento les dejo mi respuesta ante la pregunta. Yo respondo que la antropología filosófica:

La filosofía ha sido revitalizada en las últimas décadas a raíz del avance de la ciencia y los problemas filosóficos que trajo consigo. Hoy en día se da respuesta a viejas cuestiones gracias a la luz de la ciencia y el pensamiento crítico, así como se plantean nuevas interrogantes derivadas de la investigación científica y su influencia en la sociedad. El análisis lógico de los conceptos y problemas de fondo de las actividades humanas ha hecho que la filosofía esté más viva que nunca (contrario a la opinión de algunos que la quisieran ver ya jubilada).

A pesar de todo esto, aun prevalece la alquimia epistémica y el charlatanismo en la academia. Es decir, los esfuerzos por hacer ver la especulación vacía y las reflexiones que parecen profundas pero que solo hacen gala de habilidades retóricas e ignorancia científica. Del mismo modo encontramos edificios enteros de la filosofía que tienen décadas (si no es que siglos) de no presentar nada relevante al debate de las ideas. La antropología filosófica es un ejemplo de este tipo de disciplinas, lo que hace evidente que ésta rama de la ontología esté lista para su jubilación.

Luego del nacimiento de la antropología científica (antropología física y antropología biológica) y que ésta comenzara a responder a las preguntas eternas hechas por los filósofos desde tiempos de Sócrates ya con un sustento en la evidencia y el conocimiento científico, la antropología filosófica se fue debilitando igual que el dios personal que solo ocupaba los huecos de la ignorancia que la ciencia aun no podía resolver. Hoy en día, el dios de los huecos se refugia en la ignorancia igual que la antropología filosófica, cuyas preguntas que alguna vez fascinaron a los humanistas, ahora solo se ven como curiosidades de la cultura general; forman parte de ese panteón gigante llamado historia de las ideas. Las preguntas y respuestas que los antropólogos filosóficos hacen en el mundo moderno (de Cassirer a Sloterdijk) parecen más un intento esotérico de escuelas o doctrinas que solo sus seguidores entienden, que auténticas reflexiones relevantes para entender la pregunta esencial: ¿qué es el hombre?

No nos engañemos más con debates estériles, a la antropología filosófica "le llegó la hora."