4 de junio de 2008

Determinismo, libertad y física cuántica

Tomás Alfaro Drake

Hace dos semanas, en mi entrada “reivindicando a Einstein”, hablé de la física cuántica, del determinismo y del libre albedrío. Dije que en una próxima entrada hablaría sobre este tema. Pues aquí está.

Si las leyes de la física fuesen deterministas, como se creía hasta principios del siglo XX, la libertad humana sería muy difícil de explicar. Aun teniendo un alma espiritual, no sometida, por tanto, a las leyes de la materia y libre, no cabría explicar cómo ese alma podría interferir con el mundo material del que forma parte nuestro cuerpo para desviar el curso de nuestras acciones de su devenir determinista. Tendríamos que dar la razón a Laplace cuando, en el siglo XIX, afirmaba que “hemos de considerar el estado actual del universo como el efecto de su estado anterior y como la causa del que ha de seguirle. Una inteligencia que en un momento dado conociera todas las fuerzas que animan la naturaleza, así como la situación respectiva de los seres que la componen, si además fuera lo suficientemente vasta como para someter a análisis tales datos, podría abarcar en una sola fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del universo y los del átomo más ligero; nada le resultaría incierto y tanto el pasado como el presente estarían presentes ante sus ojos”. Efectivamente, en un mundo así no cabría la libertad. En un mundo así o la libertad es una ficción sustentada en el cimiento de la complejidad de nuestro “mecanismo”, o cada acto libre de cada hombre, incluso el más perverso, tendría que ser un milagro de Dios que contraviniese las leyes de la física que Él mismo ha creado. En un mundo así, Dios tendría que vulnerar sus propias leyes o estar prisionero de ellas. Esto es algo que ya preocupó a santo Tomás al elaborar su teología natural y que, más tarde, de Descartes en adelante, ha sido fuente de discusiones interminables y de aventuradas hipótesis. No es que Dios no pueda actuar haciendo un milagro en cada acto humano para permitir cada una de sus acciones, buena o mala. Claro que podría, si quisiera, pero estaría haciéndose trampa a sí mismo. Tampoco el hecho de que permitiese a los hombres hacer cualquier acción mala, usando mal nuestra libertad, haría a Dios malo. Simplemente, creo que no es ese su estilo y forma de actuar. Dios es más elegante. Prefiere actuar a través de sus causas segundas y, en este caso, las leyes de la física creadas por Él y el ser humano, dotado por Él de libertad serían, creo, esas causas segundas. Pero esto era incomprensible hasta que la inteligencia humana, también un regalo de Dios, descubrió la física cuántica como una ley básica de la naturaleza.

Efectivamente, la física cuántica da al traste con el determinismo del mundo físico. A principios del siglo XX se creía que un electrón, por hablar de una partícula elemental, era una especie de bola muy pequeña de la que se podía saber, si se disponía de un aparato lo suficientemente preciso, su posición y su velocidad exactas. De aquí partía el razonamiento de Laplace citado más arriba. Pero la física cuántica nos ha venido a decir que el mundo físico no es así. Un electrón no es como una bolita. Más bien es como una nube de vapor que, si se la deja “suelta”, se va extendiendo. ¿Dónde está la nube en un momento dado? No en un punto, como la bolita, sino en una zona del espacio que se va ampliando a medida que pasa más tiempo “suelta”. Se puede saber de manera absolutamente determinista y matemática qué forma tendrá la nube mientras no se intente medir su posición con un aparato (o mientras no “interfiera” con otra nube). Cuando se produce una interferencia, la nube se encoge y se concentra en un punto, como si fuese una bolita, para luego volver a expandirse en una nueva nube. Ahora bien, este colapso de la nube en un punto es imposible de determinar a priori. Nadie puede saber dónde se va a producir la concentración. En la física cuántica, la nube recibe el nombre de función de onda. La densidad de la nube en cada punto nos da, matemáticamente, la probabilidad de que el colapso se produzca en ese punto. Es decir la concentración de la nube en un punto, cuando se interfiere con ella, se produce completamente al azar, pero tiene distinta probabilidad de hacerlo en cada punto de ella. Ahora bien, el que el colapso del electrón se produzca de hecho en un sitio u otro, puede cambiar el curso de la historia. Erwin Schrödinger, uno de los padres de la física cuántica y el descubridor de la ecuación que rige la evolución de la forma de la nube, diseño un experimento mental que describe esto y que cuento brevemente. La desintegración de un átomo radiactivo es una manifestación de la aleatoriedad del colapso de la función de onda. Se sabe con precisión la probabilidad de que un determinado átomo radiactivo se desintegre en la próxima hora, pero es imposible saber si lo hará o no. Supongamos que tenemos un gato (es el famoso gato de Schrödinger) en una cámara cerrada donde hay un átomo de una sustancia radiactiva que tiene un 50% de probabilidades de desintegrarse en las próximas 24 horas. Si se desintegra, se dispara un detector que rompe un frasco en el que hay un gas venenoso y el gato muere. Si no, el gato salva la vida. La historia de la humanidad seguramente no cambiaría mucho con un gato vivo o un gato muerto, pero si en vez del gato, el que está en esa cámara es Hitler la víspera de la invasión de Polonia en 1939, la cosa es más crítica. Todos hemos oído alguna vez aquello de “por un clavo se perdió una herradura, por una herradura se perdió un caballo, por un caballo se perdió un general, por un general se perdió una batalla, por una batalla se perdió una guerra, por una guerra se perdió un reino, etc...”. Raramente, en el mundo que conocemos, se dan estas circunstancias, porque la ley de los grandes números hace que las cosas pasen de una manera que parece determinista. Pero la verdad científica subyacente es que absolutamente todas las leyes de la física son aleatorias. Es perfectamente posible, aunque altísimamente improbable, que yo me tire por la ventana de un quinto piso y me quede flotando en el aire, porque la ley de la gravedad es también aleatoria. Las probabilidades de que eso ocurra son, sin embargo, tan infinitesimalmente bajas que no es una experiencia recomendable. Pero no es físicamente imposible que ocurra.

Bueno, se dirá, la física cuántica destruye el determinismo del mundo físico tan sólo para sustituirlo por un azar ponderado, si bien en el mundo macroscópico parece que este azar esta prácticamente determinado. Cierto, a menos que Dios sea el Señor del azar. Dios puede dejar que el universo se rija de la manera estándar la inmensa mayoría del tiempo, dando la impresión del rígido determinismo que se le atribuía hasta el siglo XX. Pero en un momento dado, sin contravenir sus leyes de la física, puede hacer que millones de funciones de onda colapsen en el sitio que Él elija. Einstein, que nunca pudo aceptar la física cuántica, le decía a Niels Bohr; “Dios no juega a los dados”, a lo que le respondía Bohr; “no nos toca a nosotros, simples físicos, decirle a Dios cómo debe regir el mundo”. Yo creo que Dios, cuando quiere intervenir en el mundo, fuerza a los dados a que presenten el número que Él quiere. Por ejemplo, en una persona invadida por un cáncer que haya producido metástasis, en cada segundo están muriendo unas células cancerosas y reproduciéndose otras. La probabilidad de que en una hora se reproduzca una célula es mucho mayor de la de que muera. Por eso el cáncer se multiplica sin freno. Estadísticamente, la probabilidad de que en un instante se mueran todas las células cancerosas a la vez es despreciable, pero no imposible. Dios puede hacerlo sin vulnerar las leyes creadas por Él, usando su prerrogativa especial de Señor del azar, que es parte de sus leyes.

Por esta causa, la frase de Laplace citada más arriba, que era tenida por cierta hasta el descubrimiento de la física cuántica, se da hoy por falsa. Pero hay un motivo adicional, que también viene de la física cuántica, que hace falsa esa frase. No hay manera de saber con exactitud, al mismo tiempo, la posición y la velocidad de una partícula. Y esto no por un problema de la exactitud del aparato de medida que se use. Es una característica intrínseca de la naturaleza. Cuanta más precisión tengamos en saber la posición de una partícula, menor será la que tengamos al conocer su velocidad, lo que hace imposible la premisa mayor de la frase de Laplace. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de Indeterminación de Heisenberg.

Sin embargo esto sólo explica la libertad de actuación de Dios, pero, nosotros, los hombres, ¿somos realmente libres? ¿Puedo yo con un acto de mi libertad decidir levantar el brazo derecho o es un acto determinado por la posición de mis átomos a menos que Dios intervenga directamente? ¿o es un acto fruto del azar? Tenemos la firme convicción existencial de que somos libres, pero, ¿cómo puede ser realidad esa libertad, a través de qué leyes? ¿O es tal vez un engaño sustentado, como se ha dicho antes, por la complejidad de nuestro “mecanismo”, que lo hace opaco para nuestra mente? Sólo hay una posible explicación: Dios ha delegado en nosotros un poco de su prerrogativa de controlar el azar. Sólo un poco. Desde luego, no puedo controlar la aleatoriedad con la que la tierra emite gravitones y, por tanto, si salgo a darme un paseo por la ventana del quinto piso de un edificio, no soy libre para evitar despanzurrarme contra el suelo. Pero tal vez sí pueda controlar el azar del lugar de colapso de la función de onda de determinadas partículas de mi cerebro. Y un pequeño ajuste en este colapso puede conducir a que altere el devenir de las cosas de forma que levante mi brazo derecho, simplemente porque me da la gana. O porque mi mente me dice que debo votar afirmativamente a una propuesta del presidente de mi empresa. Por un regalo de Dios, soy el señorito del azar de los electrones de mi cerebro.

Pero, un momento, si no sé nada de física cuántica y no sé resolver la ecuación de Schrödinger, ¿cómo voy a poder controlar dónde quiero que colapse la función de onda de una partícula de mi cerebro? Y, ¿cuál es la partícula y dónde tiene que colapsar para que se levante mi brazo derecho? Respondo: De la misma manera que no sé nada de química y todos los días fabrico la cantidad justa de ácido clorhídrico para hacer la digestión o de adrenalina para huir ante un peligro. En eso somos como cualquier mamífero, pero la delegación del control del azar en mi cerebro sí es un regalo exclusivo de Dios al ser humano. El resto de los mamíferos no son libres, huyen cuando su complejísimo mecanismo determinista dictamina que tienen que huir y atacan cuando les dice que tienen que atacar. Bendito sea Dios que nos ha regalado la inteligencia para distinguir el bien del mal, la voluntad para seguir lo que creemos que es el bien y la libertad para poder hacerlo.

Y ya que hablamos de libertad, en una próxima entrada trataré un tema más teológico que científico, pero importante. Trataré de abordar un problema que me parece intrincado: La posibilidad de coexistencia de la libertad humana con la omnisciencia de Dios. Dado que no soy teólogo, ni cosa que se le parezca, no pretendo que sea nada más que unas reflexiones mías que someteré a opiniones más doctas que la mía.

3 comentarios:

Jauma dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Jauma dijo...

Gracias! Ésta es la primera entrada tuya que leo, y creo que leeré muchas más. Impresionante exposición y conclusiones.

Tomás Alfaro Drake dijo...

Gracias a ti Jauma

Tomas