Durant molts anys, shan dut a terme experiments dissenyats per comprovar si els sistemes quàntics verifiquen, o no, aquestes desigualtats. El resultat sempre ha mostrat que les desigualtats no se satisfan i que, en canvi, les dades estan dacord amb les prediccions de la mecànica quàntica. Els experiments realitzats al llarg de 2015 han sigut decisius a lhora de descartar definitivament el realisme local. És veritablement sorprenent i grandiós que es puga contrastar amb lexperiment una teoria que conté variables que, per definició, no són visibles. Aquesta és la potència de les desigualtats esmentades.
Quedaria, encara, una possible escapatòria per a la supervivència del realisme (òbviament, una mena de realisme no local). Aquesta forma de realisme és poc atractiva, per dir-ho duna manera suau, per a la col·lectivitat científica, ja que implica una mena dorganització a nivell còsmic (una conspiració, en paraules de lautor) des del començament del món, de manera que tota la maquinària daquest estaria dissenyada per tal de poder reproduir els resultats dels experiments amb sistemes quàntics, i que tan exitosament descriu la mecànica quàntica. Podem, com en el cas de les teories locals, contrastar aquesta teoria no local amb lexperiment? Ramon Lapiedra ens fa una proposta, en lepígraf 3.5, basada en un altre tipus de desigualtats: les desigualtats de dEspagnat. Si els experiments violen aquestes desigualtats, tal vegada podríem posar a prova alguns models no locals i deterministes, alternatius a la mecànica quàntica, que han estat proposats recentment. Es tracta, doncs, duna proposta interessant, sobre la qual tornarem en la discussió sobre lepígraf 4.5.
La discussió sobre un possible determinisme en les lleis de la natura té conseqüències importants a nivell psicològic i social. La responsabilitat davant dels nostres actes quedaria minvada, o fins i tot desapareixeria, si totes les nostres actuacions passades, presents i futures, estiguessen ja predeterminades. Queda clara la preocupació de Ramon Lapiedra per aquest aspecte, i crec que serà compartida pels lectors daquest llibre.
En canvi, si les lleis naturals no són deterministes, haurem dassolir la nostra capacitat de prendre decisions, i la nostra responsabilitat en elles. Don podria sorgir aquesta capacitat dacció, aquesta absència de determinisme en el cervell humà? Lapiedra apunta la possibilitat que, darrere de la consciència humana, es manifeste alguna mena damplificació defectes quàntics a escala macroscòpica. De fet, aquesta és una idea central en el llibre, desenvolupada en el capítol 4.
La dificultat de comprovar aquesta hipòtesi amb sistemes macroscòpics, com ara el cervell humà, ens porta a una meta més modesta. Podríem, en primer lloc, tractar de fer aquestes comprovacions sobre una escala intermèdia entre el món microscòpic, clarament governat per les lleis quàntiques, i el macroscòpic, que descrivim utilitzant la mecànica clàssica. Aquests sistemes intermedis, anomenats mesoscòpics, també plantegen tota una sèrie de dificultats, que són discutides en lepígraf 4.5, juntament amb propostes per tal de encarar-les, fent ús novament de les desigualtats de dEspagnat comentades adés.
La discussió anterior ens porta a una reflexió prou inquietant, ja que, si la consciència pot aparéixer relacionada amb lamplificació defectes quàntics a escala macroscòpica, què podríem dir dels ordinadors quàntics de què parlàvem al principi? Podríem, per aquest raonament, esperar que aquests ordinadors poguessen arribar a desenvolupar algun tipus de consciència? O, tal i com preguntava Philip K. Dick: Somien els androides amb ovelles elèctriques? Davant daquesta inquietud, Lapiedra ens argumenta, amb alguns exemples, què lésser humà és molt més que un programari, la qual cosa impedeix la comparació entre la consciència humana i un ordinador, tot i que aquest siga quàntic. El futur ens dirà fins a quin punt aquesta comparació és entre dos conceptes molt llunyans, o pot haver-hi alguna mena dapropament inquietant.
Lúltim capítol ens porta a escales molt més grans que les macroscòpiques ja esmentades abans. De fet, són les escales més grans de què podem parlar, per definició, ja que això és justament lUnivers. Ramon Lapiedra ens descriu laventura més gran que podem imaginar, quant a grandària i duració temporal, guiats per la mecànica quàntica. Després de discutir què vol dir un principi per a levolució de lUnivers, i de introduir el concepte de isotropia, lautor raona que aquest concepte és, de fet, compatible amb la idea de finitud.
Què ens aporten els conceptes quàntics a la nostra concepció de lUnivers? La idea central en la descripció que ens fa Ramon Lapiedra és que el balanç denergia total és zero. Daquesta manera, podem concebre lUnivers com una fluctuació, o tot un conjunt de fluctuacions, del buit mateix: lautor es refereix a aquest conjunt de fluctuacions com a lescuma quàntica, que podria constituir el bressol de múltiples universos, dels quals el nostre seria només una part. La història posterior és complexa i amb múltiples etapes, des de la formació de les partícules elementals fins a la formació destels i galàxies, amb una estructura jeràrquica i moltes qüestions per resoldre, com ara la composició de la matèria fosca o la, encara més desconeguda, energia fosca.
Vull acabar aquest pròleg simplement amb un intent de compartir la fascinació davant el ventall de situacions en què hem pogut discutir conceptes quàntics de la mà de Ramon Lapiedra, des del món de les partícules elementals fins a levolució de lUnivers. Espere que el lector puga gaudir amb les reflexions que lautor ens ha posat davant i les implicacions daquestes com jo ho he fet.
ARMANDO PÉREZ CAÑELLAS
Universitat de València
Octubre de 2019
Pròleg a la primera edició
El lector daquest llibre del professor Lapiedra hi trobarà una quantitat daspectes molt interessants de la física que en alguns moments el mantindran en suspens, per la discussió freqüent de situacions contradictòries amb el sentit comú dels sers humans. Però, globalment, el llibre podria considerar-se com un assaig de tipus epistemològic. El plantejament de com una teoria actual del coneixement ha dincorporar una visió de la realitat objectiva de la natura capaç de satisfer tots els ingredients de la mecànica quàntica conduirà necessàriament a la conclusió duns dèficits ontològics, en paraules de lautor Lapiedra. Contràriament al sentir dEinstein, no sempre es poden assignar elements de realitat als objectes de la natura perquè, en la mecànica quàntica, no sempre es pot fer una descripció separada i ben definida daquests objectes; hi ha correlacions insalvables que no permeten identificar-ne les parts separadament.
Però lanàlisi del llibre no es queda solament en aquest punt sinó que, a partir de la descripció quàntica de la realitat, lautor sembarca en un doble exercici de plantejar preguntes i suggerir problemes que han ocupat les ments de el ser humà al llarg de la història de la civilització: en què consisteix la consciència? En què, el lliure albir? Com pot haver-hi un origen de lUnivers a partir del buit, del no-res?
En la història de lavanç del coneixement, el descobriment de la mecànica quàntica en el segle XX que explica tot un conjunt de nous fenòmens coneguts com a física quàntica, es col·loca al nivell de la revolució científica originada en el segle XVII per la nova metodologia de descriure la natura iniciada per Galileu i Newton: el mètode científic. Al voltant del 1900, molts fenòmens físics coneguts experimentalment no podien ser explicats per la física clàssica. En un principi, la mecànica quàntica va sorgir per a proporcionar una descripció de la matèria i la radiació sobre una escala microscòpica de lordre d1Å=1010 metres,1 molt més enllà del que els nostres sentits son capaços de percebre i de resoldre. Per poder penetrar en aquestes lleis fonamentals de la natura, van caldre un gran enginy i imaginació. Lacceptació per part de la comunitat científica didees tan revolucionàries com les propietats ondulatòries de la matèria (els electrons són difractats!) o les propietats corpusculars de la radiació (els fotons!) va desencadenar en uns quants anys un avanç conceptual i fenomenològic sense precedents. Dacord amb la física clàssica, donat un conjunt definit de condicions inicials i el coneixement de les forces que hi actuen, és possible determinar el comportament del sistema físic sense ambigüitat; és a dir, si hi ha un conjunt de mesures repetides en condicions idèntiques, els resultats daquestes mesures seran idèntics. Al contrari, la mecànica quàntica prediu que el comportament de la natura és indeterminista i que tota la informació sobre esdeveniments físics ve donada en termes de probabilitats. El desenvolupament de la física quàntica al llarg del segle XX ha mostrat que el seu domini daplicació sestén al comportament de la matèria a totes les escales i que fenòmens macroscòpics de la grandària de lescala humana com la incompressibilitat de la matèria agregada, la superconductivitat o la superfluïdesa, només poden ser comprensibles en termes quàntics.