La teoria quàntica va nàixer en 1900, quan Max Planck va necessitar incorporar en la fórmula que explicava la radiació emesa per un cos calent un ingredient contrari a la física clàssica: lenergia emesa o absorbida per les vibracions dels àtoms del cos calent només pot prendre valors múltiples duna energia elemental, un quàntum energètic proporcional a la freqüència de la radiació. Això significa que la natura és selectiva en les quantitats energètiques que un cos pot absorbir o emetre! i que no tots els valors de lenergia són possibles.
A partir de Planck, es va produir un moviment irresistible que va dur a aplicar el concepte de salt energètic als fenòmens microscòpics dels àtoms i la radiació. En 1905, Albert Einstein va ser consistent quan proposà que, si lenergia dels oscil·ladors atòmics en emetre o absorbir radiació prenia valors discrets, la radiació hauria de consistir en quàntums energètics: els fotons. Amb els fotons, Einstein explica lefecte fotoelèctric, lemissió delectrons dun metall a partir de radiació incident. Aquest fenomen presentava propietats radicalment contràries a la física clàssica, i la idea dels fotons va aconseguir explicar-les. En 1913, Niels Bohr incorpora les noves idees quàntiques a la seua teoria de làtom dhidrogen. Aquests i altres èxits inicials de les idees quàntiques van preparar el camí per al naixement de la nova teoria quàntica, desenvolupada ràpidament a partir de 1924.
La mecànica quàntica sha revelat com la ferramenta més poderosa per a comprendre i predir tot tipus de fenòmens físics i està en els fonaments dels desenvolupaments tecnològics de més èxit de la segona meitat del segle XX. Aplicada a àtoms i molècules, la mecànica quàntica és la base i el futur de la química moderna pel fet que explica lenllaç químic. En els sòlids, els electrons són atrets pels ions que formen part de la xarxa cristal·lina; quan aquesta interacció és tractada quànticament, els nivells denergia del material formen sèries de valors molt junts, les bandes energètiques separades entre si per salts denergia prohibida. La teoria de bandes permet explicar el comportament dels conductors, dels aïlladors i dels semiconductors, tan usats en la tecnologia electrònica dels temps actuals. El transistor és un dispositiu que permet una gran amplificació del corrent elèctric en petites dimensions. Les tècniques modernes de manipulació de materials permeten lelaboració dheteroestructures el comportament de les quals depén de fenòmens quàntics. Han aparegut tot un conjunt de nous dispositius: els làsers de semiconductors, els pous quàntics, els microscopis defecte túnel... Més coneguts socialment són instruments com el TAC o la ressonància magnètica daplicació en medicina. La connexió entre la física quàntica i la tecnologia en làrea de materials és tan estreta que una distinció real entre els dos camps quasi ha desaparegut. El segle XX és identificat com el segle quàntic. En la física de partícules elementals shan arribat a explorar distàncies de lordre duna centmilionèsima part (108) de les distàncies atòmiques, i no shi ha pogut detectar cap desviació dels postulats de la mecànica quàntica.
Però, paradoxalment, a pesar del vast domini en què hem aconseguit utilitzar la física i la tecnologia quàntiques, la interpretació del nucli bàsic de la teoria segueix sotmés a múltiples debats. És en aquest punt on el present llibre aporta components interessants, des de la difusió dels problemes continguts, passant per la discussió de com la mecànica quàntica aborda el coneixement de la realitat objectiva i quines són les implicacions sobre aquesta realitat, fins arribar a plantejar si aquesta nova realitat permet abordar vells problemes com la consciència humana o lorigen de lUnivers. El primer aspecte quàntic que es discuteix en el llibre és el caràcter probabilista, indeterminista, en la predicció científica del resultat de mesura duna magnitud física observable: dos sistemes físics preparats idènticament poden donar lloc a resultats diferents de mesures repetides. Això no vol dir que la mecànica quàntica no és predictiva; ho és, però en termes de distribucions de probabilitats per a cadascun dels resultats possibles de la mesura. Els límits a la predictibilitat estan exemplificats en les famoses relacions dincertesa de Heisenberg: lespecificació de la posició duna partícula amb una incertesa està correlacionada amb un límit a la precisió amb què limpuls daquesta partícula pot ser simultàniament conegut. La manera quàntica de compondre probabilitats quan es tenen dues alternatives per a un procés és ondulatòria, segueix les lleis de superposició lineal que tenen les ones. Daquesta manera es fan aparents les propietats ondulatòries que la mecànica quàntica assigna a les partícules, contràriament a la física clàssica. El comportament ondulatori que De Broglie va postular en 1924 correspon a ones de probabilitat.
Un segon aspecte que potser continua tenint força dificultats conceptuals encara avui, és el de levolució acausal dun sistema físic associada amb el problema de la mesura. És el famós problema de la dicotomia sistema físic-observador. Potser ningú discuteix la consistència lògica dexigir que, després del resultat de mesura de lobservable, el sistema físic, siga quin siga lestat abans de la mesura, haja de col·lapsar en lestat propi associat amb el corresponent resultat de mesura. És lúnica manera de garantir que, si es torna a mesurar després (una mesura successiva, no una mesura repetida), ha de donar el mateix resultat. El problema conceptual és quan i com es produeix el col·lapse des de lestat immediatament abans a immediatament després de la mesura. Aquest aspecte de falta de realitat objectiva en un sistema quàntic que quedarà més patent després molestava Einstein molt més que la falta de determinisme. Les solucions més buscades a aquest problema, que permeten donar una solució a la paradoxa (i a la salut!, segons Omnès) del gat de Schrödinger extensament discutida pel professor Lapiedra en aquest llibre, reconeixen que en la interacció amb un objecte macroscòpic laparell de mesura hi ha aspectes dirreversibilitat i decoherència que no permeten reconstruir la història anterior. El professor Lapiedra, com altres autors, assenyala que aquest comportament podria ser degut a la mera interacció entre el sistema quàntic i lobjecte macroscòpic que és laparell de mesura. John Bell considerava plausibles totes aquestes explicacions, però no contingudes en la pròpia teoria. Segons ell, consistien en un FAPP per a tots els propòsits pràctics. Almenys, en aquestes interpretacions, el comportament és objectiu i no cal que un observador humà prenga nota conscient del resultat per a provocar en el gat de Schrödinger lestat col·lapsat de viu o de mort, el que està dallò més dacord amb la lògica quotidiana. Laspecte més allunyat dels prejudicis o de la filosofia de la física clàssica, és el que avui en diríem no separabilitat dels sistemes quàntics correlacionats. La civilització occidental, des dels grecs, i la mateixa ciència metòdica, des del segle XVII, han suposat que per a entendre el comportament dun objecte compost podem dividir-lo en parts. Això suposa que, no sols lobjecte sencer sinó també cadascuna de les parts, tenen una realitat ben definida: els elements de realitat, en paraules dEinstein. Doncs bé, no és cert! Einstein li va negar la categoria de completesa a la teoria quàntica perquè és impossible assignar un estat quàntic ben definit a cadascuna de les dues partícules correlacionades i només es pot assignar un estat quàntic al sistema compost. Aquesta discussió, encapçalada per una famosa publicació dEinstein, Podolsky i Rosen el 1935, era més bé filosòfica o epistemològica, i tampoc tenim una vareta màgica per a establir de manera definida és a dir, sense matisos què és el que vol dir realitat. La publicació en 1964 de les desigualtats de Bell va traslladar aquest debat interpretatiu i filosòfic al camp de la física, en demostrar el caràcter observable i mesurable daquestes correlacions quàntiques capaces de prendre valors més grans que els límits exigits per una descripció realista separable de tipus clàssic. Tots els experiments realitzats en els últims trenta anys per procedir a un test de les desigualtats de Bell han confirmat, més enllà de qualsevol dubte, les prediccions de la mecànica quàntica amb valors clàssicament prohibits.