HJG: Heisenberg ha formulado el principio que dice que la dispersión de posición de un objeto cuántico como un electrón y su dispersión de cantidad de movimiento en un instante dado no pueden precisarse con exactitud. Si se precisa una de las dos dispersiones se torna borrosa la otra. ¿Ese efecto es debido a la indeterminación del instrumental utilizado, a la incertidumbre del observador o a que la realidad en ese nivel cuántico es borrosa?
JPO: La incertidumbre que surge a partir del principio de Heisenberg no depende de la precisión de los sistemas de medición. Ni siquiera teniendo sistemas de medida ideales, que no tengan errores. Es una propiedad intrínseca de la realidad. Uno no puede conocer con toda la exactitud que desee ciertos pares de variables: posición y momento cinético, o energía y tiempo, que son las variables más usadas para expresar el principio de incertidumbre. Una forma de intentar entenderlo es que para realizar una medición, se necesita que el aparato de medida interaccione con el sistema, y en esa interacción, cambia el estado del sistema observado. Por ejemplo, si tienes un electrón que interacciona con un detector en una posición determinada, el detector da una señal, lo que te indica que el electrón estaba en esa posición. Ahora bien, en esa interacción, parte del momento cinético del electrón se transfiere al detector, y por tanto, la velocidad, ya sea en valor o en dirección, cambia, por lo que no puedes saber con exactitud hacia donde se dirige: tienes 360º hacia donde ha podido “rebotar” el electrón.
HJG: ¿Nos afecta esa indeterminación en el mundo cotidiano?
JPO: Esta indeterminación también se da en un mundo clásico, el de “todos los días”. Sin embargo, esa indeterminación es muy pequeña como para ser observada. Pongamos por caso una posible indeterminación tan grande como un milímetro en la posición de la Tierra en su órbita. Es algo despreciable, y la Tierra está perfectamente localizada. Sin embargo, esa misma indeterminación en la posición de un electrón hace que realmente, el electrón esté totalmente deslocalizado.
HJG: ¿Qué se entiende actualmente por materia? Hay quienes dicen que sólo las partículas, o los cuerpos, son materiales y que los campos, como el electromagnético, son "inmateriales" o de energía pura. Otros afirman que las dos cosas son materiales. Por otra parte también se afirma que a nivel cuántico no se pueden aplicar conceptos de la física clásica, y que toda la materia en realidad son campos, como el campo electromagnético o el nuevo concepto de campo electrón, donde el electrón sería un cuanto del campo electrón.
JPO: Materia viene a ser todo aquello que tenga masa. En el modelo estándar de partículas, tanto quarks como leptones tienen una masa definida, y forman toda la materia conocida. Partículas como los fotones, en cambio, no tienen masa, y no se consideran materia. Las teorías de campos cuánticos son una forma de “cuantizar” los campos en sentido clásico, de adaptar el concepto para la física cuántica. Es decir, un campo de interacción sólo puede actuar con múltiplos enteros de un valor mínimo de energía, un cuanto. A estos cuantos se les identifica con partículas como el fotón del campo de interacción electromagnética, los gluones del campo de interacción fuerte o los bosones W y Z del campo de interacción débil. Pero estas últimas partículas W y Z tienen una masa no nula, por lo que ahí surge la duda de si los bosones del campo débil deben ser considerados materia. Los conceptos clásicos no se aplican como tales a nivel cuántico, sino que se adaptan para poder tener una relación entre el nivel microscópico y el nivel macroscópico, poder identificar hasta donde son significativos los efectos cuánticos, y cuando podemos respirar aliviados por poder usar física clásica, de más fácil entendimiento. Si se parte de conceptos nuevos a nivel cuántico, entonces hay que hacer una adaptación a la inversa. De una u otra forma, al final, el concepto clásico de un campo, es un caso especial dentro del concepto cuántico del mismo.
HJG: ¿La energía puede entenderse como una propiedad de la materia o tiene existencia propia independientemente de la misma? O expresado de otra forma: ¿puede existir transporte de energía sin fotones, gluones y las demás partículas transportadoras?
JPO: La energía es una propiedad de un sistema, ya sea materia, radiación o campo, que simplemente cuantifica cuánto puede llegar a cambiar, o en qué medida puede hacer cambiar a otro sistema. No es algo con entidad propia, la “energía pura” no tiene sentido. En cierta forma, yo lo veo como la vieja costumbre del trueque: tú tienes una vaca, que vale tanto dinero, y la cambias por dos corderos, que juntos valen la misma cantidad de dinero.
HJG: ¿La energía cuantificaría la magnitud del intercambio?
JPO: Exacto. La energía vendría a ser el “dinero” en este ejemplo, sólo que nunca tienes las monedas en la mano, sino sólo el concepto de que una vaca equivale a dos corderos. La energía es al final un concepto útil para relacionar distintos sistemas. Un fotón es una onda electromagnética, cuya energía depende de la frecuencia. Un material como una célula solar necesita una cierta cantidad de energía para que un electrón produzca una corriente eléctrica. Si el fotón la tiene, lo puede absorber, y generar la corriente. De esta forma, se ha transformado un sistema, en este caso una onda electromagnética, en otro, una corriente eléctrica o un electrón en movimiento, cuyo único punto común es que la energía de ambos sistemas es la misma. Siendo así, el transporte o almacenamiento de energía sólo se puede hacer a través de sistemas concretos: una corriente eléctrica, una onda electromagnética, un campo gravitatorio, un enlace químico entre átomos, o entre los protones y neutrones de un núcleo atómico.
HJG: Tú defines la materia como aquello que posee masa. Algunos físicos y algunos filósofos la definen como el conjunto de todos los objetos que cambian de estado. Luego definen la realidad objetiva como todo aquello que existe independientemente del sujeto cognoscitivo. Y a partir de ambas definiciones igualan materia con realidad objetiva. En este caso los fotones y los campos electromagnéticos serían materiales, y no inmateriales como en la definición "materia = masa mayor que cero". Esta distinción me parece importante a la hora de lidiar con los pseudocientíficos, como los creyentes y practicantes de la parapsicología, quienes ya no podrían afirmar como afirman por ejemplo: "fíjense en el fotón inmaterial cómo interactúa con el electrón material, análogamente el mundo inmaterial de los espíritus de los muerts interactúa con el mundo material de los vivos a través de la psicofonías". ¿Cuál es tu opinión?
JPO: Definir la realidad como “aquello que existe independientemente del sujeto” no está peleado con considerar objetos inmateriales como los fotones o los campos como reales. En mi opinión, toda la materia es real, pero no todo lo real es materia. Todo aquello que ejerce una influencia o interacción objetiva, que puede ser medida, observada y detectada puede ser considerado real: el sonido, la luz, el campo gravitatorio. Nadie duda que existen, son reales, y ejercen una influencia observable y medible. En cambio, de la existencia de otros planos de existencia, el Más Allá, no tenemos ningún tipo de observación o medida que induzca a pensar en ellos como objetos reales. Sí se puede considerar real que un ruido no deseado ha aparecido en una grabadora, que en un suelo aparece una mancha que parece una cara, o que en una fotografía aparecen manchas esféricas difusas, los llamados “orbs”. Pero considerar real que existe un Más Allá, que además se comunica con el más acá a través de dejar ruidos ininteligibles en cintas, y dejar de lado todas las explicaciones que ofrece el mundo real que sí conocemos, es un salto lógico inmenso que tiene más que ver con la fe que con la razón.
HJG: Volviendo a las partículas ¿se encontrará en el futuro cercano la partícula transportadora de la gravedad, el gravitón, o deberán reformularse las teorías actuales para explicar la gravedad de otra manera?
JPO: