Científicos exploran la posibilidad de que los sucesos que creemos azarosos estén determinados por una estructura subyacente aún desconocida en la física.
Desde el nacimiento de la mecánica cuántica —la teoría de principios del siglo XX que rige el extraño comportamiento de las partículas a escalas minúsculas— la noción de aleatoriedad ha adquirido un estatus casi mítico en la física. En el mundo microscópico de los electrones que parpadean alrededor de los átomos y de las ondas de luz que alcanzan un detector de fotones, los resultados son aleatorios según las leyes de la probabilidad. Sin embargo, algunos científicos teorizaron que la mecánica cuántica está incompleta, porque le falta la verdad subyacente: que los eventos no son del todo aleatorios después de todo. Con el tiempo, esta idea se ha filtrado más allá de la propia física, moldeando una intuición más amplia: que existe una estructura fundamental profunda que determina el resultado incluso de los eventos que parecen aleatorios.
Y si tal incertidumbre se encuentra en el núcleo de la realidad, implicaría que estas reglas no solo influyen en los fenómenos físicos, sino que también podrían afectar los sucesos aleatorios de tu vida, tanto los buenos como los malos.
Timothy Palmer, profesor investigador de la Royal Society en física del clima en la Universidad de Oxford, señala lo que él considera el problema fundamental: no la realidad en sí, sino las matemáticas usadas para describirla. En un artículo complementario actualmente en revisión en Proceedings of the Royal Society, afirma algo simple pero radical: no todos los estados matemáticamente posibles permitidos por la teoría cuántica existen realmente en el mundo real.
Echemos un vistazo a las matemáticas en sí mismas. La teoría del mundo subatómico se basa en lo que los físicos llaman un continuo: una distribución continua de números sin huecos, que se extiende infinitamente entre cualquier par de puntos. Ese mundo incluye números como π, la proporción infinita que define cualquier círculo, o √2, la longitud de la diagonal de un cuadrado que nunca se puede escribir de manera exacta.
Palmer cuestiona este continuo como forma de explicar la realidad.
En su lugar, propone eliminar el continuo de la teoría y restringir lo que cuenta como físicamente real. “La naturaleza aborrece un continuo”, afirma. En otras palabras, el universo observable nunca requiere números infinitamente precisos; estos solo añaden posibilidades que no existen en la naturaleza.
Esa intuición no es exclusiva de Palmer. Algunos físicos llevan tiempo preguntándose si las matemáticas continuas utilizadas en la mecánica cuántica tradicional reflejan la naturaleza de las cosas en sí o simplemente los límites de cómo las describimos. El físico ganador del Premio Nobel Gerard ‘t Hooft, conocido por su trabajo sobre los fundamentos de la teoría cuántica, ha argumentado que el comportamiento cuántico podría surgir de reglas deterministas más profundas, aunque a simple vista parezca caótico. Por su parte, Carlo Rovelli, una figura destacada en la investigación de la gravedad cuántica, ha explorado la idea de que la estructura de la existencia podría descomponerse en unidades finitas en su capa más básica.
Lo que distingue a Palmer es hasta dónde lleva esta idea. En su artículo de marzo, no solo cuestiona el continuo, sino que afirma que algunos de esos hipotéticos escenarios de “qué pasaría si” simplemente no existen. Al eliminarlos, gran parte de la aparente rareza comienza a desvanecerse. Incluso el gato de Schrödinger—el famoso experimento mental en el que un gato existe en una superposición de vivo y muerto hasta ser observado—ya no ocupa ambos estados a la vez, según Palmer.
La misma lógica se aplica a la aleatoriedad. En el modelo cuántico estándar, una partícula no sigue una trayectoria fija. En cambio, la teoría asigna probabilidades: por ejemplo, un 80 % de probabilidad de un resultado y un 20 % de otro. Al repetir el experimento muchas veces, esos números se cumplen. Pero para un solo evento—esa electrón en ese momento—la teoría no ofrece una explicación más profunda. ¿Por qué este resultado y no el otro? No lo dice.
“Podría haber una razón”, dice Palmer, incluso para un único resultado que parece totalmente aleatorio. Según su visión, “el mundo realmente es determinista… parece aleatorio, pero en realidad no lo es”. Lo que interpretamos como casualidad podría reflejar, en cambio, una estructura subyacente que aún no percibimos.
La idea de que algo puede seguir reglas estrictas y aun así parecer un lanzamiento de dados puede sonar paradójica, pero la física ya ha visto este tipo de ilusión antes.
¿Y qué pasa entonces con tus supuestas probabilidades de un resultado concreto que esperas?
En este punto, Palmer no ofrece una respuesta concreta, subrayando que su objetivo no es especular, sino construir una teoría verificable. Deja abierta la posibilidad de que lo que percibimos como aleatoriedad refleje una estructura más profunda, pero se reserva de decir cuál podría ser esa estructura.
Otros científicos han explorado aún más la idea de una estructura oculta. David Bohm, físico del siglo XX, desarrolló una alternativa completamente determinista a la mecánica cuántica, en la que las partículas se desplazan siguiendo trayectorias precisas, guiadas por una “onda piloto” invisible que transporta información oculta.
Sin embargo, no todos los que consideran la existencia de un orden subyacente coinciden sobre cómo sería exactamente. Sabine Hossenfelder, física teórica y divulgadora científica conocida por su trabajo sobre los fundamentos de la teoría cuántica, también contempla la posibilidad de que la mecánica cuántica no proporcione las respuestas finales en física.
Según su visión, la teoría podría describir lo que ella llama “un conjunto, no instancias individuales”. Eso, afirma, “sugiere fuertemente que la mecánica cuántica es una teoría estadística… una teoría de promedios”.
Aunque discrepa con Palmer en algunos detalles, Hossenfelder coincide en un punto clave: la realidad funciona por causa y efecto, no al azar. Además, señala que su modelo no describe los eventos como si ocurrieran en el espacio familiar, una característica que denomina “alocal”. Y, en última instancia, ahí es donde converge con Palmer: cualquier estructura subyacente que determine los estados finales de partículas y probabilidades deja menos margen para el azar de lo que la teoría cuántica convencional sugiere.
La idea de que algo pueda seguir reglas estrictas y aun así parecer un lanzamiento de dados puede sonar paradójica, pero la física ya ha observado antes este tipo de ilusión.
En la teoría del caos—un campo en el que Palmer ha trabajado durante décadas—los sistemas evolucionan según leyes precisas, pero se comportan de manera aparentemente caprichosa. El clima es el ejemplo definitivo: está regido por ecuaciones, pero sigue siendo imposible de predecir más allá de cierto horizonte. La incertidumbre de un resultado no surge del azar, sino de la extrema sensibilidad a las condiciones iniciales; una mínima diferencia en temperatura, presión o velocidad del viento puede amplificarse con el tiempo hasta alterar por completo el resultado.
Es posible que la mecánica cuántica oculte un fenómeno similar a plena vista. Lo que parece aleatorio podría reflejar los límites de lo que podemos rastrear, no la ausencia de un orden subyacente. Como afirma Palmer, la teoría cuántica “no da respuesta” a por qué ocurre un resultado particular en un caso concreto, ya que solo proporciona probabilidades.
Palmer cree que existe una manera de comprobar si la mecánica cuántica es un marco completo usando computadoras cuánticas. Diseñadas para aprovechar la misma incertidumbre que su teoría cuestiona, estas máquinas podrían proporcionar pruebas empíricas.
En principio, estos dispositivos deberían superar a los ordenadores clásicos en tareas como factorizar números extremadamente grandes, capaces de llenar páginas enteras de dígitos (la base de la encriptación moderna). Los ordenadores cuánticos se apoyan en qubits, que pueden existir simultáneamente en combinaciones de 0 y 1, lo que les permite explorar muchas soluciones posibles al mismo tiempo. Cuantos más qubits puedan manejar, mayor debería ser su ventaja.
Sin embargo, Palmer espera que esa ventaja llegue a un límite. Predice que, a cierta escala, los ordenadores cuánticos dejarán de comportarse según lo que predice la teoría, ya que un ordenador cuántico no podría acceder al rango completo que necesita si cada estado cuántico matemáticamente posible (el continuo) no existe realmente. Si las máquinas continúan mejorando como espera la ciencia convencional, su idea se derrumbaría. Pero si no lo hacen, si el rendimiento se estanca donde no debería en los próximos años, podría indicar que algo más profundo que la estructura cuántica está en juego.
Por su parte, Hossenfelder se muestra escéptica ante la predicción de Palmer. Si se comprobara que los ordenadores cuánticos alcanzan ese límite fundamental propuesto, sería “el mayor avance en física en 100 años”, afirma. Pero duda de que la naturaleza coopere, porque la teoría de Palmer depende de la débil influencia de la gravedad, que introduce una especie de “granulosidad” en el espacio de los estados cuánticos, limitando cuán finamente se pueden definir y, por tanto, restringiendo el número de estados que un sistema cuántico puede acceder realmente. Según sus propios cálculos, Hossenfelder considera que la gravedad es demasiado débil para provocar ese efecto, por lo que los ordenadores no alcanzarían ese límite. Por ahora, solo podemos especular sobre si las máquinas cuánticas de próxima generación podrían no escalar como predice Palmer.
La física de lo muy pequeño ha superado todas las pruebas experimentales durante más de un siglo, consolidando su reputación como una de las teorías más exitosas de la ciencia. Pero si la prueba propuesta por Palmer revela grietas en ese éxito, las consecuencias serían profundas.
Porque si el azar no es fundamental, entonces quizá lo que llamamos suerte—esa noción que se sitúa entre el orden y la sorpresa—podría transformarse en algo completamente distinto: un marcador de una estructura que aún no hemos descubierto.
Vía: Popular Mechanics
