Lo que pasa es que la Mecánica Cuantica es relativa

La Mecánica Cuántica es al mismo tiempo una de las teorías físicas más comprobadas con experimentos y una de las que menos entendemos los humildes mortales y más contradice nuestro sentido común.

Es válida solo a distancias atómicas y subatómicas. Incluye predicciones que se cumplen en todos los experimentos realizados hasta ahora, pero que son tan chocantes como que las partículas, que todos imaginamos como bolitas, se comportan a distancias muy cortas como una onda de probabilidad, que no se pueden medir a la vez su posición y velocidad, y al contrario, que cosas como la luz, sobre la que por fin nos habíamos puesto de acuerdo en que es una onda, a veces se comporta como una partícula, el fotón.

La otra gran teoría física que desafía nuestra lógica es la Teoria de la Relatividad, aplicable a velocidades muy altas, cuyas predicciones también han corroborado los experimentos, que predijo laexistencia de esos objetos fascinantes llamados agujeros negros, y que establece que la velocidad de la luz en el vacío es una constante de la naturaleza y no puede ser sobrepasada, que la gravedad curva el espacio y que las magnitudes que creíamos invariantes, como las longitudes, la masa y el tiempo, resultan que varían con la velocidad.

Y para empeorar la situación, resulta que ambas teorías no son compatibles, no hay una teoría marco que las acoja a las dos. Se han formulado teorías muy complejas, como la Teoría de Cuerdas, pero sus resultados no son totalmente satisfactorios. 

Pues bien, dos físicos, Andrzej Dragan, de la Universidad de Varsovia, y Artur Ekert, de la de Oxford, acaban de publicar un artículo titulado Quantum Principle of Relativity (el Principio cuántico de la Relatividad) en la revista New Journal of Physics que concluye que quizás las rarezas de la Mecánica Cuántica pueden explicarse y ser consecuencia de las rarezas de la Teoria de la Relatividad. Un avance extraordinario, primero porque hace compatibles dos teorías que hasta ahora no lo parecían y segundo, porque ya no tenemos dos teorías que son una locura, solo tenemos una. 

Voy a intentar resumir algo de lo que se expone en el artículo original.  

Una de las consecuencias de la Tª. de la Relatividad: no es que la Tierra atraiga a la Luna, es que con su masa deforma el espacio a su alrededor de manera que la trayectoria de la Luna se curva hacia nuestro planeta

Einstein basó su Teoría Especial de la Relatividad (luego vendría otra vuelta de tuerca: la Teoría de la Relatividad Generalizada) en dos principios: que todos los sistemas de referencia con velocidad constante son equivalentes e igualmente válidos, y que la velocidad de la luz en el vacío es una constante. Sin embargo, Vladimir Ignatowski demostró en 1910 que el segundo principio es deducible del primero.

La Teoría Especial de la Relatividad se ha comprobado en múltiples experimentos y sus ecuaciones admiten tres tipos de soluciones: la de los objetos que viajan a velocidad inferior a la luz (partículas subluminales), la de los que viajan a la velocidad de la luz (la propia luz) y las partículas supraluminales. Durante mucho tiempo se ha descartado el último tipo de soluciones, porque se creía que no podían existir. En el mundo subluminal, la Teoría dice que las causas preceden a los efectos y el tiempo avanza hacia adelante; mientras que en el mundo supraluminal, los efectos anteceden a las causas y el tiempo puede avanzar hacía atrás. Eso era demasiado para los físicos y decidieron que no podía ser y además, era imposible.

Pero Dragan y Ekert han planteado ¿qué pasaría si aceptamos los tres tipos de soluciones? Esperaríamos ver violaciones del principio de causalidad (causa-efecto), pero resulta que no, que lo que aparecen son los comportamientos cuánticos.

Los dos físicos encontraron, aplicando el principio de relatividad con los tres tipos de soluciones, que una partícula en reposo en un sistema de referencia, podía moverse a velocidad supraluminal respecto de otro, luego la supraluminilidad era tambien relativa. Vieron además que podían coexistir simultáneamente varias soluciones para una misma partícula, y que las dimensiones del espacio-tiempo podían cambiar su naturaleza. En las dimensiones espaciales las partículas pueden moverse en una u otra dirección, sin embargo en la dimensión temporal se ven obligadas a avanzar  siempre en una dirección, el tiempo no va para atrás. Según las ecuaciones, un espacio-tiempo de tres dimensiones espaciales y una temporal (como el nuestro) al pasar al lado supraluminal se convierte en otro con tres dimensiones temporales y una espacial, la partícula puede envejecer en tres direcciones a la vez y se mueve en una sola dirección inexorablemente (una dimensión radial). Eso se ve esde un sistema subluminal como una onda esférica y sirve de base para explicar la dualidad onda-partícula.

Así se pueden llegar a explicar algunos de los principios y peculiaridades de la Mecánica Cuántica. Hay que seguir investigando y comprobar si toda la toría puede basarseen efectos relativistas. Si el planteamiento de Dragan y Ekert se muestra sólido y sin fallos, y si se puede desarrollar hasta explicar todas las rarezas cuánticas, se llegará a una situación muy curiosa. 

Durante años los físicos han estado buscando una teoría más comprensible y subyacente a la Mecánica Cuántica que explicase sus excentricidades. Si lo esbozado es cierto, esa teoría explicativa resulta que es tan extraña como la Cuántica y que los físicos no la habían visto porque la tenián delante de las narices. era la Teoria de la Relatividad. Sería un gran avance teórico, algo así como tener que convivir en la familia solo con un loco, en lugar de con dos. También es cierto que cualquier avance teórico siempre tiene luego aplicaciones prácticas y una larga serie de consecuencias. No hay nada tan práctico como una buena teoría.

Decidme si no es verdad que a veces la Física Teórica parece un cuento de ficción.

Para más información, véanse este artículo y el original.

Publicado por Antonio F. Rodríguez.