El principio de incertidumbre

A principios del siglo XX, una serie de científicos, conscientes de las limitaciones que padecía la ciencia contemporánea a la hora de dar respuestas satisfactorias al sinfín de preguntas que acosaban y todavía acosan a los seres humanos, se pusieron manos a la obra en la fascinante tarea de encontrar explicaciones más plausibles y más acordes con la realidad -en ocasiones desconcertante- que se presenta ante nosotros en cada momento.

   Durante varios siglos, y prácticamente desde el siglo XVI, en que las ciencias  resurgieron con fuerza después del oscuro periodo medieval, se había buscado estudiar el universo desde un punto de vista mecanicista. Newton postuló, en un principio matemático, que el universo es como un gran mecanismo de relojería que funcionaba según leyes fijas e inmutables; según esto, se le había dado cuerda como a un reloj, es decir, se había puesto en marcha al principio de los tiempos y después él continuó invariable su devenir.

   Algún tiempo más tarde, a principios del siglo XIX, el Marqués Laplace sentó cátedra con una hipótesis del determinismo, o sea, que el universo estaba gobernado por leyes predeterminadas, fijas y no impugnables, que lo regían desde que fue creado. En esta misma línea, afirmó que, conociendo la configuración del sistema solar en un instante determinado, y sirviéndose de las leyes de Newton, se podrían predecir sus configuraciones en el futuro y también en el pasado. Según esta teoría, el Universo carecía por completo de inteligencia y voluntad propias, era una fría máquina programada por su creador (totalmente desconocido y sobre el que ni se planteaban de dónde había surgido ni por qué había creado el Universo), quien una vez animada su obra, la había dejado funcionando. A pesar de las numerosas críticas que recibió en su momento, la mayoría de la comunidad científica apostó por esta línea de pensamiento.

   Sin embargo, un sector reducido de científicos se atrevieron a ir más allá en sus investigaciones, movidos por el afán de comprobar estas teorías  por ellos mismos y también por la necesidad de encontrar explicaciones más coherentes respecto a la realidad que nos rodea. Hoy en día, estos hombres y mujeres de ciencia siguen siendo pocos, pero su voz ha comenzado a ser escuchada por la opinión pública en general, recibiendo el nombre de Nuevos Paradigmas.

   Pieza clave en el desarrollo de estos paradigmas fue el físico alemán Werner Heisemberg y su Principio de Incertidumbre. Heisemberg se inspiró en los principios de la teoría cuántica, formulada  por un compatriota, el también físico Maximilian Planck; según esta teoría, la luz, los rayos X y otros tipos de radiaciones, no podían ser emitidos en cantidades de cualquier medida, sino de una medida básica, a la que él llamó Quantum. Cada Quantum posee una determinada energía, tanto mayor cuanto mayor sea la frecuencia de ondas. Esto daba lugar a una curiosa paradoja: si se intentaba emitir un Quantum con una frecuencia de onda determinada alta, sería necesaria más energía de la disponible, es decir, que no se podría emitir.

   De este modo, Heisemberg postuló que para predecir, por ejemplo, la posición y la velocidad de cualquier partícula en un futuro, era necesario conocer estos parámetros en el momento presente, y ello debía hacerse iluminando con luz la partícula. Algunas de las ondas luminosas se dispersarían al entrar en contacto con la partícula con la que se experimenta, y de esta manera se podría averiguar su posición y velocidad con una mínima precisión. Pero es precisamente la longitud de onda, concretamente la distancia entre las crestas de las ondas, lo que nos dará la medida máxima de nuestra precisión. La luz utilizada para medir ha de ser, consecuentemente, de una longitud de onda muy corta, pero como mínimo en una cantidad de un Quantum. Esta cantidad de energía es suficiente para perturbar la partícula y nosotros no podemos predecir esa perturbación. Y teniendo en cuenta  además que a menor longitud de onda mayor ha de ser la energía del Quantum a utilizar, cuanta más precisión exijamos, menor precisión obtendremos a la hora de la verdad.

   Evidentemente, aquel fue el primer golpe mortal propinado al baluarte del determinismo y del mecanicismo; pero es que Heisemberg quiso ir más allá y se propuso demostrar la  validez de su hipótesis mediante un experimento:

   En un túnel colocó una pantalla opaca en un extremo y un cañón de partículas en el centro; en el medio colocó una placa con dos orificios. Disparó la partícula en varias ocasiones para comprobar si la partícula seguía siempre una idéntica pauta de comportamiento. El resultado final del experimento fue asombroso: unas veces, la partícula pasaba por un orificio, otras veces pasaba por el otro, en ocasiones por ninguna y otras por las dos a la vez. En pocas palabras, las partículas, ladrillo fundamental del binomio materia-energía, son completamente imprevisibles. Heisemberg no se sorprendió demasiado por el resultado, pero cuando éste se publicó, levantó un tremendo revuelo entre la comunidad científica, porque el dogma mecanicista que se había entronizado soberano de las ciencias, había sido definitivamente derrocado.

    En  realidad, Heisemberg no trabajó aisladamente, sino que formaba parte de una corriente de científicos muy poco convencionales que buscaban revolucionar nuestra concepción de la vida. Además de él mismo y Max Planck, estaba también Albert Einstein y otros muchos.

  Precisamente en 1920, Heisemberg, junto con Erwin Schrödinger y Paul Dirac, postularon una nueva teoría, llamada por ellos mismos La Mecánica Cuántica y que se basaba en el Principio de Incertidumbre. Lo más interesante de este Principio es que no sólo se aplica a la física de partículas, sino a la totalidad de las disciplinas científicas: astrofísica, física atómica, computación, biología, sociología, etc.

    Sólo en el estudio del universo a gran escala, donde se utilizan sobre todo las condiciones de la Teoría de la Relatividad de Einstein, y en la física aplicada al estudio del movimiento de los cuerpos, la fuerza que las influyen y la resistencia que éstas les oponen, hacen todavía válidos los postulados de Newton.

   En síntesis, el Principio de Incertidumbre introduce la idea de la incapacidad de hacer predicciones exactas, remitiéndonos a un abanico más o menos amplio de probabilidades, con un grado de inexactitud relativamente bajo. Pero al haber eliminado la noción de la exactitud, han eliminando el punto fuerte en  que se basaba la presunción de infalibilidad de la ciencia. En otras palabras, Heisemberg, Planck, Einstein y los demás científicos que han seguido sus pasos, nos han enseñado que, al contemplar e intentar  desentrañar las misterios de ese gran ente llamado Universo, hemos de ser, ante todo, humildes, y lo suficientemente flexibles para cambiar nuestras ideas más tradicionales cuando se demuestran equivocadas.

Manuel Marques