Atención, pregunta: La realidad de la función de onda cuántica, ¿es un problema para filósofos o para físicos?

Las recientes medidas débiles de la función de onda cuántica han puesto de actualidad la cuestión de si la función de onda es real o no lo es. Muchos físicos opinan que esta cuestión debe ser resuelta por los filósofos especialistas en metafísica, ya que la respuesta no afecta de forma directa a la labor de interpretar los resultados de los experimentos utilizando la mecánica cuántica. En mi opinión, decidir si un fotón es real puede que sea una cuestión propia de la filosofía natural, pero decidir si la función de onda cuántica es tan real como un fotón solo puede ser resuelta por los físicos gracias a los experimentos. Ningún filósofo (y ningún físico) utilizando lápiz y papel puede resolver esta cuestión. Los filósofos pueden estudiar si un electrón es real, o no, en función del significado de la palabra “real,” pero saber si la función de onda cuántica es tan real como un electrón creo que debe ser resuelto por los físicos. Más aún, si la función de onda es real su colapso tiene que ser dinámico y los detalles íntimos de la física del colapso de la función de onda deben ser dilucidados por los físicos mediante experimentos. La figura que abre esta entrada está extraída de Heiko Bauke, Noya Ruth Itzhak, “Visualizing quantum mechanics in phase space,” arXiv:1101.2683, 11 Jan 2011.

Te recomiendo leer Angel Luis Rubio Moraga, “¿Es real la función de onda?,” RSEF, 07 Mayo 2012; que se hace eco de Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph, “On the reality of the quantum state,” Nature Physics 8: 476 (2012) [arXiv:1111.3328]; también recomiendo leer a Daniel Nigg, Thomas Monz, Philipp Schindler, Esteban A. Martinez, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt, Matthew F. Pusey, Terry Rudolph, Jonathan Barrett, “Can different quantum state vectors correspond to the same physical state? An experimental test,” arXiv:1211.0942, 5 Nov 2012, y Philipp Schindler, Thomas Monz, Daniel Nigg, Julio T. Barreiro, Esteban A. Martinez, Matthias F. Brandl, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt, “Undoing a quantum measurement,” arXiv:1211.1791, 8 Nov 2012.

Photo and caption by Don Chamblee [streetcar in New Orleans, Louisiana, USA].

Me gustaría conocer tu opinión sobre este asunto. ¿Crees que la realidad de la función de onda es un problema filosófico o físico? ¿Crees que es un problema que puede ser resuelto mediante experimentos mentales y herramientas de física teórica, sin recurrir a resultados experimentales?

Sábado, reseña: “El error del pavo inglés” de Antonio José Osuna Mascaró

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El título y el autor me hicieron pensar en un libro de etología animal, o de etología comparada. Nada más lejos de la realidad. La etología brilla por su ausencia, salvo en los capítulos finales. El libro ofrece la respuesta de un biólogo docto, de la mano de la evolución, a preguntas como ¿qué es la vida?, ¿cuál es el sentido de la vida? o ¿qué es la consciencia? Brillante en ciertos pasajes, en otros decepciona. Pero una ópera prima de 245 páginas tiene que ser así. Tiene que dejar la puerta abierta a obras futuras que demuestren todo el potencial del autor. Sin lugar a dudas, recomiendo la lectura de “El error del pavo inglés” de Tay (@BioTay en Twitter), pero empezando por el capítulo séptimo, y último, “La escalera de cristal,” para más tarde retomar los capítulos del cuarto al sexto, de “El error del pavo inglés” al “¿Quién soy yo? ¿Qué es la consciencia?,” y finalmente acabar con la introducción y los tres primeros capítulos, a quien apetezca completar la obra, por completarla, pues no se pierde nada si no se leen.

Pido perdón al autor, Tay, por mi atrevimiento al recomendar un cambio en el orden de los capítulos, pero he de confesar que me costó leer los primeros capítulos y solo continúe leyendo la obra porque, y no me preguntes el porqué, quería abrir la nueva sección de este blog “Sábado, reseña,” con este libro. De hecho, me costó adquirir un ejemplar más de lo que hubiera pensado. Ninguna librería en Málaga (ninguna de las grandes) lo tenía en sus estanterías; lo encargué en una de ellas y se supone que llegó, pero fue traspapelado (¿quién lo disfrutaría por mí?); lo volví a encargar y las fiestas navideñas quedaron atrás (mi sección “Sábado, reseña” no podría empezar con el inicio del nuevo año). Al final, anulé el pedido y lo encargué a la librería granadina por excelencia de Málaga y en una semana ya lo tenía entre mis manos (el libro está editado por la Editorial Universidad de Granada). Unos se preguntarán ¿por qué no lo compraste online?  No sé, pero mi idea con “Sábado, reseña” es reseñar libros que atesoro en papel. Una idea, es una idea, o quizás solo “un error del pavo inglés.” Algunos amigos, autores de libros recientes que he tenido estos días entre mis manos, se preguntarán ¿por qué no empezaste por mi libro? No sé. No importa. No os preocupéis que vuestros libros saldrán en esta sección, faltaría más. Al grano.

Se inicia el capítulo séptimo, “La escalera de cristal,” con “Allí estaba, tan alta como el cielo, brillante, sagrada, bellísima, ¡sólida como el acero! [Desde allí arriba] el ser humano, el único ser creado a imagen y semejanza de la perfección, miraba a todos los demás desde las alturas. Lo que no sabía era que el pavo real ya había construido una escalera igual, pero para alcanzar un surtidor de gasolina.”

¿Qué nos hace humanos? ¿Qué nos diferencia del resto de los animales? “Un error del pavo inglés” nos lleva a creer que “el Universo ha sido “para” que seamos. Pero los acontecimientos no tienen un para sino un porqué. Las ideas teleológicas asociadas a la evolución están plenamente superadas hoy en día. No tenemos ojos para ver, vemos porque tenemos ojos.” No hay ninguna característica humana que no se dé en algún otro animal. Todos los recursos más abstrusos de los intelectuales para demostrar que somos superiores a los animales son rebatibles. Solo los ignorantes de lo que les rodea en nuestra planeta creen que somos el único animal autoconsciente, el único “animal racional.”

La historia de A.L.EX. (Animal Learning EXperiment) y la cognición animal no podían faltar en el libro [charla de Tay en Naukas 2012]. “Alex era sólo un loro, y un loro único, y un único individuo capaz de hacer algo es invisible a la ciencia. La corteza cerebral de un loro es minúscula en comparación con la de los primates, pero los resultados que se obtuvieron llegaron a superar a los de éstos. Un “bicho raro” de la naturaleza, [pero] la empatía, la moral y el raciocinio no son de nuestra exclusiva propiedad.” ¿Pero por qué nos gustan tanto las orcas? “El viejo Tom, “el humorista,” cumplía la “ley de la lengua”: [Los balleneros] se llevan el cuerpo de la ballena y las orcas se deleitan esa noche con la lengua.”

Somos animales. “Nuestra preciosa escalera de cristal era ficticia, debemos asimilarlo y digerirlo, ya no vivimos sobre el resto [de los seres vivos de la Tierra], vivimos con el resto. Si algunos se empeñan en mantenerse de puntillas probablemente lo único que van a conseguir es autoengañarse, ofrecer una estampa ridícula y que les acaben doliendo los tobillos.”

Se inicia el quinto capítulo, “¿Cuál es el sentido de la vida?” con una cita de Eccles: “Hemos llegado al convencimiento de que somos criaturas con algún significado sobrenatural que aún no hemos desentrañado.” Una noticia de sucesos como cualquier otra. “Un abogado que se peleó con su ordenador y lo tuvo que “matar” (le disparó cinco veces con un revólver del calibre 38) por haberle traicionado; llevaba diez años trabajando en un caso y el ordenador le había introducido un grave error en el texto.”

“¿Quién soy yo? ¿Qué es la consciencia?” son preguntas que todos nos hacemos y que Antonio trata de responder en el sexto capítulo de su libro, siguiendo la estela de Ramachandran (experto en sinestesia autor de “Los laberintos del cerebro” y “Lo que el cerebro nos dice”). Un repaso de algunos experimentos neurocientíficos curiosos que tratan de desvelar el misterio del “yo mismo,” le sirven para exponer la idea de los qualia (¿existe el color azul?). No me gusta de este capítulo la referencia a las neuronas espejo, que yo matizaría en gran medida.

El primer capítulo del libro, “La evolución y el cubo de Necker,” Antonio destaca la diferencia entre “evolución” y “teoría evolutiva,” aunque yo habría puesto mucha más carne en el asador al respecto de la existencia de múltiples teorías evolutivas. La evolución es un hecho, pero hay muchas teorías que la explican y ninguna es más verdadera que las demás, todas se complementan en ciertos aspectos; la realidad es así, ofrece múltiples prismas, pero que todos colapsan gracias al contexto, a ese contexto común a todo nuestro conocimiento que obtenemos gracias al método científico. La ciencia no está escrita, no está acabada. La ciencia está viva, se construye y deconstruye cada día, confome las teorías se matizan y refinan, se descartan y mutan.

No me gusta el concepto de “neguentropía” de Schrödinger, ni las ideas de Prigogine que Antonio expone brevemente en su segundo capítulo “¿Qué es la vida?” Aún así, quiero destacar del final de este capítulo su definición de vida: “La vida es una propiedad que nosotros asignamos a un sistema abierto, neguentrópico, autopoiético, alejado del equilibrio termodinámico, disipativo y autoorganizado gracias a la sinergia emergente de sus subsistemas; además, este sistema es capaz de reproducirse, mutar y reproducir sus mutaciones.” Como bien nos recuerda Antonio, “no existe una línea en la naturaleza que delimite lo vivo de lo inerte, las líneas divisoras las creamos nosotros.”

El brevísimo capítulo tercero, sobre la importancia de que los doctos se confiesen ignorantes, sobre todo si son docentes, porque la ciencia es la ignorancia compartida, deja una sensación extraña. Con perdón, Antonio, pero los tres primeros capítulos del libro, o bien sobran, o bien piden a gritos una discusión más detallada, quizás un nuevo libro específico. A mí no me han gustado, como tampoco me han gustado las referencias a la física en muchos pasajes del libro (para decir “En 1959” sobra toda la retórica sobre el big bang, la evolución del sistema solar, la de la Tierra, etc.).

En resumen, me ha gustado el libro y lo recomiendo a los lectores de este blog. A quienes también recomiendo, para abrir boca, la charla de Tay en este vídeo sobre “El error del pavo inglés,” y la reseña de Uhandrea para Naukas.

Nota dominical: Miguel de Unamuno y su tergiversada exclamación “¡Que inventen ellos!”

Miguel de Unamuno exclamó “¡Que inventen ellos!” para mostrar su rechazo por la investigación científica moderna, indicando que España no necesita ser una potencia científica en Europa y que aquí podemos hacer otras cosas igualmente necesarias. Esta idea esencial del pensamiento de Unamuno y de su actitud ante la vida está completamente tergiversada en la interpretación de su frase que la mayoría de la gente realiza en la actualidad. Leer la exclamación con el sentido de “¡Que investiguen ellos!” es confundir el pensamiento de Unamuno con el de Santiago Ramón y Cajal. Más información en Emilio Cervantes, “Proyección del pensamiento de Unamuno sobre la biología actual,” y en Josep Eladi Baños, “Cien años de ¡Que inventen ellos! Una aproximación a la visión unamiana de la ciencia y la técnica.”

La frase “¡Que inventen ellos!” aparece en el capítulo 12 y final del libro “Del sentimiento trágico de la vida,” titulado: “Conclusión. Don Quijote en la tragicomedia europea contemporánea,” en el siguiente párrafo:

“No ha mucho hubo quien hizo como que se escandalizaba de que, respondiendo yo a los que nos reprochaban a los españoles nuestra incapacidad científica, dijese, después de hacer observar que la luz eléctrica luce aquí, y corre aquí la locomotora tan bien como donde se inventaron, y nos servimos de los logaritmos como en el país donde fueron ideados, aquello de “Que inventen ellos!”, expresión paradójica a que no renuncio. Los españoles deberíamos apropiarnos no poco de aquellos sabios consejos que a los rusos, nuestros semejantes, dirigía el conde José de Maistre en aquellas sus admirables cartas al conde Rasoumouski, sobre la educación pública en Rusia, cuando le decía que no por no estar hecha para la ciencia debe una nación estimarse menos; que los romanos no entendieron de artes ni tuvieron un matemático, lo que no les impidió hacer su papel, y todo lo que añadía sobre esa muchedumbre de semisabios falsos y orgullosos, idólatras de los gustos, las modas y las lenguas extranjeras, y siempre prontos a derribar cuanto desprecian que es todo.

¿Que no tenemos espíritu científico? ¿Y qué si tenemos algún espíritu? , ¿se sabe si el que tenemos es o no compatible con ese otro?

Mas al decir “Que inventen ellos!”, no quise decir que hayamos de contentarnos con un papel pasivo, no. Ellos a la ciencia de que nos aprovecharemos, nosotros a lo nuestro. No basta defenderse, hay que atacar. Pero atacar con tino y cautela. La razón ha de ser nuestra arma. Lo es hasta del loco. Nuestro loco sublime, nuestro modelo, don Quijote, …”

La frase de Unamuno es reflejo de su opinión sobre el carácter del español, tanto del individuo como de la lengua, más dado a la reflexión filosófica que a la práctica científica, siendo ambas actividades complementarias en el contexto del conocimiento humano. “Que inventen ellos!” es una expresión de Unamuno que representa su actitud hostil ante la ciencia, que según él no es un remedio universal para las inquietudes y preguntas del hombre.

La famosa exclamación muestra la indiferencia de Unamuno por los cambios tecnológicos que empezaban a vislumbrarse a principios del siglo XX. Su desconfianza en la ciencia y en el progreso evolucionó a partir de su oposición contra los defensores a ultranza del racionalismo (ideas positivistas como las de Auguste Comte e ideas pedagógicas como las de Herbert Spencer). Unamuno se oponía al cientificismo (fe ciega en la ciencia) que consideraba una enfermedad de la sociedad que limita la libertad del hombre y al progreso técnico que según él no llevaba al progreso social. El pensamiento filosófico de Unamuno es un claro ejemplo de pragmatismo religioso (también llamado pragmatismo transcendental).

La frase filosófica del día

“… one second per second is not one second divided by one second.” Bradford Skow (MIT)

“… un segundo por segundo no es un segundo dividido por un segundo.”

Como no, la frase ha sido escrita por un filósofo en un artículo de filosofía: “One Second Per Second,” que está aceptado para publicación en Philosophy and Phenomenological Research (Wiley). Visto en Martin Gardiner, “Time flies – but how quick(ly)?,” Improbable Research, July 20th, 2011.

La naturaleza del tiempo es un concepto fascinante.

Filosometría: la matemática que mide la evolución del pensamiento filosófico

La filosofía se diferencia de la ciencia pura por la falta de rigor cuantitativo. Me ha resultado curioso un artículo que presenta un enfoque cuantitativo para caracterizar y analizar la evolución del pensamiento filosófico. Se seleccionan una serie de atributos que caracterizan el pensamiento filosófico, se puntúan a los filósofos en función de dichos atributos y se estudia la evolución histórica del pensamiento filosófico mediante técnicas estadísticas de análisis multivariante. El análisis de componentes principales demuestra que los 8 atributos seleccionados pueden ser reducidos a solo 2 debido a las fuertes correlaciones entre dichos atributos. Los autores afirman que la hipótesis de que los filósofos tratan de innovar y diferenciarse de los demás no es correcta y que las diferencias entre muchos filósofos son mucho más estrechas de lo que normalmente se piensa. Entre todos los atributos destaca la dialéctica, que según este estudio tiene un papel clave en el desarrollo del pensamiento filosófico. Un primer estudio como este puede ser criticado desde muchos puntos de vista, pero aún así, me parece curioso que se pretenda matematizar la filosofía. ¿Para cuándo se matematizará el arte? El artículo técnico es Renato Fabbri, Osvaldo N. Oliveira Jr, Luciano da Fontoura Costa, “Philosometrics,” ArXiv, 9 Oct 2010.

En la tabla que abre esta entrada aparecen los 8 atributos estudiados: Racionalismo – Empirismo (R-E), Esencia – Existencia (E-E), Monismo – Dualismo (M-D), Teocentrismo – Antropocentrismo (T-A), Holismo – Reduccionismo (H-R), Deductiva – Fenomenología (D-P), Determinismo – Libre Albedrío (D-F), y Naturalismo – Mecanicismo (N-M). Asímismo aparecen la asignación en el intervalo [0,10] de estos atributos a 7 filósofos bien conocidos: Platón, Aristóteles, Descartes, Espinoza, Kant, Nietzche y Deleuze. Por ejemplo, para el atributo R-E, un valor de 0 significa solo R nada E y un valor de 10 solo E nada R. Como Descartes es racionalista se le ha asignado un 1’5 en R-E, mientras que como Espinoza es empirista tiene un 8’0. ¿Tienes reciente tus conocimientos filosóficos? ¿Qué te parece la asignación realizada por los autores?

Boyas oceanográficas, corrientes submarinas y cambio climático

En la película “Buscando a Nemo,” el papá de Nemo utiliza la Corriente del Sur de Australia, acompañado de un grupo de tortugas marinas, para alcanzar Sidney, donde Nemo se encuentra encerrado en una pecera. ¿Cómo se estudian las corrientes submarinas en los océanos? Una boya flotante no se puede colocar una cierta profundidad en el océano y pretender que siempre permanezca a dicha profundidad conforme se mueve en una gran corriente. Se utilizan boyas isobáricas que se mantienen a una presión constante. La profundidad está relacionada con la presión, aproximadamente en el oceáno cada metro de profundidad supone un incremento aproximado de presión de 1 decibar (dbar). En un estudio reciente sobre la Corriente Fía del Labrador (LSW), en el oeste del Atlántico Norte, se han utilizado boyas a 700 dbar (unos 700 m. de profundidad) y 1500 dbar (unos 1500 m.). Las boyas tienen medidores de velocidad, presión, temperatura, etc. Periódicamente ascienden a la superficie del mar y envían la información que han registrado hacia satélites, como el sistema Argos, para luego descender y continuar con su misión.

¿Cuántas boyas se suelen utilizar en un estudio de las corrientes? En reciente estudio de Amy S. Bower, M. Susan Lozier, Stefan F. Gary, Claus W. Böning, “Interior pathways of the North Atlantic meridional overturning circulation,” Nature 459: 243-248, 14 May 2009 , se usaron 76 boyas RAFOS (Range and Fixing of Sound), que fueron colocadas en ristras de 18 durante 4 años sucesivos (2003-2006). La siguiente figura muestra las trayectorias seguidas por 40 de estas boyas en un periodo de 2 años, indicando con colores la temperatura estimada del agua y con un círculo negro su posición final. La pequeña figura insertada indica la trayectoria en línea recta recorrida por cada boya.

Dibujo20090516_Two-year_trajectories_40_acoustically_tracked_RAFOS_floats_released_at_700_1500_m

Los resultados de las medidas se insertan en simuladores por ordenador que simulan el campo de velocidades tridimensional en las corrientes. Resultando en la figura siguiente, que muestra las trayectorias hacia adelante y hacia atrás de las corrientes marinas estudiadas en el océano atlántico. Comentar cómo se interpretan estas figuras (yo preparé simulaciones de figuras parecidas hace años aunque sólo para el Mar de Alborán, entre Andalucía y el Norte de África) nos llevaría lejos. Así que trataré de ir al grano.

Dibujo20090516_Simulated_trajectories_from_FLAME_computed_using_3D_model_velocity_fields_during_15_years

¿Para qué sirven este tipo de estudios de las corrientes en el oceáno? Por ejemplo, para conocer la influencia antropogénica en el clima de la Tierra. El océano es una reserva enorme de energía, calor y dióxido carbónico (absorbe gran parte del dióxido de carbono de origen antropogénico). Su efecto sobre el cambio climático cada día se considera más importante. Recientemente se reunieron en Indonesia líderes políticos y científicos para estudiar en la Conferencia Mundial sobre Océanos. Ver por ejemplo “El papel de océanos en el cambio climático,” AFP, 12 de mayo 2009, o “Inicia Cumbre Mundial de los Océanos en Indonesia,” Emiliano Crespo, Ecosistemas, 11 Mayo 2009 . “Los océanos y el cambio climático.”

Dibujo20090515_climate_science_knowns_unkonwns_caricature_by_marc_robertsEl año 2008 ha sido un año clave en nuestra comprensión del efecto del océano en el cambio climático y del efecto del cambio climático en el océano. Parece claro que la temperatura superficial del oceáno crecerá en el próximo siglo, aunque algunos investigadores creen que no se notará este efecto en la próxima década debido las oscilaciones naturales de su temperatura (como Noel Keenlyside, del Leibniz Institute of Marine Sciences, Alemania, publicado en Nature).

Como ocurre en toda la Ciencia en general, cada vez que sabemos más nos damos cuenta de lo poco que sabemos. Por cada pregunta contestada surgen varias nuevas preguntas por contestar. Lo ilustra muy bien esta caricatura de Marc Roberts publicada en “Nature Reports Climate Change,” 18 December 2008 .

Viñeta 1. “Hola, esta noche trataremos de los avances del Cambio Climático en 2008. Lo qeu sabemos, lo que sabemos que desconocemos y lo que desconocemos que desconocemos.”

Viñeta 2. “Así que, Doctor, centrémonos en lo que desconocemos que desconocemos. ¿Cuáles son y cuántos hay?”

Viñeta 3. “Er… ¡no lo sé!”

Viñeta 4. “¿Y usted se llama experto?”

El cambio climático como ejemplo ideal del socrático: “Sólo sé que no sé nada” (“y me queda mucho por saber,” de Enrique Vilchez).