A pesar de sus ilustraciones en general vagamente inspiradas en la ciencia, Ant-Man y la Avispa también expone dos verdades interesantes sobre la teoría cuántica.

Ant-Man y la avispa es una película entretenida y muy divertida, incluso con su libertad artística, fuerza su precisión científica. Sin embargo,  sorprendentemente, hay algunas lecciones de física que se pueden aprender de ella, en particular con respecto a las extrañas leyes de la teoría cuántica. El film lo logra separando claramente las cosas pequeñas de las cosas realmente pequeñas.

A medida que observamos el mundo que nos rodea, entendemos intuitivamente que existe una relación causal entre acción y resultado, por lo tanto podemos predecir o dirigir lo que sucederá a continuación. Por ejemplo, si alguien nos lanza una pelota (acción), podemos predecir hacia dónde irá la pelota (resultado) y atraparla. Del mismo modo, cuando los jugadores de baloncesto lanzan al aro, saben exactamente qué fuerza y dirección necesitan dar al balón para que el mismo entre en el cesto. En realidad, es posible construir una máquina que siempre emboque el balón en el cesto: si ejerce la fuerza apropiada sobre el balón en la dirección correcta y todas las demás condiciones siguen siendo las mismas, nunca fallaría.

En términos más científicos, podemos decir que las condiciones iniciales de una pelota (es decir, velocidad y dirección en el momento en que se lanza, junto con las condiciones ambientales) nos permiten predecir exactamente a dónde irá. Esta perspectiva, en la que conocer las condiciones iniciales nos permite predecir el resultado final, se llama determinismo, es decir, el pasado determina por completo el futuro. Las leyes clásicas de la física fueron formuladas de acuerdo con este enfoque, desde los días de Newton hasta principios del siglo XX.

La física de las cosas pequeñas

Todo esto es válido para las cosas que podemos ver y percibir directamente con nuestros sentidos. Pero ¿qué sucede cuando observamos cosas mucho más pequeñas?

La primera lección científica que se debe aprender de Ant-Man and la avispa es que a escalas muy pequeñas, las leyes de la realidad cambian. Mientras Ant-Man esté trabajando a una escala que todavía podamos ver y percibir, reduciéndose al tamaño de una hormiga, por ejemplo, las leyes o la realidad tal como las conocemos se siguen manteniendo. Incluso a este tamaño se puede hacer una predicción (intuitivamente) acerca de dónde golpeará un cuchillo dirigido a él a cierta velocidad y dirección y así evitarlo. Sin embargo, cuando el personaje se reduce aún más, al tamaño de las partículas más fundamentales, la película demuestra visualmente, de manera bastante correcta, que las leyes de la naturaleza cambian radicalmente.  

Primero, debemos entender lo que significa "pequeño". Los bloques de construcción de la materia se llaman átomos, los cuales tienen un tamaño de no más de una diez mil millonésima parte de un metro. Esto es un millón de veces más pequeño que un tamaño que se puede observar a simple vista. Lo magnífico es que cuando examinamos átomos individuales o pequeños grupos de átomos conectados (moléculas), así como partículas aún más pequeñas, nuestra comprensión del mundo cambia completamente. Las leyes que se aplican a estas pequeñas partículas son muy distintas a las del mundo con el que estamos familiarizados. El sistema de reglas que describe objetos pequeños es la teoría cuántica..

¿Cuáles son las leyes de la física del mundo pequeño? Parece que, en contraste con el balón, por ejemplo, incluso si conocemos las condiciones iniciales de un átomo dado, aún no podemos saber con certeza adónde irá en el futuro. Solo podemos saber que hay una cierta probabilidad de que llegue a un lugar y una probabilidad diferente de que llegue a otro.

Esta es una diferencia importante y profunda entre la física cuántica y la física clásica. La teoría cuántica describe con precisión cómo calcular la probabilidad de que un átomo vaya a un punto dado, pero no puede determinar cuál será el resultado real. La situación se vuelve aún más extraña: no solo no sabemos con certeza adónde irá el átomo si no lo medimos (es decir, no comprobamos dónde está) sino que sin esta comprobación, el átomo está en todos los lugares posibles a la vez. Suena extraño ¿cierto? sin embargo, muchos experimentos realizados hasta la fecha corroboran las predicciones de la teoría cuántica y éstas han resultado ser increíblemente precisas en todos ellos.

קוביות ומשוואת מכניקת קוואנטים | Science Photo Library
La teoría cuántica describe las probabilidades, pero no puede determinar qué sucederá eventualmente | Science Photo Library

Se adapta como un guante a un Ant-Man

Otro fenómeno cuántico que los creadores de la película lograron representar con precisión aproximada fue la conexión que crearon entre Ant-Man y la madre de "la avispa", que también estaba atrapada en la realidad cuántica. Esta relación se construyó de manera que no bien algo le ocurría a ella, también afectaba a Ant-Man. Esta es una demostración artística de un concepto llamado "entrelazamiento cuántico", que fue demostrado en muchos experimentos sobre las partículas diminutas a las que se aplica la teoría cuántica.

El entrelazamiento cuántico es una situación en la que dos objetos pequeños, tales como átomos, están conectados entre sí de tal manera que si conocemos el estado de uno, sabremos inmediatamente el estado del otro. Esto se puede comparar con un par de guantes: Si le diéramos cada guante a una persona diferente, el que recibió el guante izquierdo sabría de inmediato que la otra persona tiene el guante derecho

En el mundo cuántico, dos objetos pueden estar conectados de modo que el conocimiento sobre uno nos diga inmediatamente algo sobre el otro. Esto puede sonar trivial, hasta que uno se da cuenta, una vez más, que una partícula cuántica no tiene propiedades definidas hasta que es medida. Debido a ello, medir una partícula entrelazada puede afectar inmediatamente a su contraparte, incluso si está muy lejos y sin transmitir ninguna información entre las dos, ni tiempo para transmitir dicha información

Este resultado, demostrado en numerosos experimentos parecía tan absurdo que en el famoso artículo de 1935 de Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, ¡los autores afirmaban que la teoría cuántica debería actualizarse para no permitir tales fenómenos! En la práctica, lo que finalmente se actualizó no fue la teoría, sino la forma en que comprendemos la realidad.

Una de las preguntas más fascinantes de la física, que aún no sabemos por completo cómo responder, es cuándo y cómo tiene lugar la transición entre el mundo cuántico y el mundo con el que estamos familiarizados (la física clásica). Es cierto que la física cuántica solo describe objetos muy pequeños, pero si cualquier objeto grande en realidad está constituido por átomos y moléculas. ¿Cómo es que combinar suficientes de ellos hace que el mundo se comporte de acuerdo con reglas más "razonables" de causa y efecto? Por ejemplo, ¿cómo es que una pelota de baloncesto, construida con billones de átomos, a cada uno de los cuales se aplica la física cuántica, se comporta de una manera que la física clásica sabe cómo describir?

La respuesta más probable es que la realidad "en grande" sea la reacción promedio de todos los pequeños fenómenos cuánticos. Parece que uno realmente necesita ser Ant-Man para lidiar con todas las reglas extrañas de las cosas realmente pequeñas.

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