NOTAS DEL AUTORVoy a contaros, amigos mos, un cuento cuntico. No quiero con l asustaros; sabedor de que la simple mencin de las palabras mecnica y cuntica despiertan casi siempre en el lector o en el oyente si soy sincero, tambin en m mismo una sensacin instintiva de rechazo hacia lo desconocido por percibirlo farragoso, ininteligible o inescrutable. Nada ms lejos de mi intencin que suscitar en vosotros tal sensacin de desamparo. En efecto, el mundo cuntico es acreedor de los tres calificativos anteriores y de otros muchos, acuados a partir de impresiones parecidas; pero es tambin un universo lleno de rara simplicidad, de sentido comn que en ocasiones se opone paradjicamente a los sentidos fsicos, de hermosura matemtica, de simetra adaptada a la imperfeccin de la realidad. Me comprometo desde el principio a no usar en este libro ninguno de los ladrillos matemticos que componen el edificio cuntico. El que desee, eso s, contemplar la belleza sutil de algunas de las ecuaciones que forman sus cimientos podr hacerlo en los cuadros auxiliares que acompaan al texto; pero que no son en modo alguno indispensables para la comprensin, sino un complemento para el que quiera llegar ms lejos.

Y mi cuento empieza en m mismo, un ser humano como cualquiera de los que habitan el planeta tierra; un ser, entonces, con inteligencia, imaginacin, sensaciones, intuicin y fantasa. Y en la fantasa de mi cuento puedo inventar en un instante un amigo invisible con el que hablar y compartir pensamientos; una partcula elemental que, aprovechando sus propiedades de ente cuntico, pueda explicar desde dentro el extrao mundo en el que vive. Electroncio, ese amigo invisible, es un tipo extrao con doble personalidad; vertiginoso, tiene cierto encantador espn; anda en su onda y se manifiesta por impulsos; es ambiguo e indeterminado hasta que lo conoces bien y se hace previsible, pero no del todo; tiene una vida social intensa porque le gusta interactuar, crear puentes de enlace, intercambiar energas Por eso s que os caer bien desde el primer momento. Aunque hay quien dice que es un ente negativo, eso os aseguro que es algo arbitrario que carece de fundamento. l me acompaar desde ahora permitindome as contaros cmo han transcurrido las cosas desde los albores de la historia hasta nuestro presente; presente en el que multitud de fenmenos nicamente esta teora perturbadora y misteriosa es capaz de explicar. Fenmenos que nos acompaan adonde quiera que vamos, que forman parte de nuestra vida diaria, que nos son indispensables y en cuyos fundamentos no reparamos nunca porque, realmente, no nos hace ninguna falta. Pero no nos precipitemos y, antes de viajar hacia el pasado, pongamos en claro algunos conceptos.Cuantizar es cuantificar; es contar, expresado en un cultismo del que es tan devota la erudicin cientfica. Y el hecho simple de contar lleva inherentes los calificativos mensurable y finito. El que podamos medir una magnitud implica la existencia de una unidad arbitraria de medida a la que atenernos e implica tambin que hemos de terminar antes o despus la cuenta. La cuantizacin es un hecho esencial a la naturaleza humana cuyo cerebro se rige por el nmero. Desde el principio de los tiempos el hombre ha necesitado cuantificar cuanto le rodea.

Qu es lo que hemos de cuantizar? sta sera una pregunta elemental para arrancar cualquier deliberacin; y su contestacin es bastante sencilla. La ciencia afirma sin lugar a dudas que el universo est formado por dos unidades sustancialmente diferentes: la materia y la energa. Ellas, o ms exactamente sus propiedades medibles, que se denominan magnitudes, son los elementos susceptibles de cuantizacin.

La esencia de la cuantizacin, la caracterstica que la diferencia de la simple medicin, es la existencia de entes discretos. La cuantizacin va emparejada con la discontinuidad. Esta identidad es lo que confiere singularidad a la palabra distinguindola entonces del mero hecho de contar. El propio lenguaje manifiesta esa ansia cuantizadora dividiendo los nombres en contables y no contables y para estos ltimos reserva mecanismos que permiten dividirlos en paquetes, bolsas, vasos, por los que se accede a la contabilidad discreta de lo incontable: azcar: un terrn de azcar, agua: un vaso de agua

El ttulo de la obra que comenzis a leer encierra cierta irona. La Cuntica es un cuento? Yo dira ms bien que la Cuntica es como un cuento infantil para fsicos, qumicos y matemticos. Alguna vez habis analizado el contenido de un cuento infantil?; la caperucita roja o el gato con botas, por ejemplo. Hace falta ser un nio para crerselo. Y por qu un nio lo cree? Porque carece de prejuicios, tiene la mentalidad abierta, est dispuesto a aceptar otras realidades, ve las cosas con la imaginacin y no con los sentidos o la lgica, quiere creer Estas raras cualidades son ajenas a los adultos, a los que nos vence la racionalidad basada en lo que vemos u omos; en la aceptacin de lo conveniente, de lo convencional, de lo evidente. Por eso no comprendemos la Mecnica Cuntica: carece de lgica clsica, es incmoda, est llena de afirmaciones extraas muy difciles de aceptar aun queriendo. Nos habla de partculas con propiedades de ondas y de ondas con propiedades de partculas; de cosas que son reales cuando hay un observador que las vea y mientras tanto son difusas, definindose en funcin de probabilidades de ser o no ser, de estar o no estar en un determinado lugar o tiempo. Nos habla tambin de la imposibilidad de medir una propiedad de manera exacta, de energas fantasma, de efectos tnel, de antimateria, de entrelazamiento de partculas, de transmisin instantnea de informacin Todo cuanto he citado suena a cuento difcil de creer incluso para los mismos fsicos que llenan folios y folios con abigarradas frmulas o utilizan la supercomputacin para resolver problemas que a un humano le llevaran toda una vida de clculos. Hay, sin embargo, una profunda diferencia entre un cuento infantil y el cuento cuntico que estis empezando. Las predicciones del cuento infantil se quedan dentro del propio cuento: son una mentira completa. No hay lobos ni gatos que hablan, ni abuelitas que salen de la barriga, ni ogros, ni Sin embargo, las predicciones de la Cuntica se cumplen hasta el punto de que podemos afirmar que no existe por el momento una teora mejor. Los resultados que prev coinciden de manera sorprendente, aplastante, con los resultados experimentales de la Fsica y eso calla la boca a cuantos quisieran abrirla para reclamar la vuelta a un mundo ms asequible y tranquilizador.

La Filosofa que encierra el mundo de mi amigo invisible hace sudar al ms sesudo cientfico que intente interpretarla: nada es lo que parece, ms que ser puede que sea, Dios juega a los dados y a veces hace trampas o los tira donde no los vemos. Aunque la Filosofa Cuntica no preocupa la mayor parte del tiempo a los fsicos tericos, entretenidos como estn en desarrollar su estructura matemtica buscando que las predicciones tericas coincidan con las experimentales; bien puede decirse que representa la parte ms escabrosa, polmica e irresoluble del edificio cuntico.

La Teora Cuntica no es la panacea de todas las explicaciones: no lo justifica todo, no lo resuelve todo; pero hoy por hoy, y hasta que se demuestre lo contrario, es la teora ms completa, la que mejor funciona, la que mejor explica, la que mejor resuelve, la que predice mejor Aunque nos cueste aceptarlo; aunque no queramos creernos el cuento, lo cierto es que el cuento cuntico es ms verdico de lo que parece y nos desvela misterios que ninguna otra teora es capaz de interpretar.

Os pedir disculpas, antes incluso de empezar, por intentar poner en palabras un mundo que se resiste a explicaciones. Esas palabras me llevarn a veces a presentar los fenmenos cunticos a travs de ejemplos simples, utilizando el sentido del humor de mi amigo diminuto, para suavizar conceptos escabrosos y de muy mala digestin. Lo hago en primer lugar, creedme, para ayudarme a m mismo a procesarlos dentro de mi propio estmago para que no me produzcan un incmodo empacho. No quiero engaaros. Si en algn momento os encontris relajados teniendo la sensacin de que comprendis la Mecnica Cuntica os ser sincero, entonces preocupaos porque no estis comprendiendo nada. La teora es enredosa, molesta, a veces surrealista y os estar azotando continuamente; sacudiendo vuestra inteligencia con preguntas de muy difciles respuestas. Para llegar a vislumbrarlas de lejos hay que esforzarse; que renunciar a posiciones que nos vienen reforzadas desde la infancia; que resignarse, a veces, insultados por la excelente interpretacin que la teora hace de los experimentos. En muchas ocasiones pensaris que lo que estis leyendo no puede ser verdad. Entonces preguntaos. Estaban equivocadas las mentes ms preclaras de todo un siglo? Miles de cientficos han desarrollado, interpretado y aplicado estas ideas durante casi cien aos. Se han gastado millones en construir aceleradores de partculas, laboratorios de ltima generacin, superordenadores; todo en aras de reforzar el edificio de una ciencia que se sostiene sobre los pilares cunticos. Si estos se caen todo se precipitara y nos devolvera a finales del siglo XIX. La respuesta a la pregunta es no. No pueden estar equivocados, Que la Fsica Cuntica no es la ciencia del todo, no lo explica todo, ya lo hemos dicho. Puede que en unos aos ideas nuevas la absorban o la modifiquen, le den una nueva interpretacin o la desmonten en piezas para volver a montarla de otra manera. Pero hoy por hoy es lo mejor que tenemos para explicar el mundo de lo muy pequeo, tanto, tanto que ni siquiera podemos imaginarlo. Tan importante es su insignificancia, sin embargo, que sostiene todo lo que nos rodea con nosotros dentro: el universo entero.

Este libro se compone de siete partes:

La primera: las cuentas de los antiguos, que abarca la Antigedad, la Edad Media y el Renacimiento, supone el primer acercamiento del hombre a la explicacin racional del mundo fsico, En ella se hace nfasis en el irregular discurrir de los planteamientos atomistas as como en las distintas explicaciones sobre la naturaleza y el mecanismo de propagacin de la luz.

La segunda: naturaleza de la luz y pruebas del tomo, comprende los siglos XVI al XIX, marcados por el determinismo newtoniano y las controversias suscitadas por la naturaleza de la luz debatindose entre la Teora Corpuscular y la Ondulatoria. Tambin incluye las primeras pruebas cientficas de la existencia del tomo y cmo este se ve integrado en los primeros modelos fsicos como elemento esencial.

Electricidad, magnetismo y luz, la tercera parte, engloba los hallazgos de finales del siglo XIX y principios XX que conducirn a la formulacin de la Teora Electromagntica. Esta, como veremos, representar el germen del descubrimiento de la funcin de onda cuntica.

Materia versus energa constituye la cuarta parte y en ella descubriremos a Einstein, el ltimo fsico clsico, y a Planck, el primer fsico cuntico; y cmo entre los dos, sin haberlo pretendido, con sus fotones (sus cuantos), trazarn el camino hacia las ondas de materia.

La quinta parte: la esencia de la Mecnica Cuntica, nos muestra el nacimiento y evolucin inicial de esta teora en los aos veinte del siglo pasado para despus desplegarse por los grandes avances desde la segunda mitad del siglo hasta nuestros das. En ella son palpables los enormes esfuerzos de los cientficos en busca de una teora final.

La sexta: Filosofa Cuntica, reflexiona sobre los significados de los planteamientos cunticos y las implicaciones filosficas, racionales e incluso morales que conducen a la existencia de multitud de interpretaciones de la teora; desde la ms aceptada actualmente por la comunidad cientfica: la Interpretacin de Copenhague, hasta la Hiptesis de los Multiuniversos, la Teora M, la Supergravedad e incluso otras visiones ms esotricas.

En la sptima: para qu sirve la Mecnica Cuntica?, intentar mostrar cmo la tecnologa actual: las telecomunicaciones, la medicina, la obtencin de energa utilizan en la prctica conceptos cunticos a travs de los cuales encuentran su fundamento. Tambin se vislumbran esperanzadoras perspectivas de futuro para la criptografa, la transmisin de informacin, la informtica y otras an por descubrir.

Termina el libro con unas breves reflexiones finales.

La empresa de planificar, estructurar y escribir esta obra discurre paralela a la aventura de la bsqueda de informacin, de mil y una lecturas, de reflexiones cien veces construidas y reconstruidas en aras de hacer comprensible a los dems aquello a lo que uno mismo ha accedido, intentando que esa compresin sea lo ms amena y atractiva posible. Es ahora el momento del reconocimiento a la labor de los miles de nombres ilustres a algunos de ellos se les pone rostro en este libro que han sido y son constructores de la ciencia y tambin a aquellos divulgadores y traductores que la hacen accesible y presentable a todos los que deseamos hacer el intento de comprenderla. De la extensa bibliografa quisiera recomendar especialmente algunas obras por su excelente factura y calidad didctica: Ciencia y Filosofa de la Antigedad de Benjamn Farrington (1891-1974), historiador irlands estudioso de la evolucin del pensamiento cientfico en el mundo clsico. El cdigo del universo de Heinz R. Pagels (1939-1988), fsico y divulgador estadounidense que en esta obra hace una magistral exposicin del mundo cuntico al alcance de cualquier lector interesado en el tema. Existen tambin excelentes pginas web y blogs, entre los que recomiendo www.eltamiz.com que contiene explicaciones sumamente didcticas y muy divertidas. Para los interesados en Filosofa de la ciencia destaco: El cntico de la Cuntica. Existe el mundo?, del periodista cientfico francs Sven Ortoli y del fsico tambin francs Jean-Marie Pharabod; tambin Fsica Cuntica: ilusin o realidad?, de Alastair I.M. Rae. En ambos se estudian las controvertidas implicaciones e interpretaciones filosficas del mundo cuntico ms all de las Matemticas que lo construyen llevando al lector a los lmites entre la ciencia y la creencia.

Deseo expresar mi agradecimiento a los profesores de Fsica Aplicada de la U. de Vigo Enrique Carballo Gonzlez y Luis Fernando Roman Martnez. Tambin a Fernando Martnez Menchn por el diseo de Electroncio, nuestro mueco cuntico, y a Luis Garca Marcos por las fotografas. A Creative Commons Espaa por su asesoramiento con respecto a las imgenes. Mi gratitud se hace extensiva a los amigos han contribuido a hacer esta obra ms amena y comprensible merced a sus consejos y recomendaciones. Frase mtica de Stephen Hawking.