Si pudiéramos hacernos diminutos como Ant-Man y visitar el mundo cuántico de Marvel, podríamos conocer este reino y comprobar si podemos viajar en el tiempo. No obstante, como esto no es posible, es mejor averiguar qué nos dice la física al respecto.
El reino cuántico, tal y como lo presenta Marvel, guarda cierta similitud con el de la vida real, pero tiene sus diferencias, explicó Saúl Ramos Sánchez, investigador del Instituto de Física de la UNAM.
El universo en el que vivimos es cuántico; desde la época del Big Bang hasta el día de hoy, sigue siendo cuántico. “No necesitamos las partículas Pym que utiliza Ant-Man; en estos momentos vivimos en ese reino”, afirma Ramos Sánchez.
No obstante, las leyes físicas que nos resultan familiares, como la gravedad o el movimiento de una pelota en nuestro planeta, son distintas a las que rigen el comportamiento de las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas.
El misterio de la mecánica cuántica
El mundo cuántico de Ant-Man es tan diminuto que en la realidad sería de una centésima millonésima parte del grosor de un cabello. Para entender parte de su funcionamiento, debemos explicar el principio de incertidumbre de Heisenberg.
Según este principio, sólo es posible determinar la probabilidad de que un átomo esté en un lugar o tenga una cierta velocidad, pero es imposible medir eso con total certeza. Solo podemos conocer la probabilidad.
Si recordamos que nuestro universo también es relativista, el principio de incertidumbre de Heisenberg nos ayuda a entender que la forma en la que hoy vemos algo contiene, probabilísticamente, también propiedades de cómo fue en el pasado y cómo será en el futuro. “Asombrosamente, esto fue confirmado en un experimento reciente, apenas hace unas semanas”, añadió el académico universitario.
Además, recordemos que la mecánica cuántica describe a las partículas como entes con naturaleza dual, es decir, que se pueden comportar como corpúsculos o como ondas que cubren todo el universo al mismo tiempo.
A nivel cuántico, el universo se comporta como una especie de sustancia indefinida, en donde el aquí y ahora es tan efímero como la naturaleza corpuscular y ondulatoria de un átomo, donde no todo está completamente definido.
Ese sería el reino cuántico, y ahí podemos encontrar todas las partículas de las que estamos compuestos. Por ejemplo, los electrones que hay en nuestros átomos se comportan cuánticamente, y dentro del núcleo hay protones y neutrones que son cuánticos; a su vez, dentro de los protones hay quarks, que también tienen comportamiento cuántico.
El tiempo y el espacio
Dentro del universo Marvel se plantea que el tiempo y el espacio no existen en el reino cuántico. En nuestra realidad cuántica, ambos existen y están regidos por reglas sorprendentes para nuestras experiencias cotidianas.
La definición del tiempo es un problema para la ciencia y la filosofía. No obstante, podríamos decir que, para cosas “grandes” como nosotros, el tiempo es una especie de medición de los cambios.
En nuestro planeta, podemos observar cambios al vernos más viejos cada día. Por ejemplo, cuando aparece una arruga o una cana más. Pero para una partícula que no tiene canas ni arrugas, como un electrón o un quark, y que exhibe comportamientos del presente, pasado y futuro, todo al mismo tiempo, ¿qué es realmente el tiempo?
En el microcosmos cuántico, la edad y la posición de una partícula no están bien definidas, porque solo podemos indicarlas probabilísticamente, ya que también el espacio-tiempo está sometido al principio de Heisenberg. Por eso es evidente que podría haber minúsculos puentes entre el presente, el pasado y el futuro, y entre distintos lugares del universo. Pero, ¿qué tan estables podrían ser? Aún no lo sabemos, pero en teoría podrían estar ahí.
La definición de tiempo y espacio que nos resulta familiar se desvanece en el microcosmos cuántico, porque las partículas podrían establecer conexiones entre los distintos puntos del espacio y tiempo que les permitirían moverse hacia un lugar en el pasado o hacia el futuro.
¿Se puede viajar en el tiempo a través de la física cuántica?
Ant-Man es capaz de viajar en el tiempo de una manera interesante y complicada, pero teóricamente plausible. Si una persona pudiera volverse muy diminuta a escala atómica (y este es el verdadero desafío), donde el espacio y el tiempo satisfacen el principio de incertidumbre cuántica, nos encontraríamos con la posibilidad de viajar a través de esos espacios temporales a otra época.
En “Avengers” se plantea este famoso multiverso cuántico, en donde las distintas realidades pueden coexistir al mismo tiempo, y no debemos tocar ninguna de ellas porque, si lo hacemos, podríamos generar distintos futuros o pasados, e incluso destruirlos.
Con un poco de imaginación, las partículas sí podrían realizar esos saltos en el tiempo, ya sea al pasado o al futuro, si es que también existiera el multiverso. Sin embargo, esta última posibilidad parece imposible de comprobar.
¿Qué estudia la física cuántica?
La mecánica cuántica apareció justo cuando comenzaba el siglo XX. En ese entonces, un físico teórico llamado Max Planck trataba de entender la radiación que emiten los cuerpos calientes, y le surgió la idea de que la energía de un átomo solo podía tener múltiplos de un valor mínimo posible.
Por ejemplo, pensemos que la energía se cuenta en “monedas”, y todas las partículas pueden tener una, dos o tres monedas de energía, pero nunca fragmentos de monedas de energía, es decir, la energía es cuántica.
Poco a poco, los científicos notaron que no solo la energía, sino también la velocidad, la cantidad de giro y muchas otras cualidades físicas en el mundo de lo minúsculo tienen esos valores mínimos, de los cuales podemos tener múltiplos de estas cantidades.
Es como si todo el universo estuviera compuesto de pequeños ladrillos (electrones, protones o neutrones) que cargan “monedas” de energía, de velocidad, de giro y de todo lo demás.
Cuando esta cualidad de la naturaleza se comprobó, transformó nuestra comprensión del universo y nos llevó a entender las reglas probabilísticas que rigen en el comportamiento de los átomos y las moléculas.
Con este descubrimiento, pudimos crear el rayo láser, los microchips para computadoras, los teléfonos móviles y la mayoría de la tecnología que usamos para comunicarnos.
A través de la idea de Planck, se logró una comprensión de cómo funciona el reino de lo más pequeño. Y, curiosamente, esa comprensión de lo más pequeño nos llevó a dominar y crear la gigantesca tecnología con la que hoy convivimos todo el tiempo.
Ideas destacadas
- La física cuántica podría permitir viajes en el tiempo si pudiéramos volverse diminutos como Ant-Man.
- El universo cuántico real guarda ciertas similitudes y diferencias con el presentado por Marvel.
- La mecánica cuántica y el principio de incertidumbre de Heisenberg rigen el comportamiento de las partículas subatómicas.
- Nuestro universo es cuántico, y las partículas como electrones, protones y neutrones tienen comportamientos cuánticos.
- El tiempo y el espacio en el mundo cuántico difieren de nuestra experiencia cotidiana y podrían estar conectados de maneras sorprendentes.
- La definición del tiempo y el espacio se desvanece en el microcosmos cuántico, lo que podría permitir viajes en el tiempo teóricamente.
- La mecánica cuántica ha transformado nuestra comprensión del universo y ha impulsado el desarrollo de tecnologías avanzadas.