El mundo cuántico
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Fotógrafo Clemens de Copenhague. Cortesía de Michelle Feynman y Carl Feynman. |
Nosotros los físicos siempre estamos comprobando si hay algún problema con la teoría. Este es el juego, porque si hay algún problema, ¡es interesante! Pero hasta ahora, no hemos encontrado nada equivocado en la teoría de la electrodinámica cuántica. Por lo tanto es, me atrevo a decir, la joya de la física: nuestra posesión más imponente.
– QED: The Strange Theory of Light and Matter, p. 8
Lo que estoy a punto de contarles es lo que explicamos a nuestros estudiantes de física en el tercer o cuarto año de la escuela de posgrado... ¿y piensan ustedes que se lo voy a explicar para que puedan entenderlo? No, no podrán entenderlo. ¿Por qué razón, entonces, voy a fastidiarles con todo eso? ¿Por qué van ustedes a permanecer sentados aquí todo este tiempo, cuando no van a poder entender lo que voy a decirles? Mi tarea es convencerlos de que no se vayan ustedes porque no lo entienden. ¿Saben ustedes?, mis estudiantes de física no lo entienden. Ello se debe a que yo no lo entiendo. Nadie lo entiende.
– QED: The Strange Theory of Light and Matter, p. 9
Los escritores de ciencia ficción que han interpretado mi concepción del positrón como un electrón que viaja hacia atrás en el tiempo no se han dado cuenta de que la teoría es completamente consistente con principios de causalidad, y que en modo alguno implica que podamos viajar hacia atrás en el tiempo.
– Correspondencia con David Paterson (BBC), febrero de 1976
En toda mi vida adulta he intentado destilar lo extraña que es la mecánica cuántica en circunstancias cada vez más simples. He dado muchas conferencias de simplicidad y pureza cada vez mayores.
– Carta al Dr. N. David Mermin, marzo de 1984 (Perfectly Reasonable Deviations from the Beaten Track, p. 368)
Quizá la gravedad es una manera en que la mecánica cuántica falla a grandes distancias.
– Carta al Dr. Victor F. Weisskopf, enero-febrero de 1961
Antes y después no son ideas absolutas; dependen del punto de vista. Es parecido a la pregunta de qué está enfrente y qué está detrás. Si me giro un poquito, puedo cambiar la disposición. Dos cosas pueden parecerle a un hombre que se hallan a la misma distancia, pero a otro que se hallan a distancias diferentes. Asimismo, es verdad que dos acontecimientos que parecen darse al mismo tiempo desde un punto de vista pueden no parecerlo desde otro. Esto nos lleva a la idea de la representación del tiempo como una cuarta dimensión geométrica.
– De las notas para el programa Sobre el tiempo, 1957
Creo realmente que la mecánica cuántica es fundamentalmente correcta, y que todo esto es simplemente dificultad psicológica. Es muy difícil acostumbrarse a ello porque hay mucho de sentido común y de saber popular en esta idea de que cuando no miramos algo, es de esta manera o de esta otra. Y ser capaz de decir: «¡Dios mío!, ¿es que ni siquiera puedes decir que es de esta manera o de esta otra cuando no lo miras? ¡Pero tiene que ser una cosa o la otra!». ¡No, no puedes decirlo, o te meterás en problemas! Dicen que no puede ser tan malo. Tiene que ser que la naturaleza no es así.
– Lección Esalen, «Visión de la realidad desde la mecánica cuántica» (1.ª parte), octubre de 1984
Y ahora llego a la mayor vergüenza de la física teórica. Durante los últimos veinticinco años, bueno, es más que esto, son casi cuarenta años, ha habido teorías de campo, y todavía nadie puede computar exactamente la mayoría de sus consecuencias. Ni siquiera las predicciones de la teoría de campo de Yukawa, por ejemplo, pueden calcularse con exactitud. Podemos calcular aproximadamente en electrodinámica únicamente porque el acoplamiento es pequeño. Hacemos una expansión en serie en la constante de acoplamiento. Cuando no podemos hacer la expansión en serie somos demasiado estúpidos para imaginar cuáles son las consecuencias. Esto es un pecado. Es una de las razones por las que no hacemos muchos avances.
– Conferencia en Caltech sobre partículas, 1973
Uno es presuntuoso si dice: «Vamos a encontrar la partícula fundamental, o las leyes de campo unificado», o «el» cualquier cosa. Si resulta sorprendente, el científico está todavía más encantado. ¿Pensáis que dirá: «¡Oh!, no es lo que yo pensaba, no es la partícula fundamental, no quiero explorarlo?». No, dirá: «¿Qué demonios es entonces?».
– Entrevista en Omni, febrero de 1979
El comportamiento de las cosas a una escala pequeña mediante mecánica cuántica es extraño y maravilloso, y los físicos teóricos siempre han intentado deleitar al público general con las maravillas del mundo pequeño.
– «Teoría y aplicaciones de los circuitos superconductores de Mercereau», octubre de 1964
En la actualidad, los problemas más interesantes, y ciertamente los problemas más prácticos, se encuentran desde luego en la física del estado sólido. Pero alguien dijo que no hay nada tan práctico como una buena teoría, y, definitivamente, ¡la teoría de la electrodinámica cuántica es una buena teoría!
– QED: The Strange Theory of Light and Matter, p. 114
Y lo mejor que podemos hacer es relajarnos y disfrutar de esto: nuestro carácter minúsculo, y la enormidad del resto del universo. Desde luego, si esto les deprime, siempre pueden considerarlo de la otra manera, y pensar lo grandes que somos en comparación con los átomos y las partes de los átomos, y entonces ustedes son un universo enorme para dichos átomos, y digamos que después pueden situarse en medio y gozar de todo de ambas maneras.
– BBC, serie de televisión Qué divertido imaginar, 1983
Podemos pensar en dos cuarks y anticuarks con una salchicha a su alrededor; pero mover la salchicha implica inercia de campo o masa efectiva proporcional a la longitud de la salchicha.
– «La masa varía con la posición», Physics, 230, 1987 (artículos de R. P. Feynman, Archivos del Instituto de Tecnología de California)
Los principios de la física, hasta donde puedo ver, no hablan en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo a átomo. No es un intento de violar ninguna ley; es algo que en principio puede hacerse; pero en la práctica no se ha hecho porque somos demasiado grandes.
– «Hay mucho espacio en el fondo», diciembre de 1959
Es muy importante saber que la luz se comporta como partículas, especialmente para aquellos de vosotros que han ido al instituto, donde probablemente os dijeron algo acerca de que la luz se comporta como ondas. Os estoy diciendo de la manera en que se comporta: como partículas.
– QED: The Strange Theory of Light and Matter, p. 15
Los periódicos decían que hubo una época en la que solo doce hombres entendían la teoría de la relatividad. No creo que existiera nunca dicha época. Pudo haber habido una época en que solo un hombre lo hiciera, porque fue el único tipo que lo captó, antes de escribir su artículo. Pero después que la gente leyera el artículo, muchas personas entendieron la teoría de la relatividad de una forma u otra, ciertamente más de doce. En cambio, pienso que puedo decir sin miedo a equivocarme que nadie entiende la mecánica cuántica.
– The Character of Physical Law, p. 129
La teoría de la electrodinámica cuántica describe la naturaleza como absurda desde el punto de vista del sentido común. Y concuerda completamente con los experimentos. De modo que espero que se acepte a la naturaleza tal como es: absurda.
– QED: The Strange Theory of Light and Matter, p. 10
Nuestro primer experimento para intentar entender el protón como objeto complicado, como un reloj, fue hacer chocar entre sí dos de estos relojes a alta energía y observar qué tipo de engranajes y otras piezas surgían y en qué ángulos. Esta es la típica colisión hadrón-hadrón, e implica dos desconocidos, tanto el blanco como el misil.
– Discurso de aceptación de la Medalla Oersted, 1972
A menudo hemos hecho grandes progresos en física al reconocer que la complejidad de las cosas a un nivel es el resultado del hecho de que estas cosas están compuestas por elementos más simples a otro nivel.
– «Estructura del protón», conferencia de la Medalla Niels Bohr impartida en Copenhague, Dinamarca, octubre de 1973
[Sobre la existencia de cuarks]: Existen, sin embargo, varios argumentos teóricos en contra de esta idea. Dichos argumentos eran tan robustos que al principio parecían conducir a paradojas. Pero, de una en una, aprendimos de qué manera puede ser posible sortear dichas paradojas. Quizá estemos contemplando los primeros atisbos de una teoría realmente dinámica de los hadrones.
– «Estructura del protón», conferencia de la Medalla Niels Bohr impartida en Copenhague, Dinamarca, octubre de 1973
Si los experimentos continúan confirmando la necesidad de cuarks en los protones, entonces esta es la manera en que la teoría se desarrollará aparentemente: cuarks de tres colores, es decir, nueve en total. Y ocho tipos de gluones. Esta parte parece complicada pero es simple desde el punto de vista matemático. Y una fuerza de largo alcance, que parece sencilla pero desde el punto de vista matemático resulta poco natural. Las sugerencias para explicar esta fuerza de largo alcance, como la de Kauffmann, parecen todas un poco incómodas y no tienen la belleza interior que solemos esperar de la verdad. Pero a veces se descubre primero la verdad, y la belleza o «necesidad» de dicha verdad solo se ve posteriormente.
– «Estructura del protón», conferencia de la Medalla Niels Bohr impartida en Copenhague, Dinamarca, octubre de 1973
Además de nuestros ocho gluones y nueve cuarks, quedarían todavía el electrón, el muon, el fotón, el gravitón y dos neutrinos, de modo que todavía dejaremos una nueva proliferación de partículas para que las analice la siguiente generación. ¿Acaso encontrarán que todas están compuestas por elementos todavía más simples a otro nivel?
– «Estructura del protón», conferencia de la Medalla Niels Bohr impartida en Copenhague, Dinamarca, octubre de 1973
El protón y el neutrón son solo dos de cerca de cuatrocientas variedades conocidas de cosas. ¡Esta es una confusión terrible, peor que la química en la época de Mendeléyev por un factor de cuatro o cinco!
– Conferencia sobre partículas en Caltech, 1973
Si las predicciones funcionan, entonces uno puede decir: «Sí, las cosas no están hechas realmente de partones, pero actúan como si estuvieran hechas de partones en este aspecto, y en aquel aspecto, y en aquel otro aspecto». Esto es lo que la realidad es en física, una idea que se ajusta a una clase incluso mayor de experimentos. En la época en que la gente decía que las cosas están compuestas por átomos, había objeciones en el sentido de que se podían obtener los mismos resultados a partir de la termodinámica. Solo las propiedades termodinámicas eran correctas. En este caso particular, a medida que se hacían cada vez más experimentos, la proposición de que las cosas estaban constituidas por átomos resultó ser de una generalidad y corrección mucho mayores que solo la termodinámica.
– Conferencia sobre partículas en Caltech, 1973
Nunca ha habido un modelo satisfactorio de la reflexión de la luz desde superficies delgadas o, después de esto, desde cualquier otro fenómeno. Satisfactorio en su sentido clásico y pasado de moda; se ha de hacer un truco lógico desde la mecánica cuántica con el fin de describir estas cosas.
– Lección Esalen, «Visión de la realidad desde la mecánica cuántica» (2.ª parte), octubre de 1984
El comportamiento de los sistemas subnucleares es tan extraño en comparación con los que el cerebro evolucionó para tratar que el análisis ha de ser muy abstracto: para entender el hielo, hemos de comprender cosas que son muy distintas del hielo.
– Entrevista en Omni, febrero de 1979
Si explicaran que esta es su mejor aproximación pero que muy pocas sirven; en cambio, aprovechan la posibilidad de que puede que no exista ninguna partícula fundamental definitiva, y dicen que deberíamos dejar de trabajar y consideran con gran profundidad: «No has pensado en ello con la suficiente profundidad, deja que primero defina el mundo para ti». Bueno, ¡voy a investigarlo sin definirlo!
– Entrevista en Omni, febrero de 1979
Siempre me he entretenido apretujando la dificultad de la mecánica cuántica en un lugar cada vez más pequeño.
– Conferencia en el MIT, mayo de 1981
La imperfección de nuestra concepción actual de la electrodinámica cuántica no debe cegarnos ante el enorme progreso que se ha hecho.
– «La situación actual en electrodinámica cuántica», Congreso Solvay, 1961
Resulta que a la escala microscópica, todas las leyes de la física son exactamente reversibles; hacia delante en el tiempo, hacia atrás en el tiempo: todo tiene el mismo aspecto. Pero todos estos fenómenos (y hay muchos, desde luego: la vida y los huevos fritos son dos ejemplos) que van en una dirección solo tienen que ser interpretados por la complejidad de las circunstancias, que hay muchísimas partículas que se mezclan.
– «Electrodinámica cuántica: los electrones y sus interacciones», conferencias sir Douglas Robb, Universidad de Auckland, 1979
De modo que de lo que voy a hablar en esta conferencia es de toda la física, realmente: de toda la física que se conoce hasta este momento, más muchas cosas que se suponen. De modo que la conferencia va a ser más extensa incluso que las anteriores porque entonces yo traté de dos partículas, ¡y ahora tengo que habérmelas con dos docenas de partículas!
– «Electrodinámica cuántica: los electrones y sus interacciones», conferencias sir Douglas Robb, Universidad de Auckland, 1979
Es una suerte que tengamos esta visión a gran escala de todo de manera que podamos verlas como cosas en lugar de preocuparnos continuamente acerca de estos pequeños átomos.
– BBC, serie de televisión Qué divertido imaginar, 1983
Cuando hablábamos acerca de los átomos, uno de los problemas que la gente tenía con los átomos era que son muy diminutos y que es muy difícil imaginar la escala. Que el tamaño de lo que son los átomos, comparado con el de una manzana, es la misma escala que el tamaño de la manzana comparado con el de la Tierra. Y esto es algo difícil de aceptar. Hay que considerar estas cosas continuamente, y la gente encuentra que estos números son inconcebibles. ¡Y lo mismo me pasa a mí!
– BBC, serie de televisión Qué divertido imaginar, 1983
[Sobre los átomos]: Ahora, lo que hacemos es sencillamente cambiar nuestra escala. Estamos pensando únicamente en pequeñas bolas; muy a menudo no intentamos pensar exactamente en lo muy pequeñas que son, pues si no acabaríamos algo chiflados.
– BBC, serie de televisión Qué divertido imaginar, 1983
Fue hacia los primeros años de la década de 1900 cuando se descubrió que la luz, en realidad, se comporta como partículas, lo que fue una sorpresa terrible después del gran éxito que había tenido la teoría ondulatoria. Y entonces el problema de intentar ver de qué manera las partículas podían hacer que estos fenómenos de tipo ondulatorio pudieran explicarse tan bien mediante ondas llegó a conocerse como la «dualidad onda-partícula». La luz se comporta como partículas los jueves y como ondas los martes, y esto, desde luego, no es una teoría satisfactoria.
– «Electrodinámica cuántica: ajustes de reflexión y transmisión», conferencias sir Douglas Robb, Universidad de Auckland, 1979
Recuerdo que me impresionó de manera muy evidente la audacia y la novedad de utilizar la mecánica cuántica para describir estas cosas macroscópicas.
– Carta al Dr. Scully, febrero de 1974
Solo con que concediéramos que, a medida que avanzamos, permanecemos inseguros, dejaríamos oportunidades para las alternativas. No nos convertiremos en entusiastas por el hecho, el conocimiento, la verdad absoluta del día, sino que permaneceremos siempre inseguros. Con el fin de hacer progresos, hay que dejar entreabierta la puerta a lo desconocido.
– Simposio Galileo, «Cuál es y cuál debería ser el papel de la cultura científica en la sociedad moderna», septiembre de 1964
Pero lo que es insólito acerca de los buenos científicos es que no están tan seguros de sí mismos como otros suelen estarlo. Pueden vivir con la duda constante, pensar «quizá sea así» y actuar en consecuencia, sabiendo todo el tiempo que solo es «quizá».
– Entrevista en Omni, febrero de 1979
Multiplica la importancia de un problema por tu capacidad de hacer algo acerca del mismo.
– Notas personales
¡El comportamiento de las cosas a la escala pequeña es tan fantástico! ¡Es tan maravillosamente diferente! Tan maravillosamente diferente de cualquier cosa que se comporte a una escala grande.
– BBC, serie de televisión Qué divertido imaginar, 1983
Cuando estas ideas nuevas de la relatividad y la mecánica cuántica se desarrollaron a principios de este siglo, parecían tan extrañas que muchas personas conservadoras esperaban que finalmente se demostraría que estaban equivocadas, pero el último medio siglo de experimentos con energía, alcance y precisión cada vez mayores solo han continuado confirmándolas.
– «Estructura del protón», conferencia de la Medalla Niels Bohr impartida en Copenhague, Dinamarca, octubre de 1973
He intentado explicar que todas las mejoras de la teoría relativista fueron al principio chanchullos más o menos directos y semiempíricos. Sin embargo, cada vez que yo descubría algo, volvía sobre mis pasos y lo comprobaba de muchas maneras, lo comparaba con todos los problemas que se habían hecho previamente en electrodinámica (y posteriormente, en teoría de acoplamiento débil de mesones) para ver si siempre concordaba, etcétera, hasta que estaba absolutamente convencido de la verdad de las diferentes reglas y regulaciones que yo inventaba para simplificar todo el trabajo.
– Nobel Lectures, Physics 1963-1970, Elsevier, Ámsterdam, 1972
Lo que ocurra dentro será lo mismo si esta cosa permanece inmóvil o se mueve a una velocidad constante.
– Registro sonoro de una conferencia sobre relatividad, Laboratorio Douglas de Investigación Avanzada, 1967
Nunca me opuse a lo que otras personas se hubieran opuesto de inmediato, ¿sabe usted? Todos los libros dicen que no podemos usar ondas avanzadas porque ello supondría que los efectos precederían a las causas. Pero cosas como estas nunca me preocuparon. Me importan un comino. Nunca pensé en términos de causa y efecto necesariamente, en nada.
– Entrevista con Charles Weiner, 5 de marzo de 1966, Biblioteca y Archivos de Niels Bohr en el Centro para la Historia de la Física
[Sobre la mecánica cuántica]: No podemos pretender entenderla puesto que ofende todas nuestras ideas de sentido común. Lo mejor que podemos hacer es describir lo que ocurre en matemáticas, en ecuaciones, y esto es muy difícil. Lo que todavía es más complicado es intentar decidir qué significan las ecuaciones. Esta es la cosa más compleja de todas, pero es lo que hace que todo este asunto de la física del núcleo sea tan apasionante. Esta es la razón por la que lo hago. Nadie puede decir de manera honesta que esto conducirá a un conocimiento práctico. No podemos decir que vamos a conseguir una nueva fuente de energía. Lo hacemos porque es lo que somos buenos haciendo y porque es una gran aventura de la imaginación.
– BBC, «Horizonte: la caza del cuark», mayo de 1974
Se solía pensar que los átomos eran pequeños, y que este era el límite de la medida, pero en la actualidad, con los nuevos instrumentos y el nuevo diseño durante todo este tiempo, hemos podido fabricar instrumentos que pueden poner a prueba esta teoría. Ahora las distancias pueden describirse de esta manera: si se hace que el átomo tenga cien kilómetros de lado, entonces lo medimos con una precisión de un centímetro.
– «Electrodinámica cuántica: fotones, corpúsculos de luz», conferencias sir Douglas Robb, Universidad de Auckland, 1979
Realizar estos experimentos con partículas es fácil; es mucho más difícil analizar qué significan los resultados. ¿Qué se podría deducir de una colisión en la que dos coches mini chocaran frontalmente a gran velocidad y produjeran un Rolls Royce... o dos Rolls Royce que chocaran para producir una motocicleta?
– BBC, «Horizonte: la caza del cuark», mayo de 1974