Por S. Xambó (Catedrático de la Universitat Politècnica de Catalunya)
 
David David Jou Mirabent (Sitges, 1953) es Catedrático de Física de la Materia Condensada en la Universitat Autónoma de Barcelona. Su especialidad científica es la termodinámica de los procesos irreversibles [1], pero es también autor de una prolífica obra poética y ensayística [2] en la que se reflejan sus polifacéticos intereses intelectuales. El centro de este Eco es, hasta donde llega la información de que dispongo, su último libro de ensayos.

La incontable cantidad de libros y artículos sobre física cuántica se puede dividir, en primera aproximación, en tres categorías: textos para investigación y estudios profesionales [3], textos introductorios destinados a un público relativamente amplio del que se supone un cierto conocimiento matemático [4] y textos de divulgación que generalmente evitan el uso de formalismos matemáticos [5] (el libro que estamos comentando, y también un buen número de los que cita en su bibliografía, están en esta categoría). Ante tal abundancia, cabe preguntarse qué aporta esta «introducción al mundo cuántico». Nuestra respuesta no puede ser más breve: el amplio abanico de las cuestiones tratadas, que hace cumplido honor al ambicioso subtítulo, y la forma de presentarlas e interrelacionarlas, pueden inspirar a muchos, y especialmente a los matemáticos, a interesarse, si todavía no lo están, por este apasionante «mundo».

Es una creencia errónea la de suponer que la física cuántica es una complicada y sutil elaboración erigida sobre la física clásica (a menudo aludida con términos como «cuantización»). Esta percepción está basada en la propensión a buscar intuiciones clásicas en la extraña fenomenología cuántica, intuiciones para las cuales nuestros sentidos y nuestras capacidades de visualización resultan, por razones evolutivas, totalmente inadecuados. Esta propensión nos parece perniciosa.

En general, porque mira en la dirección equivocada, ya que es la física clásica la que debe emerger como un límite de la física cuántica [6]. Y en particular, para los matemáticos, porque tiende a no subrayar que las estructuras matemáticas en que se basan las teorías cuánticas son lineales y por consiguiente más simples que las usadas en las presentaciones clásicas de la mecánica o de la teoría de campos.

Es más, son las mismas matemáticas las que suministran una nueva especie de intuición que a la postre resulta más fiable y productiva que la intuición ordinaria. Un ejemplo muy elocuente de este punto de vista es la teoría cuántica del espín (de un electrón, pongamos por caso), un simple sistema cuyo comportamiento encierra una parte importante de los misterios cuánticos. En este caso el tratamiento matemático se puede derivar sin grandes dificultades a partir de la estructura de la esfera de Riemann (o, para muchos físicos, esfera de Bloch). Algo parecido ocurre con el fenómeno del entrelazamiento, el más característico y significativo de la «extrañeza» cuántica, pero cuya traducción en términos de álgebra lineal (para el caso, por ejemplo, de diversos espines) resulta familiar desde el segundo año de un grado en matemáticas. Parte de la dificultad para potenciar la visibilidad a las matemáticas como fundamento de la teoría, y de la subsiguiente intuición, radica en que el cuerpo de escalares es, sin alternativa posible, el de los números complejos, un hecho que para algunos puede resultar un poco adverso.

David Jou

Volviendo al libro de Jou, en su introducción leemos: «La física cuántica nace como un intento particular por comprender la naturaleza profunda de la luz y desemboca en una visión nueva y general de nuestra relación con el mundo físico y en una perplejidad sobre la entidad básica del mundo. He procurado que refleje la enorme eficacia práctica de la física cuántica, su incidencia en muchos de los dispositivos que rodean nuestras vidas cotidianas, su impacto multimillonario en las economías avanzadas, su dinamismo avasallador en la apertura de nuevos horizontes tecnológicos, y también sus sorpresas conceptuales, sus paradojas sobre la realidad, sus problemas abiertos, e incluso aquello que tiene de gloria y aventura de la creatividad humana» (énfasis mío).

A pesar de catalogarlo como libro de divulgación, sin duda es una obra para leer y releer, ya que las innumerables ideas y matizaciones que contiene difícilmente pueden resultar asimiladas con una única pasada. Facilidades no faltan: su estilo es ameno y preciso; los veinte capítulos, y las secciones de cada capítulo, son en gran medida independientes; contiene un cuidadoso glosario de sesenta términos básicos (17 páginas); las cinco ideas fundamentales de cada una de las dos partes (diez capítulos cada parte) se realzan explícitamente al principio, y también, conjuntamente, al final del libro (aumentadas con cinco ideas adicionales); los aspectos históricos esenciales se tratan de manera concisa, pero muy efectiva; no rehúye la reflexión sobre aspectos limítrofes con el quehacer científico, pero que suelen producir más resonancias en los media; y como muestra de la vena poética del autor, seis versos del poema «Dualidad onda-corpúsculo» recogido en la página 261 (extraído del libro Las escrituras del Universo, D. Jou, 2005):

Ah, ¡qué extraño, qué rico, el mundo,
antes de la pregunta y de la lógica,
antes de la medida y el instrumento,
antes de colapsarse en una sola
presencia definida, antes de ser
respuesta a una pregunta limitada!

En relación a las «semillas cuánticas de las galaxias» (páginas 250-254), en las que se describe la importante evidencia proporcionada por los satélites COBE (1992) y WMAP (2002) a favor del «modelo cosmológico inflacionario» de Alan Guth (1981), tiene interés mencionar la noticia difundida hace pocos días y que va mucho más allá en la misma dirección: se trata de la detección [7] por un equipo liderado por John M. Kovac de una característica distorsión de la polarización de la radiación de fondo del Universo predicha por dicho modelo en base a las ondas gravi-tacionales originadas en el hipotético proceso inflacionario (v. ilustración más abajo). Un tema de pura gravedad cuántica, que aporta «luz» (de gravitones en lugar de fotones) al opaco Universo primigenio y que sin duda inspirará a David Jou como científico y como poeta. Lo mismo que lo harán desarrollos en computación cuántica [8] ocurridos desde la publicación del libro.


Distorsión rotacional de la polarización de la radiación cósmica de fondo según observaciones realizadas desde el Polo Sur por el equipo BICEP2 dirigido por J. M. Kovac

Referencias:
[1] Extended irreversible thermodynamics, Springer, 1993, 2001 (con J. Casas-Vázquez y G. Lebon). Física de las ciencias de la vida, Mc Graw-Hill, 1994 (con J. E. Llebot y C. Pérez-Gacía).
[2] Vide David Jou (Wikipedia) y Entrevista (La 2, 11/11/2013).
[3] P. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (OUP, 1967, 4ª edición revisada). S. Weinberg, Lectures on Quantum Mechanics y The Quantum Theory of Fields I, II, III (CUP, 2013 y 1995, 1998, 2000).
[4] L. Susskind, A. Friedman, Quantum Mechanics The Theoretical Minimum (Allen Lane, 2014). B. S. Chandrasekhar, Why Things Are the Way They Are (CUP, 1998). T. Hey, P. Walters, The Quantum Universe (CUP, 1987). J. Bub, Interpreting the Quantum World (CUP, 1997).
[5] L. M. Lederman, D. N. Schramm, From Quarks to the Cosmos. Tools of Discovery (Scientific American Library, 1985). J. Gribbin, The Universe. A Biography (Penguin Books, 2006). S. Carroll, From Eternity to Here. The Quest for the Ultimate Theory of Time (Dutton, 2010).
[6] E. Joos, H. D. Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, J. Kupsch, I.-O. Stamatescu, Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory (Springer, 2ª edición, 2003). R. P. Feynman, QED. The Strange Theory of Light and Matter (Princeton University Press, 1985).
[7] INFLATION and the origin of the Universe(s). Artículo en Nature.
[8] R. H. Warren, Numerical Experiments on the Commercial Quantum Computer. Notices AMS, 60.11. V. t. Wikipedia, Quantum computer.