La mecánica cuántica es a la vez la teoría más poderosa que los físicos hayan ideado jamás y la más desconcertante. Por un lado, innumerables experimentos han confirmado sus predicciones; la teoría sustenta la tecnología moderna y habilita los dispositivos electrónicos que utilizamos todos los días. Por otro lado, la mecánica cuántica describe una realidad subyacente que está totalmente en desacuerdo con el mundo que percibimos. En el reino cuántico, una sola partícula existe en muchos lugares a la vez, al menos mientras nadie la mira. La teoría también permite una conexión inexplicable: un par de átomos, sin importar cuán separados estén, pueden “entrelazarse”, de modo que cualquier cosa que le suceda a un átomo afecte instantáneamente al otro. Albert Einstein llamó al fenómeno “acción espeluznante a distancia”.
Estas paradojas han definido (o plagado) la teoría desde sus inicios hace más de un siglo. Hasta el día de hoy, los físicos todavía no se ponen de acuerdo sobre lo que nos dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad. ¿Existen múltiples universos? ¿Las cosas surgen sólo cuando se las observa? ¿Es la conciencia de algún modo central para las leyes de la física? ¿Y si todos estos misterios se hubieran podido resolver justo en el nacimiento de la mecánica cuántica?
. Ese es el caso que plantea el físico Antony Valentini, físico del Imperial College de Londres, en su nuevo libro Más allá del cuántico: una búsqueda del origen y el significado oculto de la mecánica cuántica (Oxford University Press, 2026).
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Valentini sostiene que Louis de Broglie, físico francés y premio Nobel, desarrolló un marco para la mecánica cuántica que eliminó sus paradojas hace unos 100 años. En la teoría de las ondas piloto, como se conoce la creación de De Broglie, las partículas son guiadas por ondas acompañantes. Las partículas mismas están siempre en una posición y sólo en una posición; es la onda piloto espacialmente extendida la que crea la impresión de que una partícula está aquí y allá al mismo tiempo. No es necesario que un observador haga aparecer esa partícula. Aunque la conjetura de De Broglie en 1924 sobre la naturaleza ondulatoria de la materia fue rápidamente confirmada mediante experimentos y se convirtió en parte integral de la teoría cuántica, la comunidad física descartó o tergiversó las ideas más amplias de las que derivó sus ideas clave.
Valentini ha pasado toda su carrera defendiendo y ampliando las opiniones de De Broglie. Recientemente habló con Scientific American sobre su camino solitario y por qué De Broglie podría haber tenido razón.
[An edited transcript of the interview follows.]
En la historia de la ciencia, ¿ha habido alguna vez otra situación como ésta, en la que haya opiniones tan tremendamente divergentes sobre lo que significa una teoría?
No estoy seguro de que lo haya hecho. Si regresas a la época de [Isaac] Newton, pensaba que el espacio estaba vacío y que había una acción gravitacional directa a distancia. Y en el continente estaban los cartesianos. [followers of mathematician and philosopher René Descartes]quien pensó: “Oh, no, el espacio está lleno de este medio material y eso explica la atracción gravitacional”. Pero [the debate] no duró tanto. Ciertamente, en el caso cuántico, la gran variedad de interpretaciones que dicen cosas tan completamente diferentes sobre el mundo, creo que es bastante seguro apostar que no existe nada análogo en la historia de la ciencia.
Una de las cosas más sorprendentes de la física moderna es la marcada división entre los mundos macroscópico y cuántico, cada uno de los cuales parece estar gobernado por leyes físicas completamente diferentes. Usted compara esto con la forma en que los astrónomos medievales dividieron el cosmos en regiones terrestres y celestiales.
Creo que es un paralelo útil y válido, esta idea de que había un reino celestial que no podíamos entender; cualquier cosa por encima de la luna y más allá era eterna e inmutable, completamente diferente del mundo sublunar, que estaba hecho de materia ordinaria e imperfecta que siempre estaba cambiando. Es una distinción que se remonta a Aristóteles. El paralelo con la mecánica cuántica es extraordinario: el sistema cuántico es algo que nuestra mente no puede entender. Sólo podemos entender el macroscópico.
El físico austriaco Erwin Schrödinger desarrolló la ecuación de onda de la teoría cuántica, que describe los sistemas cuánticos como ondas que evolucionan con el tiempo. ¿Qué papel jugó esta ecuación en el llamado problema de medición: si una partícula existe en diferentes lugares a la vez, por qué las mediciones encuentran una partícula determinada en un solo lugar?
Schrödinger creó el problema de la medición eliminando las partículas de la teoría de De Broglie. Matemáticamente, un [quantum wave] es una superposición de muchas posiciones diferentes: una partícula puede estar aquí y aquí y aquí; puede estar en cualquier lugar. Puedes tener una superposición de un gato vivo y un gato muerto, o una superposición de diferentes energías. Todos son simplemente variaciones diferentes del mismo tema. La ecuación de onda contiene todas las posiciones posibles. ¿Cómo puedes entonces explicar que veamos este pequeño objeto puntiagudo si la única realidad es una onda extendida?
Y este enigma fue reconocido temprano en el desarrollo de la teoría cuántica.
Aquí está Wolfgang Pauli escribiendo a Niels Bohr en 1927: “En el último número del Journal de Physique ha aparecido un artículo de De Broglie… Es muy rico en ideas y muy agudo, y de un nivel mucho más alto que los artículos infantiles de Schrödinger, que todavía hoy piensa que puede… abolir los puntos materiales”. Y porque Schrödinger eliminó [particles from his equation]hemos terminado con décadas de confusión.
¿Por qué crees que se dejó de lado y se descuidó la teoría de De Broglie?
No estoy seguro de que haya una respuesta sencilla. Quizás sea una combinación de razones.
En 1923, De Broglie había desarrollado una nueva teoría del movimiento. Fue una ruptura total, muy diferente de la física newtoniana o incluso einsteiniana. Y, sin embargo, esto pasó completamente por alto a la gente. Lo único que entró en la conciencia colectiva de los físicos fue que De Broglie había demostrado que una partícula puede comportarse como una onda.
Se corrió la voz sobre la tesis de De Broglie, aunque casi nadie la leyó. Einstein lo hizo. Fue Einstein quien realmente alertó a la gente de que De Broglie había hecho algo muy importante. Animó a Schrödinger a leerlo… y lo leyó. Al parecer, la mayoría de las personas nunca leyeron la tesis de De Broglie.
Y luego está el punto sociológico de que De Broglie estaba bastante aislado en París. De Broglie era un poco solitario; Trabajó esencialmente solo. En aquella época, en la década de 1920, Francia era realmente un remanso en física teórica. Era fuerte en física experimental, fuerte en matemáticas pero no en física teórica.
¿Ha sido solitaria su búsqueda de la teoría de las ondas piloto? ¿Provechoso? ¿Frustrante?
La respuesta corta es todo eso y más. ¿Ha estado solo? Ha sido esta situación peculiar. Realmente he intentado transmitir los puntos clave a los físicos. Y parece caer en oídos sordos. Es como si la gente estuviera estancada en repetir: los mismos argumentos erróneos, los mismos conceptos históricos erróneos simplemente dan vueltas y vueltas y vueltas.
Cuando me encontré por primera vez con la teoría de las ondas piloto, me pareció muy obvia. Dios mío, la teoría de la onda piloto es, en principio, una física más amplia; La teoría cuántica es un caso especial de algo más grande. La teoría de las ondas piloto tiene una física nueva e interesante, y tal vez podamos encontrar evidencia de ello.
En su libro, usted describe cómo las predicciones de la teoría de ondas piloto sobre la física de la materia difieren en algunos casos de las predicciones de la mecánica cuántica aceptada. En particular, menciona cómo el fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación creada durante el big bang que ahora impregna el universo, podría respaldar algunas de las predicciones de la teoría de las ondas piloto.
El CMB es una vía excelente y prometedora, y he trabajado mucho en ello con varios colaboradores. Se han reportado anomalías en el CMB que coinciden cualitativamente con el tipo de anomalías que predeciría la teoría de la onda piloto. Hay algunos indicios tentadores, pero los datos son demasiado ruidosos para sacar conclusiones firmes. Probablemente esto no se resuelva hasta dentro de 10 años aproximadamente.
¿Es cierta la teoría de la onda piloto? ¿Es una teoría precisa del mundo? Si supiera que es verdad, no estaría investigando sobre ello. Siempre hay, en el fondo de mi mente, la idea de que todo esto podría estar completamente mal. O podría ser que sea en parte correcto. A finales del siglo XIX, Ludwig Boltzmann modeló [gas molecules] como pequeñas bolas de billar: pequeñas esferas duras que rebotan. Resulta que las moléculas son mucho más complicadas que eso. Pero aún así, su modelo contenía mucha verdad. Podría ser que la teoría de la onda piloto sea un poco así, un modelo aproximado.