La Filosofía Experimental de John Stewart Bell
Hacia el año 1986, estudiando tercer curso de Ciencias Físicas, recuerdo experimentar un gran impacto en tres asignaturas troncales de la licenciatura: Métodos Matemáticos, Física Cuántica y Óptica. Este curso aprendimos a domar muchas ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, empleamos álgebra matricial sencilla para resolver problemas de mecánica cuántica y nos enseñaron en profundidad la fascinante óptica electromagnética.
Alevines de físicos -como nos llamaba nuestro querido profesor de óptica José Luis Arias- habíamos vislumbrado un atractivo nuevo mundo del que queríamos más. No sé qué libro de texto se usa hoy en las clases -si se usa alguno- pero descubrimos el gran Cohen-Tannoudji original en francés y entonces ya traducido al inglés [1]. El libro, con mucho texto explicativo, la notación de Dirac y muchos complementos y ejercicios, nos abrió la mente hacia la transcendencia no solo de nuevas teorías, sino de la física experimental. Estos pensamientos nos permitieron no solo aprovechar prácticas de óptica con el interferómetro de Michelson, o medir con precisión algo tan excitante como la relación carga/masa del electrón, sino profundizar en el significado de estos experimentos y la naturaleza real en la que existimos.
La tesis de Aspect, partiendo de Bell
En aquel tiempo, uno de nuestros héroes era el físico Alain Aspect, que, como fruto de su reciente tesis doctoral en la ENS de Cachan (Paris), había publicado unos breves artículos [2,3,4] que el grupo de alevines podíamos entender casi en su totalidad. Unía matemáticas, cuántica, óptica e ingeniería. Ninguna de estas áreas podía subsistir sola.
De todas las personas implicadas en el tema de tesis de Aspect, la gente solo conoce a los famosos teóricos Niels Bohr y Albert Einstein. Pero estos artículos del equipo experimental de Aspect partían de un teorema matemático publicado por el físico experimental John S. Bell, quien dedicó gran parte de su tiempo profesional al diseño de aceleradores de partículas en el campus de Harwell (Didcot, Oxfordshire, UK) y en el CERN (Ginebra, Suiza). Sin embargo, fue lo que hoy llamamos Teorema de Bell -que publicó en una desconocida revista que sobrevivió sólo 4 años [5]- su mayor contribución a la Física.
La Filosofía Experimental supera a las calculadoras
Este trabajo de Bell, que abordaba una de las cuestiones más profundas de la ciencia desde un punto de vista matemático y experimental, solo llamó la atención de un puñado de físicos e ingenieros, porque en la década de 1960 no parecía importante cuestionar la gran maquinaria cuántica, que tan bien funcionaba. El lema “calla y calcula”, tanto para profesionales como para estudiantes de física, era el pensamiento que dominaba en esta época: usa las fórmulas de la mecánica cuántica y no pierdas el tiempo cuestionando la realidad, y mucho menos filosofando.
Afortunadamente, Bell no era una máquina calculadora sino un científico, y fundó lo que podemos llamar Filosofía Experimental: pueden obtenerse resultados de gran importancia filosófica desde los experimentos. Algunos conceptos como los Be-ables reales -más allá de los Observ-ables de la mecánica cuántica- y los experimentos asociados, abonaron este terreno de manera extraordinariamente fructífera [6].
Física e Ingeniería para discusiones epistemológicas
El grupo de alevines de física, adictos al laboratorio, íbamos a la biblioteca a fotocopiar los artículos del equipo de Alain Aspect, que incluía al ingeniero óptico Gérard Roger, el ingeniero electrónico André Villing, y a los físicos Philippe Grangier y Jean Dalibard.
Los diagramas de sus aparatos ópticos se parecían mucho a lo que habíamos aprendido a poner en práctica, y podíamos comprender lo que se había realizado: este equipo había logrado durante más de 7 años de tesis doctoral montar de cero en el laboratorio del Instituto de Óptica de Paris los experimentos propuestos por John Bell, 20 años antes [7]. Y no sólo esto: ante las discusiones epistemológicas bien conocidas entre Niels Bohr y Albert Einstein, Alain Aspect y su equipo habían puesto el Experimento muy por encima de la Filosofía Teórica.
Ni realismo local ni no-realismo no-local
La ciencia solo da pasos firmes con los experimentos. Bohr negaba el realismo: afirmaba que ninguna partícula tiene propiedades físicas independientes antes de su observación. Einstein reconocía el entrelazamiento de partículas, pero creía el realismo local, pues la no-localidad la concebía como una acción a distancia fantasmagórica. Después de los experimentos de los equipos de Aspect, Clauser y Zeilinger, premios Nobel de Física en 2022, el consenso principal (aunque no el único) es que ni Bohr ni Einstein tenían razón: los resultados experimentales son compatibles con el Realismo no-local.
Hay hoy en día físicos no realistas, en el sentido de que siguen afirmando que no existe realidad independiente de la medida, y se contentan con ejercer su profesión como meras calculadoras usando las fórmulas que les funcionan. Pero una verdadera persona de ciencia busca la realidad: usa las computadoras como potentes herramientas auxiliares de cálculo, pero quiere ir más allá. Por eso el Realismo no-local es lo que domina en la Filosofía Experimental de Bell.
Buscar las piezas que faltan
Construimos la ciencia con consensos provisionales, y de momento debemos aceptar la no-localidad como acción a distancia fantasmagórica, porque los experimentos así nos lo dicen y los cálculos cuánticos funcionan, lo mismo que la gravitación universal de Newton implicaba también una acción a distancia intolerable pero necesaria. No es improbable que alguien llegue a poder explicar la no-localidad sin acción a distancia, lo mismo que Einstein fue capaz de eliminar la acción a distancia de la gravitación mediante “simple” geometría del espacio-tiempo. La mecánica cuántica es por tanto muy sólida, pero nos faltan piezas para comprender en qué consiste el universo.
Referencias
[1] C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, and F. Laloë (1977) Quantum Mechanics. Volume one. Wiley Interscience, New York, ISBN: 047116433-X
[2] A. Aspect, P. Grangier and G. Roger (1981) Experimental tests of realistic local theories via Bell’s theorem. Physical Review Letters, 47, pp. 460-463. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.47.460
[3] A. Aspect, P. Grangier and G. Roger (1982) Experimental realization of Einstein-Podolsky-Rosen Gedankenexperiment: A new violation of Bell’s inequalities. Physical Review Letters, 49, pp. 91-94. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.91
[4] A. Aspect, J. Dalibard and G. Roger (1982) Experimental test of bell’s inequalities using time-varying analyzers. Physical Review Letters, 49, pp. 1804-1807. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.1804
[5] J. S. Bell (1964) On the Einstein Podolsky Rosen paradox. Physics Physique Fizika, 1, pp. 195-200. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[6] J. S. Bell (1976) The Theory of Local Beables. Epistemological Letters, 9:11. https://cds.cern.ch/record/980036/files/197508125.pdf
[7] A. Aspect (2025) Si Einstein lo hubiera sabido. Debate. ISBN: 979-1387600266
Sobre el autor: Victor Etxebarria Ecenarro es Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática en la Universidad del País Vasco (EHU)
