Un nuevo lenguaje matemático aproximaría la física clásica a la cuántica

Nicolas Gisin es un físico de la Universidad de Ginebra que en 1995 inició la era de la comunicación cuántica y en 2005 consiguió la mayor teleportación cuántica a larga distancia, tal como informamos en otro artículo.

Ha sido galardonado con varios premios, entre ellos el Premio Descartes otorgado por la Comisión Europea en 2004, que fue concedido a su grupo de investigación por sus avances revolucionarios en el campo de la criptografía cuántica.

Gisin ha publicado ahora un artículo en Nature Physics en el que propone cambiar el lenguaje matemático para que la aleatoriedad y el indeterminismo entren en la física clásica, aproximándola así a la física cuántica.

Parte de la base de que la física clásica ha establecido que, desde el Big Bang, todo está determinado y que las ecuaciones matemáticas sirven para describir ese mundo exacto y previsible que es el mundo que nos rodea. Por ejemplo, nos permite anticipar cuándo va a tener lugar el próximo eclipse solar.

Números reales e infinitos

Añade que para la descripción del mundo, los físicos se valen de las matemáticas clásicas utilizando números reales (naturales, enteros, racionales e irracionales).

“Los números reales se caracterizan por un número infinito de decimales que contienen una cantidad infinita de información”, explica Gisin en un comunicado.

Y destaca que esos números reales son más numerosos que los números que tienen un nombre propio (por ejemplo Pi o áureo) y que, además, están constituidos por una serie de decimales que es completamente aleatoria.

Aunque no forman parte de la vida ordinaria (nadie usa el número Pi para comprar el pan) los números reales son reconocidos por la matemática clásica y se utilizan en numerosas ecuaciones físicas.

Sin embargo, Gisin destaca la contradicción: si, como señala la física clásica, nuestro mundo es finito y previsible, ¿cómo puede ser descrito por números que son infinitos con una cantidad interminable de información?

Finito e infinito

Para superar la imposibilidad que representa que el mundo finito contenga el infinito, Gisin propone cambiar el lenguaje de la física clásica para que no tenga que recurrir a los números reales.

El lenguaje propuesto es el de las matemáticas intuitivas, basadas en el papel de la intuición en el pensamiento matemático y científico, tal como lo describió Efraim Fischbein en 1987.

Según Gisin, el lenguaje matemático que incorpora los procedimientos inductivos, las analogías y las conjeturas plausibles, rechaza la existencia de lo infinito y es por ello más idóneo para describir el mundo físico.

Este lenguaje, además, representa los números, no con una infinidad de decimales, sino como un proceso aleatorio que se desarrolla a lo largo del tiempo. También tiene limitada la cantidad de decimales, y presenta así una cantidad concreta de informaciones.

Aleatoriedad

Añade otra ventaja de la matemática intuitiva: introduce la aleatoriedad en los factores, trascendiendo la limitación de la matemática clásica de que sus proposiciones o son verdaderas, o son falsas. Hay una tercera posibilidad en la matemática intuitiva: que la proposición sea indeterminada.

Gisin considera que este lenguaje intuitivo se aproxima más al mundo cotidiano que el que describe la física clásica, según la cual ese mundo es absolutamente determinista y previsible.

En realidad, el mundo cotidiano es tan imprevisible como el cuántico, tal como señaló Ilya Prigogine en su emblemática obra “El fin de las certidumbres” (Taurus, 1997), en la que cuestionó el determinismo científico.

Por este motivo, este lenguaje matemático alternativo permitiría aproximar la física clásica a la física cuántica, integrando el indeterminismo en las ecuaciones, según Gisin.

Otras perspectivas

Es una propuesta de calado, porque describir el mundo con las matemáticas clásicas implica describirlo como determinista, cuando en realidad no lo es.

Sin embargo, describir el mundo con matemáticas intuitivas aproxima la descripción al indeterminismo y a la realidad cuántica, ofreciendo una perspectiva que, según Gisin, abrirá nuevas posibilidades a nuestro futuro.

Con un matiz no menos importante: el cambio de lenguaje no alteraría en nada los descubrimientos alcanzados hasta ahora.

Por último, permitiría comprender mejor la física cuántica y abandonar una visión del mundo en la que todo está escrito, para abrir nuestra mente a otras perspectivas, como lo aleatorio, el azar y la creatividad, concluye Gisin.

Un paso importante, tal vez, para acercar la perspectiva clásica y cuántica del mundo, el universo subatómico y el mundo cotidiano, tan diferentes uno del otro, pero tan intrincados que forman parte de una realidad que se resiste a ser reducida a términos matemáticos puros… si se demuestra la validez de la intuición para describirla mejor.

Referencia

Mathematical languages shape our understanding of time in physics. Nicolas Gisin. Nature Physics (2020). DOI:10.1038/s41567-019-0748-5