El observador y lo observado

Sabemos que una observación puede modificar la realidad, pero la física cuántica parece indicar, además, que esta realidad es creada en el acto de observación. La serie de fotografías "The Observer and the Observed" realizada por Susan Derges en 1991 representa una metafora de esta interacción...

La mecánica cuántica nació durante las tres primeras décadas del siglo XX en respuesta a ciertos resultados experimentales que no podían explicarse satisfactoriamente en el marco de la física clásica. Esta teoría aportó tres grandes revoluciones. En primer lugar permitió investigar un nuevo rango de fenómenos, tales como las propiedades de los átomos y las moléculas, el complejo mundo de las propiedades químicas, o las características de la materia sólida. (En la foto, físicos asistentes a la conferencia Solvay de 1927).

La segunda revolución consistió en la eliminación del determinismo, que siempre había sido un ingrediente incuestionable de la física clásica. Si la descripción cuántica es correcta, el resultado de cualquier experimento no es predecible. Todo lo que se puede hacer es estimar la probabilidad de que se dé un resultado particular, y dentro de ciertos límites provistos -por ejemplo- por la famosa ley de incerteza de Heisenberg. Sin embargo estamos acostumbrados a observar un comportamiento aleatorio en el mundo que nos rodea, y por lo tanto podemos llegar a aceptarlo como una característica de la naturaleza sin violentar nuestro sentido común.

Este no es el caso con la tercera revolución, ya que pone a prueba una creencia básica, hasta ese entonces implícita en toda la ciencia y en casi todo el pensamiento humano; que existe una realidad objetiva, una realidad que no depende para su existencia de que sea observada o no. Este esquema consistente de la realidad es destruido a nivel cuántico. Sabemos que una observación puede modificar la realidad -esto no es sorprendente-, pero la mecánica cuántica parece indicar, además, que esta realidad es creada en el acto de observación [1].

En general, este aspecto tan importante de la mecánica cuántica no ha merecido a nivel popular la atención que recibió el indeterminismo o, por ejemplo, la ley de incerteza de Heisenberg, a pesar de que expone de una manera muy directa las importantes dificultades conceptuales de la cuántica, dificultades que aún hoy siguen generando debates y explicaciones encontradas.

El problema de la observación presenta varias facetas. Por un lado está el carácter no-local del formalismo cuántico, puesto en evidencia por una famosa paradoja planteada en 1935 por Einstein Podolsky y Rosen [2]. Tanto la idea de que las cosas que son, lo son en lugares determinados del espacio, como la noción de que no puede haber influencia entre regiones del espacio no conectadas casualmente, parecen ser contradichas por la teoría cuántica.

La segunda dificultad tiene que ver con el llamado colapso de la función de onda. Cuando observamos un sistema cuántica, el mismo sufre un cambio súbito, discontinuo y fuertemente no local, en el sentido de que una observación en un punto determinado del espacio cambia al sistema en otros puntos, instantáneamente, no importa cuán alejados estén de la zona de observación.

Este problema mereció varias explicaciones posibles, desde la teoría del observador consciente imaginada por Eugene Wigner [3], cuyas dificultades fueron planteadas por Erwin Schrödinger en su famosa paradoja del gato que podía estar al mismo tiempo vivo y muerto [4], pasando por la interpretación de muchos mundos de Hugh Everett III [5], que tanto ha aportado a la Ciencia Ficción, hasta la teoría de la onda piloto propuesta por David Bohm en 1952 [6].

En un extremo de estas exploraciones se encuentra la llamada Interpretación de Copenhague, debida en gran medida a Niels Bohr (en la foto inicial, junto a Heisenberg), quien destacaba que las aparentes contradicciones de la teoría ocurren a un nivel microscópico que nos es inaccesible en forma directa. Por lo tanto las palabras y metáforas que usamos para describir nuestra realidad no son adecuadas en el mundo cuántico de lo muy pequeño. No hay contradicción. Sólo debemos construir un nuevo esquema matemático aplicable a ese mundo microscópico disjunto del nuestro, y aplicarlo sin cuestionamientos. Y en ese contexto, lo único que tiene sentido discutir es el resultado de los experimentos.

Suena paradójico hablar de "Interpretación" al referirse a estas ideas de Niels Bohr, cuando en realidad está diciendo que no debemos interpretar la realidad, sino tan sólo construir modelos matemáticos que estén de acuerdo con ella. En la vereda opuesta se encuadra una interpretación que parece gozar del apoyo de la mayoría de los físicos, aun cuando hay bastante confusión en lo que respecta a sus lineamientos generales. Me atrevería a resumirla en la idea de que observar un sistema microscópico significa hacerlo interactuar con otro macroscópico, es decir nosotros mismos o -mejor dicho- nuestros aparatos de medición u observación. Al hacerlo se produciría un efecto de decoherencia, similar a la disipación, que destruye aquello que hace cuántico al conjunto de ambos sistemas, el microscópico y el macroscópico. Y lo hace tan rápidamente que la transición es prácticamente imposible de observar [7].

En 1991 la artista británica Susan Derges realizó una serie de fotografías denominadas, precisamente, "The Observer and the Observed" [8]. Para su realización Derges utilizó un chorro de agua "tratado" con el sonido producido por un parlante e iluminado por luz estroboscópica, ambos de igual frecuencia. En este esquema, el agua aparece como gotas individuales [9]. Derges ya había utilizado una técnica parecida en su obra Hermetica de 1985, donde depositaba mercurio dentro el cono de un parlante.

Muchas veces he leído comentarios que intentan relacionar "The Observer and the Observed" con el principio de incerteza de Heisenberg [10]. Pero creo que esta interpretación no es del todo acertada y nace de un equívoco. La misma autora menciona que se trata de "una metáfora sobre la interacción del observador con aquello que es observado." Las gotas de agua reproducen el rostro de la artista como imágenes invertidas, mientras que ésta a su ve se ve desenfocada en en fondo. En la fotografía Nro. 6 de la serie [11] vemos claramente que si el espectador se aleja de la imagen, su atención se concentra en el rostro, con gotas suspendidas delante suyo [12].

Susan Derges estudió en el Chelsea College of Art and Design (1973-1976), en la Slade School of Art (1977-1799) y en la Universidad de Tsukuba (Japón). Desde 1986 vive y trabaja en Inglaterra. En el año 2000 realizó una residencia en el Museo de Historia de la Ciencia de la Universidad de Oxford. Esta pasantía recibió el título de "Magia Natural" en referencia a un libro publicado por Giambattista della Porta en 1558. [13].

Muy tempranamente Derges se especializó en la técnica del "fotograma" [14], también llamada "dibujo fotogénico" por el pionero William Henry Fox Talbot (1800 - 1877), "rayografos" o "rayografías" por Man Ray (1890 - 1976) y "schadografía" en la denominación dada por Tristan Tzaraa a las obras de Christian Schad (1894 - 1982). Esta técnica también fue utilizada entre otros por László Moholy-Nagy (1895 - 1946), por el neozelandés Len Lye (1901 - 1980) y por Raoul Hausmann (1886 - 1971), durante su período de posguerra.

1. R. O. Barrachina: Temas de Mecánica Cuántica (Bariloche: Instituto Balseiro, 1993).
2. A. Einstein, B. Podolsky and N. Rosen: Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?, Physical Review 47, 777 (1935).
3. E. Wigner: The Problem of Measurement, American Journal of Physics 31, 6 (1963).
4. E. Schrödinger: Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik, Naturwissenschaften 23: pp.807-812; 823-828; 844-849 (1935).
5. H. Everett III: "Relative State" Formulation of Quantum Mechanics, Review of Modern Physics 29, 454 (1957).
6. D. Bohm: A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden" Variables, Physical Review 85, 166, 180 (1952).
7. R. Omnes: Consistent interpretations of quantum mechanics, Reviews of Modern Physics 64, 339 (1992).
8. S. Derges and M. Kemp: Liquid Form: 1985-99 (Michael Hue-Williams Fine Art, 1990).
9. Ellen K. Levy: Synthetic Lighting: Complex Simulations of Nature, Photography Quarterly 88, 7 (2004).
10. O. Lowenstein: Susan Derges: Days and Nights in the Forest, eyestorm - article.
11. Fair Use rationale: Este artículo es sobre la artista y su obra. Esta imagen permite comprender el texto, y su omisión iría en detrimento del mismo. La imagen es pequeña y de baja resolución, y se asume que no causará daño comercial a su dueño. No hay otra imagen alternativa en el dominio público.
12. Victorian and Albert Museum: Exploring Photography: Photographers' Stories: Susan Derges
13. Susan Derges: Natural Magic (2001).
14. http://www.susanderges.com/.