Médico. Periodista Científico
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Primera Publicación: 1 de Junio 2002
Palabras: 3370
Tiempo de lectura: 16 minutos
Un intento para la
explicación en la evolución de la informatización en las áreas de Salud que ha
ocurrido en nuestro país en la década de los ’90 y los años subsiguientes puede
llegar a realizarse mediante una aproximación de la aplicación de la teoría
cuántica a los fenómenos sociológicos.
La teoría cuántica impuso
una fatigosa ruptura con el pasado: una ruptura que iba más allá del
significado científico y penetraba en el ámbito de la filosofía y quizás
también en el del arte, puesto que precisamente en esos mismos años, la pintura
pasa del impresionismo al abstractismo, es decir a una progresiva fragmentación
y descomposición del universo real.
Según la opinión del
científico Rudolf Peierls,
ex catedrático de física de la Universidad de Oxford quien considera a la
biología como una rama de la física en el mismo sentido que considera a la química
como una parte de la física, nuevos aspectos emergen cuando las estructuras
llegan a ser suficientemente complejas como lo son los seres vivientes. En este
sentido considera que no se habrán completado los fundamentos de la biología
hasta que no se haya enriquecido el conocimiento de la física con algunos
conceptos innovadores.
“Los Cuantos”
La palabra “cuanto”
significa “cantidad” o “porción discreta”. En nuestra escala diaria estamos
acostumbrados a la idea de que las propiedades de un objeto, tales como su
tamaño, color, peso, temperatura y movimiento son todas ellas cualidades que
pueden variar de un modo suave y continuo.
Sin embargo, a escala
atómica las cosas son muy diferentes. Las propiedades de las partículas
atómicas y subatómicas como su movimiento, energía y espín no siempre presentan
variaciones suaves, sino que, por el contrario, pueden variar en cantidades
discretas.
Una de las hipótesis de la
mecánica clásica era que las propiedades de la materia varían de modo continuo. Cuando los físicos descubrieron que esta noción no
es cierta a escala atómica, tuvieron que desarrollar un sistema de mecánica
completamente nuevo (la mecánica cuántica) para tener en cuenta al
comportamiento atómico de la materia. La teoría cuántica es entonces, la teoría
de la que deriva la mecánica cuántica.
Si se tiene en cuenta el
éxito de la mecánica clásica en la descripción de la dinámica de toda clase de
objetos, desde bolas de billar hasta estrellas y planetas, no es sorprendente
que su sustitución por un nuevo sistema mecánico fuera considerada como una
desviación revolucionaria. Sin embargo los físicos probaron inmediatamente la
validez de la teoría mediante la explicación de un amplio rango de fenómenos
que, de otro modo, serían incomprensibles; tanto que la teoría cuántica es
frecuentemente citada como la teoría más exitosa jamás creada.
La teoría cuántica tuvo
sus orígenes vacilantes en el año 1900, con la publicación de un artículo por
el físico alemán Max Planck,
quien dirigió su atención a lo que era todavía un problema no resuelto en la
física del siglo XIX y que concernía a la distribución entre diversas
longitudes de onda de la energía calorífica radiada por un cuerpo caliente.
Bajo ciertas condiciones ideales, la energía se distribuye de un modo característico,
que Planck demostró podía ser explicado suponiendo
que la radiación electromagnética era emitida por el cuerpo en paquetes
discretos a los que llamó “quanta”. La razón de este comportamiento espasmódico
era desconocida y simplemente tenía que aceptarse tal como ocurría.
En 1913 Niels Bohr propuso que los
elementos atómicos están también “cuantizados”, en el
sentido que pueden permanecer en ciertos niveles fijo
sin perder energía. Si esto ocurriera en forma continua, los electrones
atómicos, que están orbitando en torno al núcleo, perderían rápidamente energía
y caerían siguiendo espirales hacia éste. Por lo tanto, cuando los electrones
saltan de un nivel a otro, se absorbe o emite energía electromagnética en
cantidades discretas. Estos paquetes de energía son fotones.
La razón por la que los
electrones habrían de comportarse de este modo discontinuo fue puesta de
manifiesto cuando se descubrió la naturaleza ondulatoria de la materia. Los
electrones, como los fotones, pueden comportarse como ondas y como partículas,
dependiendo de las circunstancias de cada caso. Pronto quedó claro que no sólo
los electrones, sino todas las partículas subatómicas están sujetas a un
comportamiento similar.
Las leyes tradicionales de
la física fracasaban completamente en el micromundo
de los átomos y de las partículas subatómicas. Hacia
la mitad de la década de 1920 la mecánica cuántica había sido desarrollada
independientemente por Erwin Schrodinger
y Werner Heisenberg para
tener en cuenta esta dualidad onda – partícula.
La nueva teoría tuvo un
éxito espectacular. Inmediatamente ayudó a los científicos a explicar la
estructura de los átomos, la radioactividad, el enlace químico y los detalles
de los espectros atómicos (incluyendo los efectos de los campos eléctricos y
magnéticos).
Elaboraciones ulteriores de la teoría por Paul
Dirac, Enrico Fermi, Max Born y otros condujeron, con
el tiempo, a explicaciones satisfactorias de la estructura y reacciones
nucleares, las propiedades eléctricas y térmicas de los sólidos, la
superconductividad, la creación y aniquilación de partículas elementales de
materia, la predicción de la existencia de antimateria, la estabilidad de
ciertas estrellas colapsadas y mucho más. La mecánica cuántica hizo también
posible un importante desarrollo en la instrumentación práctica, que incluye al
microscopio electrónico, el láser y el transistor.
Experimentos atómicos
tremendamente delicados han confirmado la existencia de sutiles efectos
cuánticos hasta un asombroso grado de exactitud. Ningún experimento conocido ha
contradicho las predicciones de la mecánica cuántica en los últimos cincuenta
años.
Este catálogo de triunfos
singulariza a la mecánica cuántica como una teoría verdaderamente notable: una
teoría que describe correctamente el mundo a un nivel de precisión y detalles
sin precedentes en la ciencia. Hoy en día, la gran mayoría de los físicos
profesionales emplean la mecánica cuántica con completa confianza.
En el tradicional
experimento de los fotones y el polarizador, cada vez que un fotón pasa a
través del polarizador nos encontraremos en una situación paradójica. A un
ángulo de 45°, dado que un fotón no puede dividirse en partes, cualquiera de
ellos debe o bien pasar o bien quedar bloqueado dado que la luz transmitida
tiene exactamente la mitad de intensidad que la luz original. Es decir que la
mitad de los fotones deben ser transmitidos, mientras que la otra mitad quedan
bloqueados. Pero ¿cuáles pasan y cuáles no?.
Como se supone que todos
los fotones de la misma energía son idénticos y, por lo tanto, indistinguibles,
nos vemos obligados a concluir que la transmisión de fotones es un proceso
puramente aleatorio. Aunque cualquier fotón tiene una probabilidad del 50 % de
pasar, es imposible predecir cuáles de ellos en particular lo harán. Solamente
pueden darse las probabilidades.
La conclusión en al ámbito
de la física es intrigante e incluso desconcertante. Antes del descubrimiento
de la física cuántica se suponía que el mundo era completamente predictible, al menos en principio. En particular, si se
realizaban experimentos idénticos, se esperaban resultados idénticos.
Pero en el caso de los
fotones y el polarizador, podría muy bien ocurrir que dos experimentos
idénticos produjeran resultados diferentes, de modo que un fotón pasa a través
del polarizador y otro queda bloqueado.
Generalmente, hasta que no
se lleva a cabo una observación no puede saberse cuál será el destino de un
fotón dado.
En 1924 Louis Víctor Pierre Raymond De Broglie (premio Nobel de Física en 1929) presentó una tesis
de doctorado titulada “Investigaciones sobre la teoría de los cuantos” en la
cual exponía una hipótesis muy audaz: si las ondas electromagnéticas estaban
formadas por partículas ¿no podrían las partículas, a su vez, ser ondas electromagnéticas?. De Broglie extiende al ámbito de la materia, la dualidad
partícula - onda, verificada con respecto a la luz. Había trabajado con radioondas y era un profundo conocedor de la música de
cámara y comenzó a considerar el átomo como una suerte de instrumento musical,
el cual, según como esté construido, puede emitir cierta nota fundamental y una
secuencia de tonos. Por ese entonces, las órbitas electrónicas de Bohr ya se habían impuesto como elementos para identificar
los distintos estados cuánticos de un átomo: por lo tanto, él las asumió como
esquema básico para su modelo de ondas. Imaginó que cada electrón, al moverse
por una órbita dada, iba acompañado de algunas misteriosas “ondas pilotos”
(denominadas hoy ondas de De Broglie), distribuidas a
lo largo de la órbita misma. La primera órbita cuántica llevaba una onda; la
segunda, dos; la tercera, tres; y así sucesivamente.
Así pues, el electrón dejó
de ser una partícula. Se prefirió considerarlo como una onda, como una
vibración de energía. De Broglie supuso que los
electrones fueran minúsculas condensaciones de energía dentro de la onda que
los transportaba, sometidas a una turbulencia continua que las hacía saltar de
una trayectoria a otra, pero siempre en el interior de la onda misma.
Este modelo ya no tenía nada
de la estructura planetaria como lo había planteado el físico neozelandés
Ernest Rutherford (Premio
Nobel en 1908). Se parecía, en todo caso, a una serie
de ondas concéntricas, vibrantes, con un diámetro cada vez mayor a medida que
se alejaban del núcleo, y cada una de ellas representaba la onda de vibración
del electrón en su órbita. Era una solución revolucionaria acorde con los
nuevos datos experimentales.
John
Bell, físico teórico en el Centro Europeo de
Investigación Nuclear (CERN) de Ginebra, fue calificado por el físico de
partículas del Berckeley Laboratory,
Henry Stapp, por su Teorema de Bell
como el resultado más profundo de la ciencia. Bell
dice que puede verse en las ecuaciones de la Teoría de De Broglie que
cuando sucedía algo en un punto las consecuencias se extendían inmediatamente
sobre todo el espacio.
Estas ideas implican la
existencia de un elemento de incertidumbre en el micromundo
de los fotones, átomos y otras partículas. En 1927, Werner
Heisenberg (Premio Nobel en 1932) cuantificó esta
incertidumbre en su famoso principio de incertidumbre.
Una forma de expresar el
principio se refiere a los intentos de medir la posición y el movimiento de un
objeto cuántico simultáneamente. Específicamente, si, por ejemplo, tratamos de
localizar muy precisamente un electrón, nos vemos forzados a renunciar a la
información sobre su momento.
Recíprocamente, podemos
medir el momento del electrón con mucha precisión, pero entonces su posición queda indeterminada. El mero acto
de tratar de fijar un electrón en un lugar específico introduce una
perturbación incontrolable e indeterminada en su movimiento y viceversa. Más
aún, esta ineludible restricción sobre nuestro conocimiento de la posición y el
movimiento de un electrón no es
meramente consecuencia de una falta de destreza experimental: es inherente a la
naturaleza. Está claro que el electrón sencillamente no posee posición y
momento simultáneamente.
El nombre de Heisemberg permanece ligado a su famoso principio de
incertidumbre por el cual la posición y la velocidad de una misma partícula no
pueden ser determinadas con precisión en el mismo instante. Cuanto más exacto
sea uno de los dos parámetros tanto menos exacto será el otro.
El principio de
incertidumbre debilitó el principio clásico de causalidad, base de toda la
cosmovisión determinista y provocó controversias muy encendidas..
A escala sociológica
Si bien muchos científicos
ya han visto la dificultad de llevar a otras escalas las explicaciones que son
útiles para la escala atómica y subatómica, se complica y se entra en el campo
filosófico cuando estas teorías son
llevadas por ejemplo al nivel biológico.
Aún más podría serlo
llevarla a la escala sociológica. Este escrito es una propuesta para quizás
poder darnos una explicación de los fenómenos que vemos que ocurren a nuestro
alrededor: en las personas, las organizaciones y las sociedades.
Según el comentario de
Felipe Fernández de la novela Mantra, de reciente
publicación, cuyo autor es Rodrigo Fresán, los
personajes y las situaciones establecen conexiones casi invisibles entre sí
(que algunos juzgarán forzadas) y obedecen a la teoría cuántica, según la cual
existe un infinito número de mundos paralelos al nuestro y todo se relaciona
con todo.
Dice Deepack Chopra en La
trascendencia del silencio: “es el punto desde el cual la conciencia humana
cruza los límites cuánticos; es decir, abandona el mundo material y se sumerge
en una región compuesta de energía e información, más allá del tiempo y el
espacio. Actualmente, la física cuántica revela el universo como una red
invisible en el cual todo está conectado y va fundiendo en lenta alquimia
ciencia con espiritualidad. No obstante, eso todavía no ha ocurrido”.
Cómo ha cambiado esa
posibilidad de relacionarnos entre las personas, organizaciones, comunidades, países ?
Hay elementos como la
comunicación y la información que se han visto incrementados en gran magnitud
en la última década con la aplicación de la informática.
Según declaró Niels Bohr la física no nos dice
nada de lo que es, sino de lo que
podemos comunicarnos sobre el mundo.
Una profunda consecuencia de las ideas de Bohr es que
se altera el tradicional concepto occidental de la relación entre macro y
micro, el todo y sus partes. Bohr aseguró que para
que tenga sentido hablar de lo que un electrón está haciendo, antes debe
especificarse el contexto experimental total. Así, la realidad cuántica del micromundo está inextrincablemente
ligada con la organización del macromundo. En otras
palabras, la parte no tiene sentido excepto en relación con el todo.
Este carácter holístico de la física cuántica ha encontrado también una
favorable acogida entre algunos filósofos y religiosos. En los primeros
momentos de la teoría cuántica muchos físicos, incluyendo a Erwin
Schrodinger, se apresuraron a trazar un paralelismo entre el concepto
cuántico del todo y la parte y el concepto oriental tradicional de la unidad
armónica de la naturaleza.
La construcción del
significado ha sido un tema fundamental de estudio por parte de los filósofos.
Según Follesdal, filósofo noruego de la Universidad
de Stanford, dice que significado es “el producto
conjunto de toda evidencia disponible para aquellos que se comunican”.
Comunicación e información activa
La idea esencial es la comunicación. Si vemos algo, pero no
estamos seguros de si es realidad o sueño, no hay mejor verificación que el
comprobar si alguien más lo ha notado y puede verificar las observaciones. Esto
es esencial para distinguir entre realidad y sueños. Pero otra cuestión es cómo
convertimos esto en algo empírico. Podemos apoyarnos en el trabajo y los
hallazgos del gran genetista y estadístico R. A. Fisher.
Estos datan de 1922, cinco años antes del principio de incertidumbre y de la
perspectiva moderna de la teoría cuántica. Estaba estudiando la composición
genética de las poblaciones en lo que se refiere a la probabilidad de ojos azules, de ojos verdes,
de ojos marrones. Fisher renunció a utilizar estas
probabilidades como una manera de distinguir
una población de otra y adoptó en su lugar las raíces cuadradas de las
probabilidades o lo que él llamó las amplitudes de probabilidad. En otras palabras, descubrió que la amplitud
de probabilidad mide la distinguibilidad.
La distinguibilidad
constituye el punto central en el establecimiento de lo que llamamos conocimiento
o significado.
Deberíamos lograr la “distinguibilidad” de nuestras organizaciones de salud para
que ellas tengan un “significado”. De hecho, aquéllas que han logrado
distinguirse, lograron un significado para la comunidad que asisten.
El concepto de significado
lo podemos describir como un producto que es el conjunto de toda la información
intercambiada entre los que se comunican. Y esa información se retrotrae a un
conjunto de muchos fenómenos cuánticos elementales.
Existe un área donde
nuestras observaciones crean la realidad, como es en el de las relaciones
humanas: cuando las personas se tornan conscientes unas de otras y se comunican
crean la realidad de la sociedad.
La noción de información activa propuesta por David Bohm, ex catedrático de física teórica en el Bribeck College de Londres, ya
nos es familiar en las computadoras. Si alguien grita “fuego” todo el mundo se
movería; así pues en los sistemas vivientes inteligentes y en las computadoras,
la información activa es un concepto útil.
La teoría ortodoxa dice
que no puede predecirse de hecho cómo llegará cada electrón a la pantalla. Sin
embargo, lo que hace el potencial cuántico es capacitarnos para calcular el
conjunto de trayectorias individuales que dan lugar al patrón de
interferencias. Se puede, por lo tanto, mirar la forma del potencial cuántico a
partir de los cálculos que se utilizan. El potencial cuántico contendrá cosas
como la anchura de las rendijas, la distancia entre éstas y el momento de la
partícula; en otras palabras, parece tener alguna información acerca del
entorno de la partícula. Es ésta la razón por la que se tiende a considerar que
el potencial cuántico surge de un campo que es más un campo de información que uno físico.
En el mundo real de la
física cuántica, ningún fenómeno elemental es un fenómeno hasta que el mismo es registrado.
Tradicionalmente pensamos
que la evolución de los proyectos en cuanto a la obtención de sus metas y
objetivos tienen una evolución lineal. Lo planeado, a veces se cumple, y nos
sorprendemos cuando ello no ocurre. Es así como una vez más la realidad nos
impone cambios, idas y venidas, avances y retrocesos inesperados en “saltos” o
“cuantos” tal como se comportan en la escala subatómica.
Al retroceder por la
coordenada de los objetivos, volvemos hacia atrás en la línea del tiempo. Este
fenómeno estamos observando en muchas organizaciones donde debido a “saltos
cuánticos” tenemos la sensación y muchas veces la certeza que hemos retrocedido
en el tiempo.
Pasamos a un estado
distinto de energía para poder recomenzar los ciclos en concordancia con la
teoría ondulatoria de los electrones.
Debemos tener una “masa
crítica” necesaria de energía para poner en marcha los procesos de cambios en
las organizaciones y aumentarla en forma “cuántica” para que estos procesos
sean sostenibles y tengan vigor y permanencia en el tiempo.
Como señalaba Huxley, en 1959, la aceptación de cualquier innovación pasa por tres fases. En la primera se la
ridiculiza, en la segunda se le reconoce algún valor y es en la tercera, cuando
la comunidad científica la adopta mayoritariamente. Por otra parte siempre
existen personas que cuestionan la originalidad de tal contribución y destacan
que ya otros lo habían descubierto antes.
En 1935, Erwin Schrodinger,
uno de los fundadores de la mecánica cuántica, había percibido cómo los
problemas filosóficos de una superposición cuántica podrían aparecer a nivel
macroscópico. Ilustró este punto, con un experimento ideal, que tiene que ver
con un gato, conocido como “La paradoja del gato de Schrodinger”.
Un gato está
encerrado en una cámara de acero, junto a un diabólico dispositivo. En un
contador Geiger hay un pedacito de una sustancia radiactiva, tan pequeño, que
quizá en el transcurso de una hora se desintegre un átomo, pero también podría
ocurrir la posibilidad con igual probabilidad que ninguno se desintegrara; si
ocurre lo primero, se produce una descarga en el tubo y mediante un relay se
libera un martillo que rompe un pequeño frasco de ácido cianhídrico. Si se ha
dejado que el sistema completo funcione durante una hora, diríamos que el gato
vivirá si en ese tiempo no se ha desintegrado ningún átomo. La primera
desintegración atómica lo hubiera envenenado.
En nuestras mentes está
absolutamente claro que el gato debe estar vivo o muerto. El sistema total
dentro de la caja se halla en una superposición de dos estados: uno con un gato
vivo y otro con un gato muerto.
Podríamos concluir que la infeliz criatura
permanece en un estado de animación suspendida hasta que alguien mira al
interior de la caja para verificarlo, en cuyo momento es proyectado a la vida
plena o bien instantáneamente liquidado.
Prefiero la visión del
“gato vivo” y espero que los próximos “saltos cuánticos” de nuestra sociedad
permitan concretar el objetivo de aplicar la informática con todo su potencial
en el área de Salud con la aplicación de la comunicación
y la información activa para
beneficio de los pacientes y de toda la comunidad.
Para finalizar y citando a
Albert Einstein "Es más fácil desintegrar un átomo que un
pre-concepto".
Publicado en la Revista de Informática Médica Nº 11:48. Buenos Aires. Argentina. 2002
El autor es:
Médico egresado de la Universidad
de Buenos Aires
Consultor en Informática Médica y
Gestión en Salud
Especialista en Administración
Hospitalaria
Docente en diversas Maestrías en
Gerenciamiento y Administración de Sistemas y Servicios de Salud
Médico Del Hospital Manuel
Belgrano. Buenos Aires. Argentina.
