En una conversación imaginaria, alguien dice con seguridad: “Lo cuántico está en lo muy pequeño, y lo clásico en lo que podemos ver”. A primera vista, la afirmación parece lógica. Pero, ¿qué pasaría si esa frontera no estuviera donde mucha gente supone? ¿Y si la separación entre lo cuántico y lo clásico no dependiera tanto del tamaño, sino de cómo funciona realmente la materia? En realidad es algo que ya sabemos desde hace tiempo, aunque esta duda fue precisamente la chispa que encendió la curiosidad de un físico, W. David Wick, al leer un obituario.
El artículo científico que escribió, “Can the Infamous Boundary Be Found in Macromolecules?”, plantea una pregunta fascinante: ¿podría esa divisoria ambigua entre los mundos cuántico y clásico encontrarse en las macromoléculas, como las del ADN o las proteínas? Con una argumentación sólida y un enfoque experimental, Wick se adentra en conceptos fundamentales de la física y la química, reviviendo debates históricos y proponiendo ideas que podrían abrir nuevas líneas de investigación.
Una frontera llamada “infame”
La expresión Infamous Boundary fue acuñada por el físico John Bell para referirse al punto —aún desconocido— en el que deja de aplicarse la física cuántica y comienza a regir la física clásica. Esta línea borrosa se ha debatido durante décadas, sin una respuesta clara. La pregunta central de Wick es directa pero desafiante: “¿Y si esta frontera no estuviera en los aparatos de medición, sino en las propias moléculas complejas que forman los seres vivos?”
El trabajo no pretende probar definitivamente esta idea, pero sí mostrar que existen argumentos plausibles para pensar que ciertas moléculas orgánicas grandes podrían ser el escenario donde se hace visible este cambio de comportamiento físico. Wick parte de un hecho conocido en química: hay moléculas con la misma fórmula química que adoptan formas diferentes en el espacio, y estas formas pueden tener efectos completamente distintos en procesos biológicos.
De Newton a Schrödinger: ¿cómo entendemos la materia?
La física moderna maneja dos maneras muy distintas de describir sistemas térmicos: una desde la perspectiva de von Neumann y otra desde la de Schrödinger. En palabras del autor, la primera se basa en operadores matemáticos (como matrices) que definen las propiedades medibles del sistema. Este enfoque, característico del llamado “interpretación de Copenhague “, no incluye superposiciones de estados energéticos: “Note que no hay superposiciones de estados de energía en un vNTE [conjunto térmico de von Neumann]”.
Por el contrario, la visión “Schrödinger” acepta que las partículas pueden estar en una mezcla de estados al mismo tiempo, lo que se conoce como superposición. Este modelo considera que cualquier estado del sistema es una combinación de posibles soluciones de la ecuación de Schrödinger, y que el sistema evoluciona según esta dinámica. En este caso, las superposiciones no son una rareza matemática, sino el punto de partida natural.
Lo importante de esta distinción no es solo teórico. Dependiendo de qué interpretación se use, cambia por completo la forma en que entendemos moléculas complejas como enzimas o proteínas. En el enfoque de von Neumann, nunca veremos una molécula en una forma híbrida. Pero si adoptamos la postura de Schrödinger, esas formas híbridas podrían ser reales en ciertos contextos.
La paradoja de Hund y el papel de las macromoléculas
En química, se sabe que muchas moléculas tienen versiones llamadas enantiómeros: estructuras que son como imágenes especulares entre sí, como la mano izquierda y la derecha. Aunque tengan la misma composición química, pueden comportarse de forma muy distinta en los organismos vivos. En palabras del artículo: “Muchas moléculas de importancia biológica […] poseen formas zurdas que no pueden superponerse con las formas diestras”.
Este fenómeno lleva al llamado Paradoja de Hund. Si ninguna de estas formas opuestas es un estado fundamental (el de menor energía), ¿por qué observamos una u otra, y no una combinación? La teoría de Wick sugiere que la forma en que se resuelve esta paradoja podría ser la clave para detectar la frontera entre lo cuántico y lo clásico. En concreto, si al enfriar una macromolécula observamos solo una de las formas (A o B), significaría que ha colapsado a un estado clásico. Pero si, en cambio, vemos una mezcla de comportamientos, podría indicar que el sistema se mantiene en superposición.
Esta diferencia tiene consecuencias profundas. Podría significar que ciertas moléculas del cuerpo humano, como el ADN o las proteínas, se comportan de forma cuántica en algunos casos, y clásica en otros. Y lo más interesante es que eso se podría verificar con experimentos concretos.
¿Podemos ver una superposición?
Una de las propuestas más innovadoras del artículo es experimental. Supongamos que tenemos una enzima que solo actúa sobre un sustrato si está en una forma específica (por ejemplo, la forma A). En ese caso, si enfriamos el sistema lo suficiente y aún así el sustrato reacciona parcialmente, podríamos estar observando una superposición cuántica en acción.
Otra posibilidad mencionada por Wick es usar luz polarizada. Como las dos formas de una molécula quirales rotan la luz en sentidos opuestos, observar una mezcla coherente de esas rotaciones podría indicar la presencia de superposiciones cuánticas, mientras que una respuesta nítida en un solo sentido indicaría un estado clásico bien definido.
Aunque el autor reconoce que diseñar estos experimentos no es trivial, insiste en que son físicamente posibles y que ya existen tecnologías cercanas para abordar este tipo de pruebas. “Tendremos que dejar la invención de un plan práctico a los químicos”, escribe, dejando abierta la puerta a futuras colaboraciones interdisciplinarias.
Un experimento en busca de una frontera
La parte final del artículo propone un camino claro: buscar moléculas que sí puedan entrar en superposición cuántica y otras que no, y compararlas según su tamaño y dispersión del centro de masa. Esto permitiría trazar un mapa experimental de dónde está, en la práctica, el paso de lo cuántico a lo clásico. El objetivo no es solo filosófico: podría ayudar a definir con mayor precisión los límites de la mecánica cuántica.
Además, la teoría incluye una propuesta concreta para modificar las ecuaciones estándar, añadiendo un término adicional en la energía total llamado WFE (Wavefunction Energy), que depende del tamaño del sistema. Este añadido permitiría explicar por qué los sistemas pequeños obedecen leyes lineales cuánticas, mientras que los grandes parecen forzados a elegir una sola realidad. “Si WFE se vuelve relevante a nivel de macromoléculas, la frontera podría estar allí mismo, en nuestras células”, sugiere el autor.
Reflexiones sobre viejos debates
Wick también dedica un espacio a las interpretaciones históricas del problema. Compara la rigidez del modelo de Copenhague con la flexibilidad —pero también la dificultad matemática— del enfoque de Schrödinger. Critica cómo, en ocasiones, se han justificado ciertos modelos por conveniencia más que por rigor. Como recuerda citando al propio Schrödinger, “Atribuir a todo sistema uno de sus valores energéticos definidos es una actitud indefendible”, lo que refleja sus dudas sobre la ortodoxia cuántica que él mismo ayudó a fundar.
También menciona ideas llamativas, como la posibilidad de que una molécula se “observe a sí misma” y colapse su propio estado, algo que algunos investigadores han propuesto para explicar el paso al mundo clásico sin necesidad de un observador externo. Aunque estas hipótesis siguen siendo especulativas, muestran la diversidad de enfoques que conviven en el debate.
Más cerca del límite de lo real
El artículo no ofrece una respuesta definitiva, pero sí una hoja de ruta clara. Si conseguimos identificar con precisión qué moléculas pueden mantener superposiciones y cuáles no, podríamos estar cada vez más cerca de detectar esa frontera “infame” entre dos mundos. Y si esa frontera pasa por el ADN o las proteínas que sostienen la vida, entonces la mecánica cuántica no es algo lejano: está ocurriendo dentro de nosotros.
Referencias
Cortesía de Muy Interesante
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