La realidad cuántica

La realidad cuántica

La mecánica cuántica constituye un caso particular en la historia de la Física en tanto que, siendo una teoría con un formalismo matemático coherente y bien establecido, un alto grado de precisión en sus predicciones experimentales y un desarrollo tecnológico sin precedentes a sus espaldas, carece de una interpretación que sea globalmente aceptada por la comunidad de físicos, siendo la cuestión de su significado objeto aún de permanente controversia. La hegemonía ejercida por el grupo de físicos de la llamada Escuela de Copenhague y la influencia y el liderazgo personal de su cabeza de filas, el danés Niels Bohr, acabó por imponer de manera un tanto acrítica la idea de que la nueva física nos abocaba necesariamente a una concepción subjetivista y probabilista de la realidad [1].

La imagen cuántica del mundo contiene elementos que alteran nuestra concepción cotidiana acerca de la naturaleza y estructura de la realidad. En relación a la estructura de la realidad, una de las afirmaciones más controvertidas es que ésta carece del carácter determinista propio de la física de Newton, estando más bien dominada por el azar y la probabilidad. En efecto, mientras que la física clásica permitía conocer la evolución futura de un sistema, sabidas su posición y velocidad en un momento dado, la mecánica cuántica sólo permite hacer predicciones acerca de la probabilidad de que ocurra un fenómeno concreto, lo que fue abiertamente rechazado por Einstein con su afirmación -repetida hasta la saciedad- de que “Dios no juega a los dados”. La cuestión acerca del indeterminismo surgió a raíz de la interpretación que Max Born realizó de la función de onda (el ente matemático que describe a los sistemas cuánticos), al proponer que el cuadrado de ésta debía entenderse como una medida de la probabilidad de localizar a una partícula. En uno de esos raros artículos que, de vez en cuando, rebasan los límites de lo estrictamente científico, Born se decantaba por abandonar el determinismo, al menos, en los confines de la física atómica [2]. En verdad, el uso de probabilidades no era nuevo en física sino que ya era familiar en el ámbito de la termodinámica estadística pero, mientras que en esta última se entendía como un reflejo de un conocimiento necesariamente incompleto en sistemas de muchas partículas, en mecánica cuántica se consideró que el indeterminismo era intrínseco a las leyes físicas. ¿Por qué esa diferencia esencial a la hora de interpretar ambos formalismos de naturaleza estadística?¿Por qué no habría de entenderse -como proponía Einstein- que el carácter estadístico de la teoría cuántica era también un síntoma de la incompletitud de la teoría y no el reflejo de una realidad indeterminista? En este punto, resulta interesante atender a la controvertida tesis que Paul Forman propuso en un artículo que, en el contexto del debate sobre la construcción social de la ciencia, es un claro exponente de la idea acerca de la influencia que los factores externos (culturales, sociales, etc.) pueden tener en el contenido científico de las teorías [3]. Según Forman, fue la presión socio-cultural ejercida sobre los físicos alemanes en el ambiente intelectual de la República de Weimar, entre 1918 y 1927, la que acabó por imponer el abandono del determinismo en la nueva mecánica cuántica. El desencanto de una nación tras la derrota en la Primera Guerra Mundial cristalizó en el renacimiento de una filosofía romántica y existencialista que privilegiaba la vida, el arte y la fantasía frente al materialismo mecanicista de la física clásica. En estas circunstancias, cuando la formulación definitiva de la mecánica cuántica impuso la estadística, se precipitó de manera determinante la asimilación de la acausalidad en el mundo de la física atómica; fue el camino que muchos físicos teóricos vislumbraron para recuperar el prestigio social e intelectual del que había gozado tiempo atrás. Aunque se trata de una tesis polémica, no se debe olvidar que la imagen  indeterminista es sólo una posible interpretación que en modo alguno viene impuesta por el formalismo de la teoría. Adicionalmente, tampoco podemos dejar en el olvido interpretaciones autorizadas como la de David Bohm del potencial cuántico que son fieles a la imagen determinista de la realidad.

Ahora bien, el aspecto más controvertido de la mecánica cuántica tiene que ver con la afirmación, relativa a la naturaleza de la realidad, de que no existe una realidad independiente del sujeto y anterior a éste (postura conocida filosóficamente como realismo), sino que es el propio sujeto el que, literalmente, crea la realidad al observarla. Lo que Einstein, al que disgustaba esto por encima de todo, dijo al respecto es: “¿existe acaso la Luna sólo cuando la miramos?”. La cuestión del subjetivismo tiene su origen en el llamado problema de la medida que, a grandes rasgos, consiste en que los sistemas cuánticos carecen de un estado definido hasta que un observador realiza una medida de los mismos. Antes de realizar una medida en un sistema, este viene caracterizado por una función de onda  que lo describe en un estado borroso de superposición (algo así como una coexistencia simultánea en varios estados diferentes, una nueva categoría ontológica) que colapsa con el acto de medir hacia un estado definido y concreto. Como dijo Pascual Jordan, uno de los fundadores de la mecánica cuántica: “las observaciones no sólo perturban lo que se va a medir, sino que lo producen”. En su obra “Filosofía natural”, Paul Feyerabend nos sugiere que en las ideas de Niels Bohr tuvieron una clara influencia algunos aspectos de la filosofía subjetivista de Kierkegaard, que conoció a través de Harald Höffding [4]. Al parecer,  Bohr compartía con el filosofo danés ciertas ideas acerca de la distinción entre el pensamiento objetivo que aporta resultados y el pensamiento subjetivo que está siempre en tránsito y se apoya en una delimitación arbitraria de los objetos. Los descubrimientos llevados a cabo por el propio Bohr y otros en el ámbito de la física atómica le llevaron a formular su idea de complementariedad –un ingrediente fundamental de la llamada interpretación de Copenhague– que atribuía al sujeto un papel esencial en la definición de los fenómenos naturales. Llevando al extremo el enfoque de Bohr, algunos físicos como E. Wigner han defendido una solución idealista para el problema de la medida, que sostiene que es la participación de una “mente” la responsable del colapso de la función de onda [4]. Sin embargo, otras interpretaciones como la ya mencionada del potencial cuántico o la conocida como interpretación de los muchos mundos de H. Everett, nos ilustran la posibilidad de conciliar el formalismo matemático cuántico con una concepción realista en la que el observador no juega ningún papel privilegiado.

Existe aún un tercer aspecto, que no se ha tratado, referente a la estructura de la realidad y que tiene que ver con el cuestionamiento hacia la separabilidad de los sistemas, propia de la física clásica, y nos llevaría a considerar un fenómeno complejo como el del entrelazamiento cuántico, lo que merecería una entrada aparte. Ahora bien, lo que sí estamos en condiciones de postular a estas alturas es que, en relación a la interpretación de una teoría física, conviene trazar un límite preciso entre el formalismo matemático y las predicciones experimentales, por un lado, y la cuestión de su significado, por otro. La cuestión acerca de la interpretación de la física cuántica es una cuestión aún abierta a debate y, en cierta medida, cuestión de gustos y de convicciones filosóficas más que  científicas, como se ha tratado de argumentar. Sin embargo, ocurre que este debate es frecuentemente obviado, cuando no abiertamente menospreciado, por buena parte de físicos teóricos que, desde una perspectiva pragmática, se aferran al célebre lema de “cállese y calcule”, para centrarse en usar la teoría para realizar cálculos y predicciones experimentales y dejar al margen la pregunta por el significado. En mi opinión, este menosprecio no es sino darle la espalda a la fuente primigenia de todo quehacer científico que reside, más allá de toda necesidad aplicativa, en la curiosidad por conocer el mundo que nos rodea. Renunciar a ello sería rebajar la ciencia al dominio de la instrumentalidad.

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[1] Helge Kragh, “Generaciones Cuánticas”, Ed. Akal 2007 p

[2] Max Born, “The Statistical Interpretation of Quantum Mechanics”, Conferencia Nobel, 11 de diciembre de 1954.

[3] Paul Forman, “Weimar Culture, Causality, and Quantum Theory, 1918-1927: Adaptation by German Physicists and Mathematicians to a Hostile Intellectual Environment”, Historical Studies, Volumen tercero(1971)

[4] Paul Feyerabend, “Filosofía Natural”, Ed. digital Trivillus 2009, p 240-243.

Categories: Filosóficamente, Pensar

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Alfonso Viudez

Alfonso Javier Viudez Navarro es profesor de Física y Química en la Enseñanza Secundaria. Doctor en Química y Premio Extraordinario de Licenciatura por la Universidad de Córdoba, realizó su tesis doctoral, "Síntesis, caracterización y ensamblaje de nanopartículas de oro protegidas por monocapas moleculares”, investigando en el campo de vanguardia de la nanociencia. Se considera, afín al célebre llamamiento de Betrand Rusell, una persona “con entrenamiento científico e intereses filosóficos”. Su compromiso con Homonosapiens pasa por compartir periódicamente el desmontaje conceptual de algún principio o idea científica para sacar a la luz todos aquellos supuestos (metafísicos, ideológicos, etc) subyacentes; el objetivo es tanto una comprensión más profunda, al tiempo que socavar la creencia cientificista -que no científica- en las posibilidades de la ciencia para llegar a explicarlo todo.

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