Filosofía,
La mecánica cuántica ha demostrado una gran capacidad de explicación sobre fenómenos vinculados a la materia y la energía. Sin embargo, pese a su evidente éxito, la teoría conlleva cierto número de problemas conceptuales y filosóficos. Uno de sus más eminentes artífices, Feynman, señaló en cierta ocasión: «mucha gente entiende la teoría de la relatividad de Einstein pero nadie entiende la mecánica cuántica.»
La esencia del problema es que entidades tales como el fotón y el electrón parecen comportarse como partículas individuales o como ondas según el experimento que se lleve a cabo. La concepción generalmente aceptada por los físicos y químicos es la que propuso Bohr: un electrón es una partícula, pero es preciso renunciar a describir detalladamente su trayectoria. Lo único que cabe decir es que la entidad en cuestión queda descrita por una expresión llamada «función de onda». El cuadrado de la función de onda en un punto mide la probabilidad de encontrar la entidad en dicho punto.
La concepción de Bohr no fue del gusto de todos. A Einstein, por ejemplo, le incomodaba el indeterminismo inherente a la teoría. Sus objeciones se resumen en sus famosos comentarios: «Dios no juega a los dados» y «Dios es sutil pero no malicioso».
Para refutar la teoría de Bohr, Einstein ideó el conocido experimento de Einstein, Podolsky y Rosen, el cual pone en escena a un fotón que súbitamente se convierte en un electrón y su antipartícula, el positrón. Debido a la conservación del momento angular, el espín del electrón debe ser igual y opuesto al espín del positron. Cuando las partículas se han separado varios kilómetros, se mide el espín del electrón; si éste apunta en cierta dirección, el espín del positrón debe apuntar en dirección opuesta. ¿Cómo «sabe» el positrón que la función de onda del electrón ha colapsado, dando una determinada dirección de espín? Esta es la famosa paradoja EPR.
La respuesta de Bohr consiste en decir que las partículas siguen formando parte del mismo sistema, aunque se encuentren muy lejos la una de la otra, y que es la medida la que colapsa su función de onda. Einstein jamás aceptó esta interpretación ya que implicaba una interacción instantánea entre partículas, a la que llamó «acción fantasmal a distancia». Para él, los espines reales estaban determinados al formarse las partículas y la mecánica cuántica era sólo una aproximación a un mecanismo subyacente todavía no descubierto.
En 1964, Bell publicó un artículo sobre la paradoja EPR; el espín del electrón tiene tres componentes perpendiculares dos a dos. Bell demostró que si el principio de realidad de Einstein es correcto, debe verificarse una desigualdad matemática entre los espines medidos en distintas direcciones. Años más tarde, se realizaron experimentos para averiguar si la desigualdad se cumple, el más concluyente fue llevado a cabo en 1982 por Alain Aspect; los experimentos de Aspect indican que Bohr estaba en lo cierto y Einstein se equivocaba. La realidad cuántica «implica» —al parecer— una extraña acción instantánea a distancia (entrelazamiento cuántico). Quiero señalar que la mecánica cuántica, por muy extrañas que sean sus predicciones, no es una metafísica estéril, sino por el contrario, una teoría basada en experimentos, que derivan en una física aplicada.
A pesar de los avances conseguidos en mecánica cuántica, hay científicos y filósofos que todavía no estan de acuerdo acerca de la naturaleza de la realidad cuántica (me incluyo). Algunos sugieren la existencia de algún mecanismo «todavía no descubierto», otros piensan que nunca comprenderemos la realidad cuántica. Posiblemente —como sugirió John Haldane—, el Universo no sólo es más extraño que cuanto conocemos, sino también más extraño que cuanto podemos conocer.
Realidad cuántica
La mecánica cuántica ha demostrado una gran capacidad de explicación sobre fenómenos vinculados a la materia y la energía. Sin embargo, pese a su evidente éxito, la teoría conlleva cierto número de problemas conceptuales y filosóficos. Uno de sus más eminentes artífices, Feynman, señaló en cierta ocasión: «mucha gente entiende la teoría de la relatividad de Einstein pero nadie entiende la mecánica cuántica.»
Ondas y partículas
La esencia del problema es que entidades tales como el fotón y el electrón parecen comportarse como partículas individuales o como ondas según el experimento que se lleve a cabo. La concepción generalmente aceptada por los físicos y químicos es la que propuso Bohr: un electrón es una partícula, pero es preciso renunciar a describir detalladamente su trayectoria. Lo único que cabe decir es que la entidad en cuestión queda descrita por una expresión llamada «función de onda». El cuadrado de la función de onda en un punto mide la probabilidad de encontrar la entidad en dicho punto.
La paradoja EPR
La concepción de Bohr no fue del gusto de todos. A Einstein, por ejemplo, le incomodaba el indeterminismo inherente a la teoría. Sus objeciones se resumen en sus famosos comentarios: «Dios no juega a los dados» y «Dios es sutil pero no malicioso».
Para refutar la teoría de Bohr, Einstein ideó el conocido experimento de Einstein, Podolsky y Rosen, el cual pone en escena a un fotón que súbitamente se convierte en un electrón y su antipartícula, el positrón. Debido a la conservación del momento angular, el espín del electrón debe ser igual y opuesto al espín del positron. Cuando las partículas se han separado varios kilómetros, se mide el espín del electrón; si éste apunta en cierta dirección, el espín del positrón debe apuntar en dirección opuesta. ¿Cómo «sabe» el positrón que la función de onda del electrón ha colapsado, dando una determinada dirección de espín? Esta es la famosa paradoja EPR.
La respuesta de Bohr consiste en decir que las partículas siguen formando parte del mismo sistema, aunque se encuentren muy lejos la una de la otra, y que es la medida la que colapsa su función de onda. Einstein jamás aceptó esta interpretación ya que implicaba una interacción instantánea entre partículas, a la que llamó «acción fantasmal a distancia». Para él, los espines reales estaban determinados al formarse las partículas y la mecánica cuántica era sólo una aproximación a un mecanismo subyacente todavía no descubierto.
El teorema de Bell
En 1964, Bell publicó un artículo sobre la paradoja EPR; el espín del electrón tiene tres componentes perpendiculares dos a dos. Bell demostró que si el principio de realidad de Einstein es correcto, debe verificarse una desigualdad matemática entre los espines medidos en distintas direcciones. Años más tarde, se realizaron experimentos para averiguar si la desigualdad se cumple, el más concluyente fue llevado a cabo en 1982 por Alain Aspect; los experimentos de Aspect indican que Bohr estaba en lo cierto y Einstein se equivocaba. La realidad cuántica «implica» —al parecer— una extraña acción instantánea a distancia (entrelazamiento cuántico). Quiero señalar que la mecánica cuántica, por muy extrañas que sean sus predicciones, no es una metafísica estéril, sino por el contrario, una teoría basada en experimentos, que derivan en una física aplicada.
A pesar de los avances conseguidos en mecánica cuántica, hay científicos y filósofos que todavía no estan de acuerdo acerca de la naturaleza de la realidad cuántica (me incluyo). Algunos sugieren la existencia de algún mecanismo «todavía no descubierto», otros piensan que nunca comprenderemos la realidad cuántica. Posiblemente —como sugirió John Haldane—, el Universo no sólo es más extraño que cuanto conocemos, sino también más extraño que cuanto podemos conocer.
0 comentarios: