Copenhague y la existencia de un mundo cuántico


Tras aclarar algunos de los aspectos sobre el principio de incertidumbre como contestación a las tonterías cuántico diferenciales de Rafa me quedé con ganas de seguir largando sobre determinados aspectos de la mecánica cuántica que, como todos vosotros sabéis, es algo en lo que se escudan los charlatanes para justificar cualquier delirante teoría.

Se asigna a Richard Feynman la célebre frase de que “nadie entiende la mecánica cuántica”, puede que esto sea cierto pero lo que sí entienden los físicos son las implicaciones que tiene esta teoría, incluso ignorando el por qué se producen estos fenómenos. La credibilidad de la mecánica cuántica se basa en la precisión de sus predicciones, a su verificabilidad y en la explicación que proporciona a fenómenos que son inexplicables desde el punto de vista de la mecánica clásica. Las predicciones de la mecánica cuántica no son cuestionables el debate se centra, probablemente, en las implicaciones metafísicas o filosóficas de esta teoría.

En el post anterior sobre incertidumbre habíamos visto que las teorías científicas eran aplicables en una determinada escala y que es, precisamente en esa escala, en la que deben ser tomados como modelos de la realidad. Habíamos visto también que a medida que nos acercamos a las diminutas (para nosotros) distancias atómicas y a los rangos de energía de la escala atómica, la teoría física que aplica es la mecánica cuántica.

Uno de los atractivos que tiene el mundo de la mecánica cuántica, para los que no somos científicos del ramo y, especialmente para los charlatanes de la nueva era, es su extrañeza. Los conceptos físicos que todos manejamos, casi de forma innata, en nuestra escala de distancias y energías dejan de tener significado cuando nos acercamos a esas diminutas escalas donde aplica la descripción cuántica. Localización, velocidad, energía, localidad, ondas, etc. son conceptos prácticamente asumidos en nuestra escala humana pero que, en algunos casos, carecen de significado en las escalas en las que aplica la mecánica cuántica. Sin embargo, esos conceptos físicos son los que debemos usar para describir el estado de un sistema.

En nuestra escala humana, el estado de un sistema físico como, por ejemplo, la trayectoria de un balón, puede describirse utilizando conceptos y magnitudes que podemos interpretar de forma natural: posición, velocidad, aceleración, … Estas magnitudes las podemos determinar, de forma simultánea, con un altísimo grado de precisión mediante el empleo de distintos instrumentos de medida. En nuestro ejemplo, con independencia del instrumento de medida que empleemos para determinar la velocidad del balón, obtenemos los mismos o muy parecidos resultados. Es más, en esa escala podemos asumir, con mucha tranquilidad y seguridad, que esas propiedades físicas del balón tienen unos determinados valores, observemos el balón o no.

Sin embargo, en el mundo cuántico, esto no es así. En la escala cuántica, cuando realizamos una medición del estado de un objeto, los resultados que obtenemos dependen del instrumento de medida utilizado. Por otra parte, en esa escala, los objetos parecen tener propiedades que son, a priori contradictorias. En algunos casos podemos cambiar de una vista de una propiedad a la vista de la otra pero lo que no podemos hacer es observar a la vez ambas propiedades. En esencia esto es el núcleo de lo que se conoce como principio de complementariedad que fue desarrollado por Niels Bohr en el año 1927 y presentado en septiembre de ese año en un congreso celebrado a orillas del lago Como y que es la base de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica.

En el post anterior sobre el principio de incertidumbre vimos que había pares de magnitudes físicas relacionadas (por ejemplo, velocidad y posición) que se denominaban magnitudes complementarias sobre las que aplicaba el principio de incertidumbre. También vimos que, a escala cuántica, los objetos podían comportarse como ondas (inherentemente deslocalizados) o como partículas (localizados). En la escala en la que aplica la mecánica cuántica, aunque podemos hablar de la posición de un electrón y de su velocidad como si fueran propiedades reales de la partícula, se trata de propiedades que sólo se hacen reales cuando el electrón interacciona con un instrumento de medida diseñado para medir esa propiedad.

¿Qué es lo que pasa? Fundamentalmente que la aplicación de las magnitudes físicas que utilizamos en nuestra escala humana está limitada o condicionada en la escala de los fenómenos cuánticos pero, esas mismas magnitudes físicas clásicas son las únicas que conocemos y las que necesitamos para explicar los fenómenos observados. En este sentido, Werner Heisenberg afirmó:

La interpretación de Copenhague de la teoría cuántica parte de una paradoja. Cualquier experimento en física, tanto si se refiere a experimentos cotidianos como a fenómenos atómicos, debe describirse en términos de la física clásica. Los conceptos de la física clásica forman el lenguaje que utilizamos para describir la disposición de nuestros experimentos y establecer los resultados de los mismos. No podemos ni debemos cambiar estos conceptos por otros. Sin embargo, la aplicación de estos conceptos está limitada por las relaciones de incertidumbre. Debemos tener en cuenta este rango limitado en la aplicabilidad de los conceptos clásicos cuando los usemos pero no podemos ni debemos tratar de mejorarlos.

A mí, personalmente, me resulta atractivo el conceptualizar al electrón como una pequeña bolita cargada que se encuentra en un lugar determinado del espacio en un momento concreto equiparándolo, de esta forma, a un diminuto balón. Sin embargo, esta analogía es, de acuerdo a la interpretación de Copenhague, errónea. La interpretación de Copenhague establece, en esencia, un límite a lo que podemos conocer, intentar ir más allá de ese límite, no tiene sentido.

La introducción de nuevos conceptos para describir, de forma independiente, una nueva realidad subyacente implica caer en la trampa de la metafísica. Un electrón no es ni onda ni partícula, es algo que está fuera del alcance de la experiencia en nuestra escala humana, sin embargo, debemos describirlo a través de esos conceptos que manejamos a nivel macroscópico. Personalmente, desde mi concepción positivista, hace que rechace, de forma radical, cualquier explicación metafísica de la realidad.

En general, las teorías científicas, son instrumentos, modelos que nos sirven para establecer conexiones entre nuestras observaciones de los fenómenos naturales en la forma más económica y eficiente posible. Cuando una teoría incluye la descripción del comportamiento de entidades que no podemos percibir, esas entidades son, en la práctica, instrumentos de esa teoría que no deben ser interpretados como elementos de una realidad independiente. Esto no implica que no exista una realidad, que no existan los electrones, los fotones, etc. Las teorías científicas, como modelos que son, describen una realidad empírica que se manifiesta a través de los efectos que podemos percibir y verificar pero no nos permiten ir más allá de ese nivel empírico. Intentar ir más allá de ese nivel significa, en el mejor de los casos, especulación y en el peor charlatanería pseudocientífica.

En este sentido, Niels Bohr afirma:

No existe un mundo cuántico, existe sólo una descripción física cuántica abstracta. Es erróneo pensar que el objetivo de la física es encontrar cómo es la naturaleza. La física se ocupa de lo que podemos decir sobre la naturaleza.

Anuncios

3 comentarios

Archivado bajo Explicaciones

3 Respuestas a “Copenhague y la existencia de un mundo cuántico

  1. Genial artículo!
    Es increíble lo ambiguo que se le vuelve el lenguaje científico para el ignorante, y eso es un “vacío legal” que utilizan seguido los charlatanes. Por ejemplo, si alguien mencionó una cuchara (real o metafórica), los charlatanes ya están exigiendo el pastel.
    Saludos!
    Joan

  2. Xoco

    Lo que mucha gente ignora es que la mecánica clásica y la cuántica se solapan en determinada escalas, siendo válidos los resultados utilizando tanto una como otra, no hay una línea de corte exacta para utilizar una u otra. Aunque obviamente a cierto nivel “micro” ya solo son válidas las ecuaciones de la física cuántica mientras que a cierta escala “macro” ya solo son válidas las de la física clásica o relativista, y no hasta cualquier magnitud porque incluso las ecuaciones actuales fallan a gran escala, lo que obliga a realizar correcciones basadas en la interacción de materia oscura o bien usando ecuaciones de gravedad modificada.

    Es una limitación del instrumental de principios del siglo XXI el hecho de que la mecánica cuántica sea abstracta, en el mundo macroscópico casi siempre tenemos “luz” para observar el balón, pero si para observar el balón a oscuras usáramos un potente foco cuyos fotones desviaran la trayectoria del balón al enfocarlo, estaríamos en un caso similar al de la observación de una partícula-onda en la mecánica cuántica, de ahí la utilización de vectores de probabilidades, ya que todo se reduce al problema de la medida.

    “Escogiendo medir con precisión la posición se fuerza a una partícula a presentar mayor incertidumbre en su momento, y viceversa; escogiendo un experimento para medir propiedades ondulatorias se eliminan peculiaridades corpusculares, y ningún experimento puede mostrar ambos aspectos, el ondulatorio y el corpuscular, simultáneamente.”
    J. Gribbin

  3. carlos

    La isertidubre es intrisica, no tiene que ver con el metodo que se use para medir el estado o velocidad de una particula, no es la falta de “finesa” del metodo o instrumento que se utiliza para medir, es una propiedad de la materia a nivel cuantico, por ello seguiremos teniendo Incertidumbre, sin importar la forma de medicion que utilicemos.-

Deja un comentario:

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s