La física cuántica estudia los fenómenos físicos a escala microscópica. Estos fenómenos están muy lejos del alcance de nuestra observación. Además, la conexión entre el formalismo matemático de la física cuántica y los resultados experimentales es también muy indirecta.
Como si esto fuera poco, diversos experimentos que manifiestan el indeterminismo cuántico desafían el sentido común. Por ejemplo, los electrones se comportan unas veces como ondas y otras como partículas.
A diferencia de lo que sucede con la física de Newton, las propiedades de los sistemas cuánticos (posición, velocidad, energía, tiempo, etc.) no están, todas a la vez, bien definidas.
Es más, los sistemas cuánticos no son caracterizados por sus propiedades, sino por una función de onda.
¿Pero qué es la función de onda? Se trata de un objeto matemático que contiene información sobre los estados posibles del sistema físico y sus respectivas probabilidades.
Si bien las aplicaciones tecnológicas de la física cuántica son muy numerosas (el desarrollo de la electrónica, por ejemplo, se debe a ella), continúa presentando grandes desafíos a la hora de su interpretación.
Una de las dificultades iniciales que encontró la mecánica cuántica consistió en explicar qué sucede durante un proceso de medición. Durante el proceso de medición hay una interacción entre el sistema medido y el aparato de medición. Es decir, no se debe considerar que el sistema está aislado cuando se está midiendo.
Pero admitir que los fenómenos físicos se encuentran mutuamente interconectados no significa que estos dependan intrínsecamente de la mente o conciencia del observador, como pretenden las interpretaciones idealistas.
Algunos físicos, como Albert Einstein, se opusieron al indeterminismo de la física cuántica y sostuvieron que éste no es una característica de la naturaleza, sino una consecuencia de nuestra ignorancia. Según ellos, la mecánica cuántica es indeterminista porque no es aún una teoría completa.
La aspiración de estos autores es encontrar una nueva teoría que vuelva a conectar los objetos microscópicos con leyes deterministas y no por medio de probabilidades.
Entonces, ¿el indeterminismo cuántico es real o sólo aparente? Como hemos visto, para algunas interpretaciones de la física cuántica el indeterminismo cuántico es una propiedad intrínseca del mundo natural (interpretación de Copenhague o interpretaciones modales).
Otras interpretaciones, en cambio, consideran que el indeterminismo es sólo aparente, una mera manifestación de nuestra ignorancia o de las limitaciones de las teorías actualmente vigentes (interpretación de Bohm).
Un tercer grupo sostiene que las teorías científicas —incluida la física cuántica— no pueden afirmar ni el determinismo ni el indeterminismo del mundo natural (interpretaciones estadísticas).
Las nociones de la física cuántica que desafían el sentido común ponen de manifiesto la necesidad de interpretar las teorías científicas desde perspectivas filosóficas meta-teóricas.
Tanto el determinismo newtoniano como el indeterminismo cuántico son propiedades de las teorías físicas, no de la realidad. Si bien la física brinda conocimientos válidos de la realidad, la filosofía de la naturaleza, en su análisis de la causalidad, nos enseña otras cosas a las que la ciencia no tiene acceso.
¿Implica la física cuántica que no se puede hablar de realidad, sino de cómo se nos aparece la realidad? No hay una respuesta unánime a esta cuestión desde la ciencia.
Hasta finales del siglo XIX, las teorías científicas se interpretaron en clave realista.
Para el realismo clásico, los modelos conceptuales de la ciencia son réplicas del mundo real
. Los modelos científicos ayudan por tanto a comprender la estructura del universo de un modo directo.
Pero la física cuántica puso fuertemente a prueba esta convicción. Quienes se aferraron con fuerza al realismo clásico, sostuvieron que la física cuántica no brinda una descripción completa de los sistemas atómicos. Estos autores consideran que la física cuántica es una teoría incompleta y transitoria.
Por contrapartida, a comienzos del siglo pasado también empezaron a surgir visiones instrumentalistas de la práctica científica.
Para el instrumentalismo, los modelos científicos son ficciones imaginativas que se utilizan en la construcción de las teorías y luego se descartan.
Las posturas instrumentalistas no se preguntan por la correspondencia entre las teorías científicas y la realidad. Para ellos, la ciencia no dice nada sobre cómo es el mundo en sí, sino que sólo pretende un dominio tecnológico.
Una posición intermedia entre el realismo clásico y el instrumentalismo se encuentra en el realismo crítico.
Para este último, las teorías científicas son representaciones limitadas del mundo según interactúa con nosotros, pues las diversas situaciones experimentales ponen de manifiesto que las teorías científicas se correlacionan con diversos aspectos del mundo real.
Según el realismo crítico, las teorías científicas aspiran principalmente a explicar el mundo, no sólo a controlarlo.
En resumen, el mundo macroscópico de la física newtoniana es radicalmente diferente del mundo microscópico de la física cuántica: el macroscópico es determinista, pues en la física de Newton las leyes inexorables regulan el movimiento de todo el cosmos, de manera que si se conoce el estado precedente se puede predecir el futuro.
En cambio, la física cuántica introdujo la aleatoriedad en la predicción de los eventos que ocurren en los niveles atómico y subatómico.
La física cuántica supuso una importante ampliación del conocimiento científico, que ofrece nuevas perspectivas a la reflexión filosófica.
A diferencia de la física de Newton, la física cuántica sugiere un futuro no cerrado, la existencia de eventos interconectados y limitaciones en el conocimiento humano.
Las diversas interpretaciones de la mecánica cuántica han asumido el desafío de indagar en estas cuestiones partiendo de argumentos científicos y filosóficos. Comprender la física cuántica es una cuestión aún abierta y que posee numerosos matices, como para admitir una solución trivial.
Para seguir leyendo
Heisenberg, W., Física y Filosofía. Ediciones La Isla. Buenos Aires,1959.
Bohr, N., Essays 1958-1962 on atomic physics and human knowledge. Bow Press. Woodbridge, 1963.
Por Claudia E. Vanney
Fragmento de un artículo del libro 60 preguntas sobre ciencia y fe respondidas x 26 profesores de universidad, de la editorial Estella Maris
Hoy celebramos a...