¿Qué distingue a la física cuántica
de la física clásica o newtoniana de una forma fundamental? Esta
pregunta que parece sacada de un examen de bachillerato, no tiene una
respuesta tan evidente como pudiese parecer. De hecho, soy de la
opinión de que la mayoría de las respuestas estándar, siendo
correctas, no expresan adecuadamente lo básico, el germen del
conflicto. Esto hace que muchos se aproximen a la física cuántica
más como a un libro recetario, que como a un todo bien hilvanado.
Veremos las tres respuestas típicas y después iremos a por el nudo
gordiano.
La primera respuesta que se suele dar
es la que da nombre a la teoría, a saber, la existencia de cuantos
de energía, la cuantización. La energía (y más cosas, pero
dejémoslo aquí), a diferencia de la física clásica, no es
continua, sino que va en paquetes de tamaño determinado, llamados
cuantos. ¿Es esto realmente una diferencia?¿Realmente supone por sí
misma un problema para la física clásica? ¿Acaso la materia no
está cuantizada en forma de átomos (por poner un límite del siglo
XIX) o en partículas en general? ¿No consideraron Boltzmann,
Maxwell y Gibbs que la naturaleza estaba compuesta por átomos y de
esta hipótesis dedujeron ni mas ni menos que las leyes de la
termodinámica macroscópica?¿Acaso durante mucho tiempo no se
consideró que la luz tenía naturaleza corpuscular, empezando por
Gassendi y siguiendo por el propio Newton? El hecho de que la
naturaleza sea discreta, por sí mismo, pues, no es una ruptura con
la física clásica. Para Planck, su “acto de desesperación” no
consistió en introducir la cuantización de la energía, sino el
recurrir a la estadística.
La segunda respuesta que se suele
esgrimir es la dualidad onda corpúsculo. Obviamente la idea de que
un cuerpo tenga una onda asociada es novedosa y no puede decirse que
exista en física clásica. Pero tampoco supone un problema mayor
para una concepción newtoniana del mundo. De hecho desde que newton
publicase su Opticks en 1704 hasta los experimentos de Léon
Foucoult en 1850, la luz era un corpúsculo o una onda según
conviniese y según a quien preguntases. Esto es, desde un punto de
vista pragmático, una situación análoga a la que plantea la
hipótesis de de Broglie.
Un tercer argumento es el principio de
incertidumbre. Estamos ante una situación parecida a la de la
dualidad onda-corpúsculo. El principio de Heisenberg, al igual que
la hipótesis de de Broglie, eleva ontológicamente lo que es algo
que ya se maneja en la práctica en física clásica. Lo que en
física newtoniana es teóricamente alcanzable ahora no se puede
alcanzar: establece un límite fundamental en la precisión con la
que podemos conocer los valores de pares de variables incompatibles.
Para una física acostumbrada a manejarse con incertidumbres en la
medida, esto tampoco supone una ruptura tan radical. Es a los
filósofos a los que encanta la posibilidad de escapar al
determinismo mecanicista.
Siendo estas tres respuestas,
cuantización, dualidad e incertidumbre, como decíamos al comienzo,
fenómenos que la teoría clásica no puede acomodar fácilmente y
por lo tanto serían respuestas correctas a nuestra pregunta de
inicio, sin embargo, no supondrían mayor problema para un físico
experimental, por ejemplo. Estos tres aspectos, como venimos
apuntando, tienen relevancia desde el punto de vista de las
implicaciones filosóficas, ontológicas si se quiere, puramente
teóricas.
Curiosamente, la distinción
fundamental de la mecánica cuántica, lo que la separa de la física
clásica, estriba en una característica matemática. Son las
propiedades que cumplen las soluciones de las ecuaciones básicas que
describen los sistemas físicos objeto de estudio las que diferencian
a la física cuántica de la clásica. Esto no sería más que un
artificio matemático si las predicciones no cuadrasen tan
estupendamente bien con los experimentos. Otra cosa es su
interpretación. Vamos a verlo.
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