Lunes
en la Ciencia, 22 de mayo del 2000
La mecánica cuántica
El debate no ha concluido
Jaime Besprosvany
En 1935 Albert Einstein le escribe a un colega: "la
filosofía tranquilizante de Heisenberg y Bohr -Ƒo
religión?- está tramada tan delicadamente que, por
el momento, provee una acogedora almohada para el creyente convencido
de la cual no es fácil despegarlo". Einstein expresaba
así su oposición a la entonces recién producida
interpretación de la mecánica cuántica, la
teoría que se concibió en los años veinte del
siglo XX, y que es hoy el marco teórico aceptado que describe
al mundo microscópico. Fue el físico alemán
Werner Heisenberg quien primero vislumbró esta nueva
teoría, la cual rompía con muchos de los supuestos
tradicionales, y fue el físico danés Niels Bohr quien
más se dedicó a tejerle ese extraño ropaje
filosófico que -no obstante las críticas de
Einstein y otros-, sigue proveyendo la interpretación
más aceptada hasta hoy.
En los años veinte habían culminado varios
lustros de apariciones de nuevos e inesperados fenómenos y
explicaciones que conmovieron al apacible mundo de la física
clásica del siglo XIX, la cual se supuso terminada, y a su vez,
consideró que el trabajo de los físicos
consistiría en adelante en afinar los últimos
detalles. En esos lustros los físicos no cesaron en su
extrañamiento al constatar que suposiciones que se consideraban
imposibles en la física clásica, como el comportamiento
ondulatorio de las partículas y aquel de tipo partícula
de las ondas, lograban predecir comportamientos insólitos
-y de otra manera inexplicables-, como el de los electrones
en un átomo.
La mecánica cuántica integra estos
comportamientos en su formalismo, pero necesita para ello romper con
las ideas tradicionales. Se implica entonces que existe una
imprecisión inherente a la naturaleza en las mediciones de la
posición y la velocidad de una partícula, cuando
éstas se realizan simultáneamente, como lo plantea el
principio de incertidumbre de Heisenberg; se implica también
que el valor de estas variables sólo puede ser predicho
probabilísticamente y que sólo es posible asignarlo a
alguna de ellas con certeza después de que se realiza su
medición. Bohr y Heisenberg postularon que para dar una
formulación consistente de estos hechos era necesario renunciar
a premisas que se consideraban indispensables en la ciencia, como el
determinismo y la objetividad, es decir, la idea de que la naturaleza
se rige causalmente y la idea de que es posible describirla
independientemente de su medición. En efecto, Bohr
afirmó que "es incorrecto pensar que el objeto de la
física concierne a investigar cómo es la naturaleza. La
física concierne a lo que podemos decir de ella".
Pero no todos aceptaron el nuevo
Evangelio. Einstein y otros se opusieron a la idea de que
sólo el acto de medición "colapsa" a la variable de la
partícula -su posición, por ejemplo-
instantáneamente a un valor determinado y cuestionaron la
imposibilidad de asignar la variable a la partícula antes de la
medición. Peor aun, mostraron casos en donde la mecánica
cuántica implicaba correlaciones "fantasmagóricas" que
se transmiten por el espacio instantáneamente y que son
necesarias para explicar la adjudicación de la variable
"colapsada" a su valor, al realizarse la medición.
Aunque a lo largo del resto del siglo algunos
físicos continuaron proponiendo interpretaciones alternativas,
las investigaciones acerca de la materia, las moléculas, los
átomos, los núcleos y las partículas elementales
fueron tan fascinantes y productivas que la gran mayoría de los
físicos prefirió dedicarse a ellas, usando la
mecánica cuántica únicamente como instrumento y
descansando apaciblemente en la almohada al evitar cuestionarse su
interpretación. Pero antes del desarrollo de estas
investigaciones, Einstein se daba por vencido de poder convencerlos:
"Dejémosle (al creyente), entonces, reposar allí",
concluyó.
Sin embargo, una investigación posterior ha sacado
a muchos de ese letargo. En 1964 el físico británico
John Bell demostró que cualquier teoría alternativa con
variables adicionales que intentara adjudicarlas a las
partículas antes de la medición, evitando así
aquellas correlaciones "fantasmagóricas", entraría en
flagrante contradicción con la mecánica
cuántica. Se abría entonces la posibilidad de realizar
una verificación experimental. Esta se realizó, y los
resultados le han dado la razón a la mecánica
cuántica.
Hoy no sólo permanece pendiente la interrogante de
cómo se transmiten en el espacio las correlaciones
"fantasmagóricas" entre las variables que se miden, sino
también aquella de la forma en que se lleva a cabo el colapso
mismo que asigna un valor a esas variables. Algunos experimentos se
dedican a resaltar estos fenómenos para su estudio, pero las
cuestiones fundamentales respecto a la interpretación siguen
todavía sin resolverse. Para lograr un avance,
Ƒserá necesario comenzar por cuestionar los conceptos
mismos utilizados hoy como el de espacio?
bespro@servidor.unam.mx
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