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35. ¿EL INDETERMINISMO CUÁNTICOES REAL O SÓLO APARENTE? ¿IMPLICA

LA FÍSICA CUÁNTICA QUE NO SE PUEDEHABLAR DE REALIDAD, SINO DE CÓMO

SE NOS APARECE LA REALIDAD?Claudia E. Vanney

La física cuántica estudia los fenómenos físicos a escala microscópi-ca. Estos fenómenos están muy lejos del alcance de nuestra observa-ción. Además, la conexión entre el formalismo matemático de la fí-sica cuántica y los resultados experimentales es también muyindirecta. Como si esto fuera poco, diversos experimentos que ma-nifiestan el indeterminismo cuántico desafían el sentido común. Porejemplo, los electrones se comportan unas veces como ondas y otrascomo partículas. A diferencia de lo que sucede con la física deNewton, las propiedades de los sistemas cuánticos (posición, velo-cidad, energía, tiempo, etc.) no están, todas a la vez, bien definidas.Es más, los sistemas cuánticos no son caracterizados por sus propie-dades, sino por una función de onda. ¿Pero qué es la función de on-da? Se trata de un objeto matemático que contiene información so-bre los estados posibles del sistema físico y sus respectivasprobabilidades.

Si bien las aplicaciones tecnológicas de la física cuántica son muynumerosas (el desarrollo de la electrónica, por ejemplo, se debe a ella),continúa presentando grandes desafíos a la hora de su interpretación.En los párrafos siguientes mencionaré brevemente algunas de las in-

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terpretaciones. Una de las dificultades iniciales que encontró la mecá-nica cuántica consistió en explicar qué sucede durante un proceso demedición.

La primera explicación de la medición cuántica fue la hipótesis delcolapso: durante el proceso de medición, la función de onda «colapsa»en un único resultado. La interpretación ortodoxa o interpretación deCopenhague propuso que, si bien todo sistema cuántico se encuentraen una superposición de sus estados posibles, cuando se realiza unamedición éstos se reducen sólo al estado medido. Es decir, durante elproceso de medición el sistema escoge al azar uno de los posibles esta-dos del sistema, en una evolución indeterminista. Según esta inter-pretación, la interacción del sistema con un observador (o aparato demedición) externo al sistema es preponderante para el colapso de lafunción de onda.

La hipótesis del colapso condujo más tarde a algunas interpretacio-nes idealistas. Eugene Wigner o John Wheeler, por ejemplo, atribuye-ron el colapso de la función de onda a la conciencia del observador.Sin necesidad de llegar tan lejos, el problema de la medición cuánticaestá señalando un hecho importante: durante el proceso de mediciónhay una interacción entre el sistema medido y el aparato de medición.Es decir, no se debe considerar que el sistema está aislado cuando seestá midiendo. Pero admitir que los fenómenos físicos se encuentranmutuamente interconectados no significa que estos dependan intrín-secamente de la mente o conciencia del observador, como pretendenlas interpretaciones idealistas.

Algunos físicos, como Albert Einstein, se opusieron al indetermi-nismo de la física cuántica y sostuvieron que éste no es una caracterís-tica de la naturaleza, sino una consecuencia de nuestra ignorancia. Se-gún ellos, la mecánica cuántica es indeterminista porque no es aúnuna teoría completa. La aspiración de estos autores es encontrar unanueva teoría que vuelva a conectar los objetos microscópicos con leyesdeterministas y no por medio de probabilidades. En esta línea se en-marca la interpretación de Bohm, quien desarrolló un nuevo formalis-mo para la física cuántica. El formalismo de Bohm postula la existen-cia de ciertas variables ocultas a un nivel inferior, que permitiríarecuperar el determinismo en el nivel microfísico.

Las interpretaciones anteriormente mencionadas consideran que lafunción de onda describe todas las posibilidades de un sistema indivi-

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dual del modo más completo. Las interpretaciones estadísticas de la físi-ca cuántica, en cambio, suponen que la función de onda no se refierea un sistema individual, sino a un conjunto de sistemas. Las interpre-taciones estadísticas asumen una visión instrumentalista de las teoríascientíficas que sólo busca relacionar el formalismo matemático con lapráctica experimental y la predicción, sin aspirar a explicar o describirel mundo natural. Las interpretaciones estadísticas consideran que lafunción de onda es una función estadística abstracta, sólo aplicable aprocedimientos similares que se repiten. Es decir, la función de ondano se refiere a un experimento individual, sino que es el resultado es-tadístico de muchos de ellos.

Las interpretaciones modales constituyen otra familia de interpre-taciones de la física cuántica. Estas interpretaciones focalizan suatención en las propiedades abiertas de los sistemas físicos, sin atri-buir una especial significación al proceso de medición. Según lasinterpretaciones modales, el formalismo matemático de la mecánicacuántica especifica las magnitudes de los sistemas físicos, que tienenvalores definidos. Las probabilidades, por su parte, dan cuenta delos posibles valores que pueden adoptar las magnitudes físicas. Paralas interpretaciones modales, observar consiste en extraer una de lasmuchas posibilidades existentes. Pero el observador no perturba elsistema observado, sino que actualiza uno de sus estados potencia-les. Es decir, según estas interpretaciones la indeterminación es unacaracterística de nuestro mundo, pues el futuro no es simplementedesconocido, sino que aún no está decidido. Como existen variasalternativas abiertas, hay también oportunidades para la apariciónde novedades.

Pero entonces, ¿el indeterminismo cuántico es real o sólo apa-rente? Como hemos visto, para algunas interpretaciones de la físicacuántica el indeterminismo cuántico es una propiedad intrínseca delmundo natural (interpretación de Copenhague o interpretacionesmodales). Otras interpretaciones, en cambio, consideran que el in-determinismo es sólo aparente, una mera manifestación de nuestraignorancia o de las limitaciones de las teorías actualmente vigentes(interpretación de Bohm). Un tercer grupo sostiene que las teoríascientíficas —incluida la física cuántica— no pueden afirmar ni eldeterminismo ni el indeterminismo del mundo natural (interpreta-ciones estadísticas).

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Las nociones de la física cuántica que desafían el sentido comúnponen de manifiesto la necesidad de interpretar las teorías científicasdesde perspectivas filosóficas meta-teóricas. Según Aristóteles, la causamaterial y la causa formal son dos co-principios de la realidad. Es de-cir, en la realidad natural no hay determinismo, sino un principio dedeterminación actual (causa formal). Tampoco hay indeterminismo,sino un principio de indeterminación potencial (causa material).Tanto el determinismo newtoniano como el indeterminismo cuánticoson propiedades de las teorías físicas, no de la realidad. Si bien la físicabrinda conocimientos válidos de la realidad, la filosofía de la naturale-za, en su análisis de la causalidad, nos enseña otras cosas a las que laciencia no tiene acceso.

La segunda pregunta nos conduce a ahondar un poco más la rela-ción de las teorías científicas y la realidad: ¿implica la física cuánticaque no se puede hablar de realidad, sino de cómo se nos aparece larealidad?

En los párrafos siguientes veremos que tampoco hay una respuestaunánime a esta cuestión desde la ciencia.

Hasta finales del siglo XIX, las teorías científicas se interpretaron enclave realista. Para el realismo clásico, los modelos conceptuales de laciencia son réplicas del mundo real. Los modelos científicos ayudanpor tanto a comprender la estructura del universo de un modo direc-to. Pero la física cuántica puso fuertemente a prueba esta convicción.Quienes se aferraron con fuerza al realismo clásico, sostuvieron que lafísica cuántica no brinda una descripción completa de los sistemasatómicos. Estos autores consideran que la física cuántica es una teoríaincompleta y transitoria.

Por contrapartida, a comienzos del siglo pasado también empe-zaron a surgir visiones instrumentalistas de la práctica científica. Pa-ra el instrumentalismo, los modelos científicos son ficciones imagi-nativas que se utilizan en la construcción de las teorías y luego sedescartan. Las teorías científicas serían sólo construcciones humanasconvenientes, meras herramientas prácticas que permiten alcanzarun control predictivo y técnico de la realidad. Las posturas instru-mentalistas no se preguntan por la correspondencia entre las teoríascientíficas y la realidad. Para ellos, la ciencia no dice nada sobrecómo es el mundo en sí, sino que sólo pretende un dominio tecno-lógico.

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Una posición intermedia entre el realismo clásico y el instru-mentalismo se encuentra en el realismo crítico. Para este último, lasteorías científicas son representaciones limitadas del mundo segúninteractúa con nosotros, pues las diversas situaciones experimentalesponen de manifiesto que las teorías científicas se correlacionan condiversos aspectos del mundo real. Según el realismo crítico, las teo-rías científicas aspiran principalmente a explicar el mundo, no sólo acontrolarlo.

En resumen, el mundo macroscópico de la física newtoniana es ra-dicalmente diferente del mundo microscópico de la física cuántica: elmacroscópico es determinista, pues en la física de Newton las leyesinexorables regulan el movimiento de todo el cosmos, de manera quesi se conoce el estado precedente se puede predecir el futuro. En cam-bio, la física cuántica introdujo la aleatoriedad en la predicción de loseventos que ocurren en los niveles atómico y subatómico.

El mundo newtoniano es reduccionista, pues el comportamientodel todo es el resultado del comportamiento de los componentes me-nores del sistema físico. Para la física cuántica, en cambio, el compor-tamiento del todo no se reduce al comportamiento de sus partes, pueslos microcomponentes se rigen por leyes físicas distintas a las leyes dela física newtoniana.

La física macroscópica es realista, pues asume que las teorías cien-tíficas describen el mundo tal como es en sí, con independencia delobservador. Los sistemas cuánticos, en cambio, sólo definen sus pro-piedades cuando interaccionan con un observador.

La física cuántica supuso una importante ampliación del conoci-miento científico, que ofrece nuevas perspectivas a la reflexión filosó-fica. A diferencia de la física de Newton, la física cuántica sugiere unfuturo no cerrado, la existencia de eventos interconectados y limita-ciones en el conocimiento humano. Las diversas interpretaciones de lamecánica cuántica han asumido el desafío de indagar en estas cuestio-nes partiendo de argumentos científicos y filosóficos. Comprender lafísica cuántica es una cuestión aún abierta y que posee numerososmatices, como para admitir una solución trivial.

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PARA SEGUIR LEYENDO

HEISENBERG, W., Física y Filosofía. Ediciones La Isla. Buenos Ai-res,1959.

BOHR, N., Essays 1958-1962 on atomic physics and human knowle-dge. Bow Press. Woodbridge, 1963.