MECÁNICA CUÁNTICA Y FILOSOFÍA. DETERMISMO Y CONTINUIDAD

Determinismo físico

Dice de Broglie (Física y Microfísica):

"En mecánica clásica, para poder prever el movimiento de un punto material, es necesario conocer exactamente su posición y su velocidad en un mismo instante inicial; es preciso, pues, poder precisar con exactitud en ese instante inicial su localización espacial y su tendencia dinámica. Con las ideas clásicas, nada se opone a que estos datos iniciales sean conocidos y, por lo tanto, nada se opone a una previsión rigurosa del movimiento ulterior conforme al ideal determinista”

Determinismo metafísico

Del determinismo que nos permite resilver problemas prácticos se puede pasar a la formulación de un principio filosófico: el principio determinista, según el cual el comportamiento futuro del universo está rigurosamente gobernado por leyes físicas, . 

Dice el científico y filósofo francés del siglo XIX Pierre Simon de Laplace:

«Podemos ver el estado presente del universo como un efecto de su pasado y como la causa de su futuro»

Continuidad y discontinuidad

"Desde Newton la imagen física del mundo basábase en la convicción de que todas las conexiones causales son continuas en la naturaleza. El cálculo diferencial, inventado por Leibniz y Newton para dar forma adecuada a las leyes físicas, fue la expresión matemática de esta convicción. Natura non facit saltus"  (BOHR,  “Unidad del conocimiento”,1954)

¿Cuál era la imagen imagen física del mundo al final del XIX?

Una imagen basada en distinguir entre materia (pasiva) y energía (activante).

"Las sustancias materiales son la base natural de los fenómenos físicos, mientras que, por el contrario, los campos y radiaciones eran considerados más bien como esquemas mentales y modelos lógicos para representar la evolución de los primeros. Esta postura se adoptó muy especialmente después de que fracasara el intento de «sustanciar» el campo mediante el concepto de éter.A cada uno de estos dos polos conceptuales se le atribuían algunas características propias. La materia se suponía constituida por partículas, y por tanto provista de una estructura corpuscular y discreta, y además localizable en una región circunscrita del espacio. Por el contrario los campos y radiaciones tenían naturaleza ondulatoria y continua, y debían pensarse como extendidos a todo el espacio y como portadores de energía" (Agazzi, Temas y problemas de filosofía de la física)

Con este modelo se puede prever dónde irá a parar una partícula conociendo su posición y su velocidad en un cierto instante (las dos cosas, cada una por separado y no una a partir de la otra), aplicando la herramienta matemática del cálculo diferencial (que exige la continuidad de las funciones que se manejan).

Pero este modelo explicativo falla a la hora de explicar ciertos fenómenos (radiación del cuerpo negro). 

Para explicar la anomalía observada empíricamente ( catástrofe ultravioleta) se introduce la hipótesis de los cuantos (Plank):

Los intercambios energéticos entre materia y radiación se realizan de forma discontinua por medio de ciertas cantidades bien definidas y discretas, la “cantidad mínima de acción”, y que vienen dadas por la constante (de Plank).

No sólo la materia es discontinua, constituida por átomos, también la energía lo es.

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Que las funciones sean discontinuas es un contratiempo molesto pero superable. Eso obliga a tener que utilizar una herramienta distinta al calculo diferencial: la estadística. Einstein es el primero en aplicarla a este campo. La mecánica de la física atómica se convierte así en mecánica estadística. 

Lo que no era en principio evidente es que se rompía también  la independencia de las variables posición y velocidad. Eso es de lo que si dio cuenta Heissenberg, formulando la cuestión como principio de incertidumbre. Si no podemos saber dónde está una partícula y hacia donde se dirige, ambas cosas con exactitud y de forma independiente, no sabemos a dónde irá a parar.  No somos capaces de hacer predicciones exactas. Se rompe la capacidad predictiva de la física. En eso nunca estuvo de acuerdo Einstein.

¿Cómo llegó Heissenberg al principio de incertidumbre? No a partir de ningún experimento, sino a partir de un deducción basada en el cálculo matricial. en concreto  que las matrices no tiene la propiedad conmutativa y que la diferencia entre multiplicar una matriz por otra y la operación  conmutada, en el caso de la posición y la velocidad, está relacionada con la constante de Plank.

Si partimos de que la posición es una propiedad esencialmente corpuscular, y que las ondas poseen  momento pero no localización precisa pero no localización precisa,el hecho de que, al medir primero una de estas propiedades, sacrifiquemos la exactitud en la otra, explica que la Naturaleza esconda uno de los aspectos de la dualidad cuando manifiesta el otro.

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