La interpretación de Copenhague

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /8

Todos o casi todos estos científicos contribuyeron al desarrollo de la física cuántica. Einstein y Marie Curie son fácilmente reconocibles (ella es la única mujer). Heisenberg está en la tercera fila, el tercero contando desde la derecha. Bohr es el primero de la segunda fila contando desde la derecha también. Pero también están Schrödinger, Planck, el gran Lorentz, Dirac y muchos más titanes de la física del siglo XX. Es, por supuesto, el Congreso Solvay de 1927.

Además del principio de indeterminación o incertidumbre, Heisenberg añadió otro principio, el de complementariedad, que dice que aunque un fenómeno puede ser considerado desde dos puntos de vista que se excluyen mutuamente (por ejemplo, el electrón como onda y como partícula), eso no impide que cada uno por separado siga siendo válido.

Heisenberg y Bohr

A la indeterminación y la complementariedad hay que añadir otras dos nociones para completar el formalismo cuántico: la no localidad y la discontinuidad. Para terminar con la descripción de lo que se ha llamado interpretación de Copenhague, conviene resumir ahora estas cuatro características. La exposición más clara del asunto la he hallado en “Las interacciones ciencia-sociedad a la luz de la mecánica cuántica y de su interpretación”[1]en El siglo de la Física. Barcelona 1992, de Fritz Rorhlich, y aunque obliga a una cita muy extensa, creo interesante trascribirla para dar fin a la descripción de la mecánica cuántica y pasar entonces a examinar sus consecuencias y sus interpretaciones.

Características del formalismo cuántico

Fritz Rohrlich dice que en la mecánica cuántica “nos encontramos con un marco matemático y con un procedimiento de cálculo asociado, que se adecuan excelentemente a los resultados experimentales”.

Rohrlich enumera las características del formalismo de la mecánica cuántica:

1. Discontinuidad

“Algunas cantidades físicas (por ejemplo la energía de una onda magnética) están cuantizadas. Esto significa que sólo se presentan en forma de múltiplos de una cantidad indivisible mínima, un cuanto (por ejemplo de energía). Las magnitudes de estos cuantos están caracterizadas por una constante universal h, la constante de Planck”.

[El lector puede revisar ¿Ondas o partículas? y Partículas y ondas para entender qué significa exactamente esto.]

 

2. Complementariedad
“La no conmutatividad de dos operadores que representan dos observables implica que no pueden tener valores simultáneamente (es decir, no pueden tener valores concretos los dos al mismo tiempo); no pueden ser precisos (como en la física clásica). Se dice entonces que dichos observables son ‘incompatibles’. Un caso particular de par de incompatibles lo tenemos en la relación de incertidumbre propuesta por Heisenberg, que resulta de la no conmutatividad de la posición y del momento lineal. Como consecuencia de la incompatibilidad, una partícula cuántica, por ejemplo un electrón, puede comportarse como una onda (si los observables bien definidos son el espacio y el tiempo) o como una partícula (si los observables bien definidos son el momento y la energía). Este hecho es famoso y se conoce como la dualidad onda-partícula. Como se pueden observar ambos aspectos, una descripción completa de los fenómenos necesita de ambos: se complementan entre sí. Esta idea de complementarierad se convirtió en la base de la presentación de Bohr de la mecánica cuántica”

 

3. Indeterminación

“En general, la teoría sólo puede hacer interpretaciones probabilísticas. Sólo de este modo son predecibles las propiedades y la evolución futura de las partículas cuánticas. La causalidad se limita sólo a las predicciones de las amplitudes de probabilidad, y todas las demás predicciones se siguen de ahí”.

4. No localidad
“Dos partículas cuánticas producidas simultáneamente y que no interaccionan entre sí se comportan, en muchos sentidos, como si se tratara de una sóla partícula, aún después de haberse separado una distancia macroscópica. Tales correlaciones cuánticas entre partículas cuánticas distantes no violan la condición relativista de la existencia de una velocidad máxima para la propagación de señales (que no puede exceder la velocidad de la luz en el vacío)”
Son cuatro características hasta cierto punto sencillas, pero que cambian por completo la visión de la fíisca, y por tanto de la realidad. Definen lo que se llamó “la interpretacón de Copenhague” (por la influencia y tutela del físico danés Niels Bohr).

 

Continuará…


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[Escrito por primera vez  después de 1994 y antes de 1996, como un trabajo universitario. La edición actual procede de la edición personal de 1998. No he introducido ningún cambio significativo, más allá de correcciones de estilo para hacer más claro el texto y más agradable la lectura, pero a veces he añadido textos explicativos en 2017 o 2018, en otro color]


 FILOSOFÍA DE LA FÍSICA CUÁNTICA

Introducción a la cuántica

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¿Ondas o partículas?

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Partículas y ondas

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El principio de indeterminación de Heisenberg

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La interpretación de Copenhague

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El experimento de la doble rendija /1


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El experimento de la doble rendija /2


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