Dos interpretaciones para una sola realidad

La filosofía de la Mecánica Cuántica /5

Cuando los físicos se dieron cuenta de que el comportamiento de los fotones podía ser descrito como el de una onda o como el de una partícula, es decir lo que se conoce como doble naturaleza o dualidad onda-partícula, se formularon dos teorías capaces de explicar lo que ya se llamaban fenómenos cuánticos: la teoría de matrices de Heisenberg (corpuscular) y la mecánica ondulatoria de Schrödinger.

Erwin Schrödinger

La teoría de Heisenberg renunciaba “a una descripción clásica en el espacio y en el tiempo… y desafiaba cualquier interpretación visualizable… enfantizando el elemento discontinuidad”. Por el contrario, la teoría ondulatoria de Schrödinger parecía más fácilmente visualizable a la manera tradicional y ponía su acento en la continuidad [1]

Los autores de cada una de las dos teorías cuánticas miraban con recelo a su rival. Así, Heisenberg decía: “Cuanto más sopeso la parte física de la teoría de Schrödinger, tanto más horrorosa me resulta[2]”.

Por su parte, Schrödinger respondía:

“Me desalentó, por no decir que fui repelido, por lo que me pareció un método más bien difícil de álgebra trascendental, que desafiaba cualquier visualización”[3].

Werner Heisenberg y Niels Bohr

El problema es que las dos teorías eran formalmente correctas, y sin embargo parecían incompatibles. Para intentar solucionar el problema, Schrödinger fue invitado por Bohr con objeto de comparar sus distintos puntos de vista. Sorprendentemente, se llegó a la conclusión de que, a fin de cuentas, ambas teorías eran equivalentes. Con ello se asentó la naturaleza dual onda-partícula de los fenómenos cuánticos. Otra consecuencia de gran importancia, fue “la derrota y claudicación sin condiciones de Schrödinger en los aspectos interpretativos”.

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, más allá de correcciones de estilo para hacer más claro el texto y más agradable la lectura. Ver también la categoría Física: ondas y partículas, para anexos acerca del experimento de la doble rendija]

 FILOSOFÍA DE LA FÍSICA CUÁNTICA

LA FILOSOFÍA DE LA FÍSICA CUÁNTICA /1

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Heisenberg y la nueva física

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /7


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La interpretación de Copenhague

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /8


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Primeras interpretaciones de la mecánica cuántica

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /9


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Universos múltiples

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /10


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Interpretaciones de interpretaciones

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /12


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La cuántica y la esencia del universo

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /14


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Cuando lo razonable es lo incorrecto

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /18


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No existen variables ocultas… y no pueden existir

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /21


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El entrelazamiento cuántico del bote de mayonesa

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Cuántica, telepatía y poltergeist

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Algunas analogías cuánticas

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Einstein contra los cuánticos

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Primeros pasos hacia la cuántica

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Describir no es explicar

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La búsqueda de una teoría de variables ocultas

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  CUADERNO DE CIENCIA

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CUADERNO DE BIOLOGÍA

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BREVÍSIMA INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOSCA Y CAJA

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SOBRE “LA ESTRUCTURA DE LA EVOLUCIÓN”, DE STEPHEN JAY GOULD
(Artículos acerca de la evolución)

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  1. [1] Cita de Max Jammer en Silvio Bergia: “Desarrollo conceptual de la teoría cuántica” (en El siglo de la Física. Barcelona 1992)
  2. [2]Silvio Bergia: “Desarrollo conceptual de la teoría cuántica” (en El siglo de la Física. Barcelona 1992)
  3. [3]Silvio Bergia: “Desarrollo conceptual de la teoría cuántica” (en El siglo de la Física. Barcelona 1992)

La cuántica y la economía

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /16

Un punto de vista un poco diferente acerca de las consecuencias de la cuántica a los que hemos visto hasta ahora ( Cuántica y poltersgeist, La cuántica y la esencia del universo) es el de Jacques Rueff, uno de los más importantes economistas de Francia. Seguidor de la escuela austriaca y opuesto al keynesianismo, fue autor de importantes reformas durante el mandato de De Gaulle. Algunos lo consideran hoy en día el mayor economista del siglo XX.

Rueff, en su libro Visión quántica del universo, establece un paralelismo entre la concepción cuántica y la organización social, política o el comportamiento humano. Su intención es salvar el vacío que Eric Kraemer denunció, que separa a la ciencia y a las disciplinas humanistas:

“Hoy, entre la teoría de los quanta, que sostiene el edificio de la era atómica, y el pensamiento de los economistas y filósofos, marxistas o tecnócratas, parece que haya una distancia de siglos. Ya no hablan la misma lengua. Ya no tienen una idea común”.

Rueff quiere “empezar a llenar el abismo que separa estos dos terrenos del espíritu: el de las ciencias dedicadas a la rigurosa interpretación de las apariencias sensibles, y el de las disciplinas que no han sabido o querido someterse a la enseñanza de los hechos”.

Así, establece comparaciones entre los fenómenos subatómicos y los económicos añadiendo sus opiniones entre paréntesis a una cita de De Broglie:

“Cabe considerar el corpúsculo como, en cierto sentido, libre de manifestarse aquí o allí, con tal valor de su energía o tal otro [¿No evocan estas palabras la libertad de las elecciones económicas, generadora de ofertas y de demandas imprevisibles?]; pero teniendo en cuenta los datos iniciales, cabe calcular de manera rigurosa la probabilidad de que haga una elección en lugar de otra” [lo cual recuerda la determinación estadística de los fenómenos económicos].

Una de las conclusiones fundamentales de Rueff es que “al igual que la moderna física se funda en la noción de individuo, así ha de hacerlo el pensamiento filosófico y político.”

En los últimos capítulos, hemos conocido algunas de las especulaciones, más o menos imaginativas, realizadas por autores que no pertenecen al ámbito de la física cuántica, pero en el próximo empezaremos a conocer algunas de las críticas a las interpretaciones ortodoxas del fenómeno cuántico, procedentes de científicos tan importantes como Albert Einstein.

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

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EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA
[Anexo a Filosofía de la Física cuántica]

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La búsqueda de una teoría de variables ocultas

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /19

James O’Brien (Quanta Magazine)

Aunque Einstein no estaba de acuerdo con la interpretación ortodoxa de Copenhague,  pn principio aceptaba los resultados de la mecánica cuántica. Pero, para Einstein, la mecánica cuántica era correcta de la misma manera que lo es la física clásica si nos mantenemos dentro de unos límites determinados: bajas velocidades y objetos macroscópicos. Ahora bien, si nos salimos de esos límites, entonces la física newtoniana ya no es válida y debe dejar lugar a la relativista.

La ambición de Einstein era reemplazar la mecánica cuántica por un marco teórico diferente:

“En comentarios hechos aquí y allá manifestó su creencia de que el éxito de la mecánica cuántica tenía sus raíces en resultados teóricos que sólo aproximadamente eran correctos, y que representaban una especie de promedio estadístico sobre las predicciones de otra clase de teoría [1]

Las objeciones de Einstein a la mecánica cuántica se basaban en varios aspectos, pero el más importante de todos era su opinión de que los fenómenos cuánticos podían explicarse si se recurría a un nivel explicativo más bajo, o quizá a uno semejante pero no observable (o aún no observado). ESta idea lo llevó a la propuesta de la sustitución de la mecánica cuántica “por una teoría clásica y determinista, pero en la que hay presente un gran número de ‘variables ocultas’ [2].

Continuará


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  CUADERNO DE CIENCIA

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  1. [1]Murray Gell-Mann, El quark y el jaguar. Aventuras en lo simple y lo complejo. Barcelona, 1995.1ª edición: 1994
  2. [2]Murray Gell-Mann, El quark y el jaguar. Aventuras en lo simple y lo complejo. Barcelona, 1995.1ª edición: 1994

Describir no es explicar

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /20

La hipótesis de Einstein de las variables ocultas, es decir el aventurar que podían existir variables ocultas, aspectos no conocidos que resolvieran ls incertidumbres cuánticas y permitiesen elaborar una teoría más completa y menos indeterminista, fue criticada por la ortodoxia cuántica, que negó que tales variables pudiesen existir. Los cuánticos ortodoxos afirmaron que los límites y problemas que plantea la mecánica cuántica no proceden de nuestra ignorancia, sino de la realidad misma (sea esto lo que sea para quienes suelen decir que “la realidad no existe sin el observador”).

En consecuencia, para los físicos cuánticos ortodoxos, ni siquiera podría concebirse una teoría de variables ocultas que fuese una alternativa real a la mecánica cuántica, es decir que fuese capaz de dar cuenta de todo aquello de lo que sí da cuenta la mecánica cuántica.

Para intentar mostrar lo que implica esta respuesta por parte de la ortodoxia puede recordarse el célebre prólogo al De Revolutionibus de Copérnico (prólogo que se cree escribió un tal Ossiander), en el que se dice que su hipótesis, es decir la afirmación de que la Tierra es la que gira alrededor del Sol y no al contrario, sólo pretende “salvar los fenómenos”, pero que no pretende afirmar que así funcionen en realidad los planetas.

Lo que la estratagema de Ossiander o Copérnico pretendía era escapar a las críticas de la iglesia y los aristotélico-pstolemaicos y afirmar que se puede elaborar una teoría que explique todos los hechos observables pero que no por ello sea verdadera. Actualmente, por ejemplo, podríamos construir un modelo complejísimo del sistema solar basado en la concepción tolemaica, con la Tierra en el centro, añadiendo tantos epiciclos y ecuantes como fueran necesarios para dar cuenta incluso de la más pequeña irregularidad observada, pero no por ello se conmoverían nuestras ideas acerca del papel secundario que juega la Tierra en el Sistema Solar.

 

2018: Los epiciclos y ecuantes eran artificios que intentaban mantener el movimiento circular en un cosmos en el que los planetas y el sol giraban en torno a la Tierra. Puesto que las observaciones no coincidían con la suposición de que los planetas se movían en círculos perfectos alrededor de nuestro planeta, el centro del giro se desplazaba a lo largo de un ecuante (una línea que atravesaba el centro de la Tierra) y el planeta giraba alrededor del deferente o círculo trazado alrededor de ese nuevo centro. Es decir, que la Tierra ya no ocupaba realmente el centro. Esta inconsistencia ya la señalo Alhacén (Ibn al-Haytham) en sus Dudas sobre Tolomeo, al criticar que se propusiera un movimiento circular que solo lo era sobre el papel, pero que no tenía lugar en la realidad. Es posible que Alhacén, al que quizá se puede considerar el primer científico, intuyera ya entonces las elipses de Kepler muchos siglos antes, pues vivió entre el 965 y el 1040.

Continuará


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 FILOSOFÍA DE LA FÍSICA CUÁNTICA

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Primeros pasos hacia la cuántica

La filosofía de la Mecánica Cuántica /4

El descubrimiento por Rutherford del núcleo atómico en 1911 permitió un mejor conocimiento de la estructura del átomo.  De este modo se pudo analizar la naturaleza ondulatoria de la luz (y de toda radiación electromagnética) en el mundo de las partículas subatómicas, es decir, aquellas partículas que están en el interior del átomo.

Por otra parte, gracias a la teoría de la relatividad, la equivalencia de la materia y la energía ya no permitía considerar ambos conceptos como referidos a fenómenos distintos. Materia y energía eran dos aspectos de una misma cosa, como se sintetiza en la más famosa fórmula de la física:

E = mc2

Donde E es energía, m la masa y c la velocidad de la luz. Esto quiere decir que, al destruir un  gramo de materia podemos producir 25 millones de kilovatios-hora de energía, lo que quedó probado con las primeras bombas atómicas.

Ahora bien, lo que nos interesa aquí es que, cuando los físicos examinaron el comportamiento de una partícula subatómica como el electrón, que en principio debía considerarse una partícula y no una onda, en experimentos como el de la doble rendija, se descubrió que su comportamiento podía ser descrito tanto como ondulatorio como corpuscular.

"La luz es una onda/partícula" (Light is a wave/particle)

“La luz es una onda/partícula” (Light is a wave/particle)

Vale la pena detenerse a examinar el experimento de la doble rendija, pero ahora no en la versión clásica de Young que ya conocemos, sino en relación con la nueva física del siglo XX. El experimento se puede revisar en detalle con este enlace:

EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA

 

Continuará…

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CUADERNO DE BIOLOGÍA

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BREVÍSIMA INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOSCA Y CAJA

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SOBRE “LA ESTRUCTURA DE LA EVOLUCIÓN”, DE STEPHEN JAY GOULD
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Einstein contra los cuánticos

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /17

 

A pesar de que Einstein debe ser considerado con toda justicia como uno de los creadores de la física cuántica, se opuso a la interpretación indeterminista de la escuela de Copenhague. Sin embargo, sería simplista reducir su discusión con los representantes de la cuántica a una polémica entre determinismo e indeterminismo.

Einstein no fue el único físico de renombre que se opuso a los partidarios de la interpretación de Copenhague (Bohr, Heisenberg, Pauli y Neuman), pues junto a él se puede mencionar a Schrödinger (una vez que se hubo recuperado de su rápida rendición) y a De Broglie, a Bohm o a Landé, quienes, a pesar de aceptar al principio las directrices de Bohr, posteriormente se pasaron al campo contrario.

De Broglie declaró en sus últimos escritos que:

“En el porvenir deben reemplazarse las actuales interpretaciones de la física cuántica por ideas teóricas que nos suministren imágenes más completas y claras de la realidad microscópica”[1].

En cuanto a Schrödinger, sus divergencias con la escuela de Copenhague se hicieron tan extremas que llegó a declarar: “No me gusta, y siento haber tenido alguna vez algo que ver con ello[2].”

Otros físicos como Max Born, Jordan y Dirac se mantuvieron cerca de la ortodoxia, pero sin demasiada convicción [3].

En cuanto a Einstein declaró en una ocasión que la teoría cuántica le recordaba

“el sistema de ilusiones de un paranoico extremadamente inteligente, forjado a partir de elementos incoherentes de pensamiento” [4].

Y eso que no tuvo oportunidad de conocer las posteriores interpretaciones del fenómeno cuántico, cada vez más arriesgadas y más contrarias al sentido común, ideas que sin duda le habrían llenado de asombro y le habrían convencido de que los locos dirigían el manicomio, como en aquel cuento de Edgar Allan Poe, El sistema del profesor Tarr y el doctor Fetter.

 

 

Continuará


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  CUADERNO DE CIENCIA

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  1. [1]en Rueff
  2. [2]en John Gribbin
  3. [3]Popper
  4. [4]Dana Zohar

La conciencia cuántica

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /11

Ya hemos visto que una de las interpretaciones de la física cuántica fue la de Everett, proponiendo los “mundos múltiples”, es decir que cada observación divergente de un fenómeno cuántico tiene lugar en un universo distinto.

Por su parte, Eugene Wigner opinó que la observación o la medida de un fenómeno cuántico, como todas las medidas, acaba por encontrarse con un ser consciente, una persona que realiza la observación y provoca el colapso de la función de onda [el proceso que ocurre cuando se hace una medida]. Por lo tanto, dice Wigner, eso demuestra la influencia de la conciencia sobre los seres inanimados”[1].

Para Wigner, en definitiva, es fundamental la presencia de un observador que miré a través del aparato. Por muchos aparatos registradores, cámaras y contadores que empleemos para medir un fenómeno cuántico, ese fenómeno permanecerá en una especie de limbo hasta que no intervenga un ser consciente que decida observar algo, y con ello, determine una realidad concreta[2].

El propio Wigner propuso un experimento mental llamado “el amigo de Wigner”, que muestra una nueva paradoja de la físca cuántica. Pero para conocer al amigo de Wigner, antes tenemos que conocer al gato de Schrödinger.

 

Continuará…


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 FILOSOFÍA DE LA FÍSICA CUÁNTICA

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  1. [1] Fritz Rohrlich, “Las interacciones ciencia-sociedad a la luz de la mecánica cuántica y de su interpretación” (en El siglo de la Física. Barcelona 1992)
  2. [2]P.C.W.Davies/J.R.Brown, El espíritu en el átomo. Una discusión sobre los misterios de la física cuántica. Madrid, 1989. 1ª edición: Cambridge, 1986.

Algunas analogías cuánticas

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /13

Cuando la mecánica cuántica empezó a ser conocida por el gran público, incluidos los científicos de otras disciplinas, empezaron a proliferar analogías con los más diversos campos del conocimiento. Casi siempre se trataba de comparaciones con el principio de incertidumbre de Heisenberg o con la idea de que el observador o la observación modifica lo observado. Veamos algunos:

Biología: la disección de un ser vivo para estudiar la naturaleza de la vida mata esa vida.

Los biólogos vitalistas usaron la noción de complementariedad para hacer consistente su punto de vista de que los sistemas vivientes se pueden interpretar, por un lado, “de acuerdo con las leyes físicas y químicas que gobiernan a los componentes de la célula y, por otro, de acuerdo con las leyes de la vida que gobiernan a la célula o al organismo como un todo indivisible”[1]

Psicología: la conducta observada es distinta de la que no lo es.
Es decir, cuando alguien se sabe observado no se comporta de la misma manera.

Psicología: la profecía autocumplida. Creer que no somos capaces de hacer algo, puede ser la causa real de que efectivamente no seamos capaces de tal cosa.

Sociología: la publicación de las encuestas sobre opinión pública influye sobre dicha opinión pública.

Educación: los test educativos influyen sobre las normas de educación[2].
Aunque Binet no creó el primer test de inteligencia con esa intención, con el tiempo cobró sentido la paradoja que dice que “la inteligencia es esa cosa que miden los test de inteligencia”.

Economía: la predicción de que va a bajar la bolsa el día 15 hace que la bolsa baje el día 14.

Medicina: el efecto placebo. Creer que estás tomando una medicina puede hacer que tu salud mejore aunque no se trate de una verdadera medicina.

Filosofía: se aplicaron los antiguos idealismos a la nueva física, como el célebre de Berkeley: “Ser es percibir y ser percibido”. El árbol que cae en el bosque cuando nadie está allí, no provoca ningún sonido”. de hecho, ni siquiera cae o no cae, como el gato de Schrödinger que no está ni vivo ni muerto.

 

Continuará…


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EL EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA
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  CUADERNO DE CIENCIA

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  1. [1]Asimov, 868
  2. [2]Rohrlich, 155s

Partículas y ondas

La filosofía de la Mecánica Cuántica /3

planck

Como vimos en ¿Ondas o partículas?, a finales del siglo XIX la Física tenía que convivir con dos explicaciones diferentes si lo que pretendía era explicar la materia (mediante la teoría corpuscular) o la energía y la luz (mediante la teoría ondulatoria).

Al contrario de lo que sucedía con la materia y sus átomos indivisibles, “la energía se consideraba infinitamente divisible, como un centímetro puede dividirse en infinitas unidades menores”.

Sin embargo, en el año 1900, Max Planck propuso la hipótesis del quanto de energía:

“Planck sugirió la existencia de un límite de tamaño mínimo, un ‘cuanto’ o ‘quanto’ (del latín ‘cuantus’, “¿de qué tamaño?”) de energía”.

planck-einstein

Max Planck y Einstein

La hipótesis del quanto o átomo indivisible de energía no fue tomada en serio, ni siquiera por el propio Max Planck (“Los quantos de Planck”), hasta que fue recuperada por Einstein en 1905 para explicar el efecto fotoeléctrico. Esto supuso un problema para los físicos, puesto que, como ya sabemos, había suficiente evidencia desde Thomas Young para considerar que la luz era una onda, pero ahora también la había para considerar que su naturaleza era corpuscular. ¿Cómo admitir que la luz fuera al mismo tiempo onda y corpúsculo?

Continuará…

 Ver también Anexos en 2014
El experimento de interferencia de Thomas Young
El modelo atómico de la materia
Los quantos de Planck
Citas de este capítulo
Hans J. Schneider: Física cuántica

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BREVÍSIMA INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOSCA Y CAJA

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SOBRE “LA ESTRUCTURA DE LA EVOLUCIÓN”, DE STEPHEN JAY GOULD
(Artículos acerca de la evolución)

Cuántica, telepatía y poltergeist

|| La filosofía de la Mecánica Cuántica /15

En el capítulo anterior conocimos a Gary Zukav, uno de los intérpretes de la física cuántica, que proponen una interpretación más o menos llamativa de la realidad a partir de los fenómenos cuánticos, desde el punto de vista de alguien ajeno a la ciencia, como lo soy yo mismo.

Por su parte, Dana Zohar considera en La conciencia cuántica la posibilidad de que los electrones tengan conciencia, y que elijan entre diferentes alternativas. Por si esto fuera poco, afirma que la física cuántica le ha permitido tener ‘sentimientos’ telepáticos “entre mí misma y otros”. Zohar encara todo el asunto desde un punto de vista que es en gran parte ético y social.

En cuanto a Michael Talbot, en su libro Más allá de la teoría cuántica, afirma que:

“El experimento de Aspect dio la prueba de una de las dos siguientes posibilidades: la realidad objetiva no existe, y no tiene sentido que hablemos de cosas u objetos dotados de existencia real alguna por encima y más allá de la mente de un observador, o bien es posible comunicarse con el futuro y con el pasado a una 

velocidad superior a la de la luz… No son afirmaciones hipotéticas. Por lo menos una de las dos opciones mencionadas tiene que ser aceptada como verdadera”.

Talbot no sólo está seguro de que la mecánica cuántica obliga a elegir entre la posibilidad de viajar al pasado y al futuro a velocidades mayores que la luz o la de que el mundo no exista si no es observado, sino que también le concede a la cuántica un importante papel en la interpretación de su experiencia personal con un poltersgeit. De todos modos, las ideas de Talbot no se pueden atribuir sin más a la influencia cuántica, pues encuentra explicaciones no menos atrevidas para un buen montón de fenómenos paranormales recurriendo a otras ciencias y a otras teorías físicas.

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

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  CUADERNO DE CIENCIA

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