FILOSOFÍA DE LA FISICA CUÁNTICA

LUIS ARBAIZA

La física cuántica ha removido diversas concepciones filosóficas, ignorarla o malentenderla es ser incompetente en epistemología y en cualquier filosofía materialista.

Sobre KHUN.

La fórmula descubierta por Newton:

F=M₁M₂/d²

Funciona.

Si hubiera propuesto

F=M₁M₂/d

o

F=d/M₁M₂

o

F=M₁M₂d²

No funcionaría. Pueden hacerse la prueba.

Esto solo prueba que la ciencia no es una convención o que las leyes científicas no son acuerdos de comunidades científicas (paradigmas) que deciden que es verdad en una época y que en otra como interpreta Kuhn o sus mas obcecados seguidores.

Lo mismo con la función de onda de Scroedinger en física cuántica, se descubrió no se creó.

Funciona porque el mundo la valida, no la mente o la sociedad humana.

Sobre el REALISMO

Pero ¿Por qué unas formulas funcionan y  otras no?

Hay algo afuera (afurra de nuestra posibilidad de ver) que las invalida o valida. Esto es un algo exterior a las ideas humanas y quizas a la misma gnoseología: el mundo. El mundo afecta el estatus de verdad de nuestras teorías científicas y tiene el poder de refutarlas (al parecer no el de afirmarlas). Entonces el mundo existe independiente de la mente humana pues para afectar las ideas de la mente humana tiene como minimo que ser. Así que el mudo “es”(Realismo). Pero por el momento solo podemos decir eso, que es, no que es cognoscible. Certificamos que tiene una relación con nuestro mundo de ideas y sensaciones (mundo no material hecho de qualias y contenido inmateriales en la conciencia) solo vemos la huella que esta materia deja en nuestras teorías, dentro de los limites inmateriales de nuetra mente. la materia no se muestra pero señala que imágenes inmateriales no le corresponden.

¿Todo esto funcionara también en el mundo quantico?

Al parecer sí. Para la interpretación de Copenhague los objetos macroscopicos son objetivamente reales, pero sus componentes atómicos sólo adquieren existencia como resultado de la observación. pero esto parece tambien ocurrir en el mundo macroscopico: las galaxias de fondo profundo solo fueron parte de nuestra realidad una vez observadas por el Hubble.

Lo que significa que nuestras qualias(sensaciones) e ideas (propociciones, teorias, palabras) sobre el mundo no son el mundo pero son validadas o no por algo invisible que llamamos mundo. ¿Y que se valida entonces? Su correspondencia con el mundo no su igualdad al mundo. su paralelismo al mundo. Copenhague afirma también que la mecánica cuántica no representa partículas, sino más bien nuestro conocimiento, nuestra observación, nuestra conciencia de las partículas. Lo que en mi posición filosófica se aplica también al conocer una manzana o una lámpara.
por último, aun cuando hubiera una realidad que la observación perturbara, hay un objeto anterior a los sujetos y a sus observaciones que es perturbado.

GNOSEOLOGIA

Entonces una formula o una afirmación científica sobre el mundo puede ser validada o  invalidada por el mundo. Es afectada pero él (ojo la interpretación de Copenhague no es una teoría científica sino un interpretación filosófica de una teoría científica, esta (la teoria cuantica) puede sobrevivir sin ella o con otra interpretación). Pero ¿qué es una teoría científica? En realidad lo máximo que podemos decir de una formulación científica sobre el mundo es que afirma algo sobre el mundo subjetivo(sensaciones, palabras, teorias), no objetivo, es una afirmación sobre como ocurre  nuestras sensaciones e ideas del mundo (no cosas no materia), pero sabemos que esa sensación o ideas no dependen de sí mismas o de otras, (la sensación de salado en mi sopa no se debe a otras sensaciones o ideas sino de que hay algo en la sopa) no validan o invalidan teorías, son afectadas por algo más, algo invisible impensable  e incognoscible. Pero que la afecta. Conocemos el efecto pero no el afectador. El mundo interactúa con nuestras sensaciones y valida o refuta ideas, las teorías son un discurso sobre relaciones entre sensaciones. El mundo tiene ser más no sabemos de él otra cosa más que esto. Copenhague dice que sólo podemos comprender la imagen clásica del mundo, no la imagen cuántica.
LA FORMA DEL UNIVERSO DEPENDE DE LA FORMA DEL CEREBRO

En ese sentido  la forma del universo depende de la forma del cerebro, nuestra percepción de la materia y del mismo ser, esta extremadamente condicionada y limitada por nuestra herramienta de percepción: nuestro cerebro. Este no ha sido moldeado por la evolución biológica con fines gnoseológicos, o sea para entender el mundo, sino simplemente para para que nuestros antepasados antropoides sobrevivan mal que bien en su limitado mundo prehistórico. Nosotros estamos atrapados en esa misma deficiente mente. Así como un murciélago solo ve un universo  sin colores, nosotros también somos en buena parte ciegos a la totalidad de la realidad. El mundo, es real pero lejano. Nuestros conceptos abstractos (dependientes en ultima instancia de los sentidos) están también en términos humanos, y son tan lejanos del ser (cosas) como la sensación (no-cosa). Pero, dado que es innegable que el cerebro tiene una cierta capacidad cognitiva (que es básicamente ser afectada por el mundo), se entiende que el ser se puede conocer, aunque nosotros no podamos ahora. Quizás se pueda construir una maquina (biológica o artificial) para tal fin. Una mente artificial que podrá conocer el mundo y contarnos sobre él. La humanidad puede entonces crear artificialmente una herramienta cognitiva total, capaz de conocer realmente el universo, capaz de entender verdaderamente el ser, este ente artificial (y por ello llamado Thecnetos) ejercerá entonces una epistemología artificial.

MATERIALSISMO

A eso llamamos materia  mundo material  o realidad, en el fondo es imposible de sentir o pensar. Pero es. Por mucho tiempo se llamó materia en filosofía a la energía (fuerzas) y a la materia (partículas)  pero el campo de probabilidades del que habla la física cuántica también seria materia en sentido filosófico: es, interactúa con otras formas de materia y se corresponden a teorías y modelos científicos (la ciencia únicamente habla de la materia).

OBJETIVO Y SUBJETIVO

BHOR: “La física cuántica no describe objetivamente el mundo”

Pero la física  cuántica no niega  la materia, la afirma, pues la probabilidad es la probabilidad de algo. Muchos atolondrados creen además que eso significa que cualquier cosa pude pasar, QUE no hay causalidad, cuando se escucha eso solo queda decir, “eso solo si eres una partícula subatómica”.

POPPER: “es claramente absurdo creer que los peniques caen o las moléculas chocan  de manera aleatoria porque nosotros no conocemos las condiciones iniciales , y que actuarían de modo diferente si algún demonio nos revelase su secreto, no solo es imposible, es absurdo explicar las frecuencias estadísticas objetivas por medio de la ignorancia subjetiva”

Yo agregaría que un mismo fenómeno puede verse causalmente o aleatoriamente dependiendo de  si sabemos o no como ocurre.

DETERMINISMO

BORH: “al medir convertimos probabilidades en hechos pasados, futuro indeterminado en pasado determinado”.

BOHR: “La descripción de una partícula es la descripción no de una cosa sino la descripción de la probabilidad del estado de una cosa (función de onda)”.

Bohr : “La descripción del mundo subatómico es probabilística”

Pero eso no significa que la naturaleza sea probabilística, (tampoco que no lo sea).

Popper afirma que el instrumento elegido por la física cuántica es un instrumento probabilístico, (como el instrumento de las encuestadoras) eso inevitablemente la lleva a hacer afirmaciones probabilísticas, no a que el objeto de su estudio sea en si probabilístico (Así como a las encuestadoras que dan sus resultados sobre una votación con margen de error de 2% no afirman que cada voto tenga una incertidumbre de 2% o que los votos sean de naturaleza probabilística). Esto no significa que la probabilidad este en el en sí de las partículas subatómicas, sino solo en su cálculo:  una moneda puede caer cara o  sello, la probabilidad de cada una de ellas es ½. Pero una moneda es en realidad algo concreto, si miro uno de su lados no veo una nube de probabilidades sino un lado concreto. Una moneda no es una posibilidad  sino una realidad.

Un ejemplo de Popper en el Postcript II lo ayuda a aclarar. Popper (contra la interpretación de Copenhague) opina que las propiedades estadísticas (como por ejemplo la desviación estándar) son propiedades de un conjunto de números no de cada uno de esos números, por ejemplo, si en esa estadística se saca que 50% son mujeres y 50% hombres, con una incertidumbre de 5%, no significa que esa incertidumbre de 5% está en cada uno de los sujetos.

Popper: “Hay un vínculo entre la falta de conocimiento por un lado y la física estadística por otro”. 

Popper entonces dice que la probabilidad sirve para el estudio de numerosos casos no para afirmar cosas de un individuo y que ese es  el pecado de la interpretación de Copenhague.

Pero  Copenhague contesta que la teoría cuántica resuelve estadísticamente problemas no estadísticos (si por problemas estadísticos entendemos los problemas derivados de conjuntos estadísticos y no de sistemas individuales), la teoría cuántica requiere aplicar la estadística a un problema concreto como es la superposición de estados en sistemas individuales.

Por otro lado Popper acusa a la interpretación de Copenhague de entender probabilística como desconocimiento, el propone una teoría propensivista, según esto no se ejerce acción alguna sobre el paquete de ondas p(a,b), ni acción a distancia ni ninguna otra. Porque p(a,b) es la propensión del estado del fotón en relación con las condiciones experimentales originales. La reducción del paquete de ondas no tiene que ver con la teoría cuántica, es un rasgo trivial de la teoría de la probabilidad. Las propensiones no son propiedades de las partículas, pero sí lo son de las disposiciones experimentales repetibles, Popper explica con un ejemplo la reducción del paquete de ondas: Tenemos un fotón y un espejo semitransparente. La probabilidad de que pase o refleje es ½ en ambos casos. Mientras no midamos tenemos ½ y ½. Al medir se reduce y pasa a ser 1 y 0 de manera instantánea. Pero esa forma de hablar es equívoca. Según Popper no es la medición la que reduce el paquete de ondas, sino que se trata de dos casos diferentes: Por un lado una probabilidad ½ y ½, y por otro lado la contrastación de un hecho acaecido).

Pero Copenhague se defiende así: La interpretación ortodoxa en ningún momento dice que tengamos que explicar el carácter probabilista de la teoría acudiendo a nuestra carencia de conocimiento. El uso o la noción de probabilidad no va a ser entendido como ignorancia ante el enorme número de variables para nuestra mente finita (lo contrario de lo que decía Laplace). Intrínsecamente p y q no están definidos a la vez. El sistema sólo tiene valor definido por la medida y el no medido tiene todos los valores a la vez con probabilidad diferente.

INCERTIDUMBRE

Heisenberg: “No se puede conocer el valor de todas las propiedades del sistema”

ΔEΔT ≥ h/2

(Formula de la indeterminación de Heisenberg, si aumenta el conocimiento de una variable  disminuye el conocimiento de la otra para que se mantenga la relación ≥  con h)

No significa que no tenga estas propiedades. Significa una limitación  de la gnoseología humana diría Popper.

POPPER: “Las relaciones de incertidumbre fueron interpretadas como límites al conocimiento subjetivo, en lugar de relaciones de dispersión objetivas y estadísticas (como la desviación estándar) (prefacio al PostScript III pág. 29)

Una vez más una formula validada por la realidad. Yo opino algo más, que cuando una formula tiene una forma es porque la naturaleza (conjunto de sensaciones que experimentamos que son dependientes del mundo) tiene esa forma. Es decir en este caso la naturaleza es incierta. En esto discrepo con Popper.

Según Popper las relaciones de incertidumbre se refieren a partículas que tienen p y q bien definidos. Es posible conocer p y q con una mayor precisión de lo que permite la fórmula: ΔE Δt = h. Sería posible conocer p y q con una mayor precisión de lo que permiten las relaciones de incertidumbre si el E-P-R funcionara (eso creía Popper pero fue probado lo contrario). Pero como existe un principio de no-localidad (como prueban los experimentos de Bell y Aspect), no tiene sentido plantear esta cuestión.

También Popper argumenta que es posible medir sin estar sujeto a las relaciones de incertidumbre, puesto que Heisenberg dijo que esas mediciones retrodictivas eran posibles. Pero Heisenberg decía que ese cálculo concierne a la historia pasada del electrón y es cuestión de creencia personal el atribuirle o no realidad física. Que la ciencia habla del futuro de predicciones no del pasado.

ONDA Y PARTICULA A LA VEZ: LA DOBLE RENDIJA

En una cámara oscura se deja entrar un haz de luz por una rendija estrecha. La luz llega a una pared intermedia con dos rendijas. Al otro lado de esta pared hay una pantalla de proyección.

Cuando una de las rejillas se cubre aparece un único pico correspondiente a la luz que proviene de la rendija abierta. Cuando ambas están abiertas en lugar de formarse dos picos, se obtiene una figura de interferencias con rayas oscuras y otras brillantes.

FOTON POR FOTON  

Si una de las rendijas se cubre, los fotones individuales irían acumulándose sobre la pantalla en el tiempo creando un pico. Si ambas rendijas están abiertas los patrones de fotones incidiendo sobre la pantalla se convierten de nuevo en un patrón de líneas brillantes y oscuras. Este resultado parece confirmar y contradecir la teoría ondulatoria de la luz. Por un lado el patrón de interferencias confirma que la luz se comporta como una onda. Pero dado que los fotones se emiten uno a uno no pueden interferir así que no es fácil entender el origen de la "interferencia".

Copenhague resuelve diciendo que los fotones al viajar no son partículas si no ondas de probabilidad (la probabilidad de encontrar una partícula en un punto determinado), estas ondas de probabilidad interfieren entre sí como cualquier otra onda. Pero aun así, si solo viaja una onda de probabilidades ¿con quién interferiría?

 Respuesta, la probabilidad pasa por ambas rejillas e interfiere consigo misma.

¿Por qué aparecen puntos en la pantalla?

Respuesta: Es que al proyectarse los medimos y colapsa la función de onda y pasa de ser probabilidad a un hecho puntual (pasado).
CON DETECTOR                                        

Un detector en cada una de las dos rendijas determinar por qué rendija pasa cada fotón antes de llegar a la pantalla. Sin embargo, cuando el experimento se dispone de esta manera las franjas desaparecen debido a la naturaleza indeterminista de la mecánica cuántica y al colapso de la función de onda.

Ya no salen franjas de interferencia

Que una partícula esté en dos sitios a la vez significa que se comporta como una onda, cosa que los físicos han corroborado empíricamente. Demuestra que el sistema se encuentra en una superposición tanto de estados como de trayectorias. Cuando estos estados se actualizan se dice que se ha producido el colapso de la función de onda. Es el contexto experimental el que decide el resultado. El valor actual es consecuencia de la medida, no preexiste a ella.

EL ENTRELAZAMIENTO CUÁNTICO

Einstein rebate (lo intenta) la cuántica derivando de ella el entrelazamiento cuántico, una forma de reducción al absurdo. Pero el tiro le sale por la culata y de paso impacta a Popper.

Entrelazamiento cuántico: Un conjunto de partículas entrelazadas no pueden definirse como partículas individuales con estados definidos, sino más bien como un sistema. Incluso si los objetos están separados espacialmente. Cuando una gira hacia arriba la otra siempre girará hacia abajo. Las medidas realizadas sobre una influyen instantáneamente la otra enlazada, alguna influencia se propaga instantáneamente entre las partículas. Pero nada puede ir a  velocidad superior a la luz. (Absurdo).

Pero Bell en los años 60 probó el entrelazamiento cuántico. Y recientemente, un experimento con diamantes milimétricos llevo este fenómeno al nivel de lo macroscópico. 

INSTRUMENTALISMO

Bohr: “Ciencia es predecir, toda proposición extra es metafísica”

Esta afirmación de Bohr corresponde al positivismo al que se adhirió y es tan inválida como él.

Se dice, aunque no es cierto, que Paul Dirac o Feynman decían: "Shut up and calculate!” (Instrumentalismo). La idea es que no hay nada que entender en física cuántica, solo debe ser aplicado su formalismo matemático. (Interpretación de Copenhague), piensan que la física calcula, no piensa: se trata de una ciencia algorítmica, no teórica.

Dice Popper en el Postscrit que esta es una vieja posición filosófica y que fue usada por la iglesia contra la ciencia. Cita al cardenal Bellarmino contra Galileo: “podréis forjar instrumentos, artefactos, pero no podréis con la luz de su sola razón descubrir ninguno de los secretos ocultos de este mundo”. El problema de esta interpretación es la circularidad del instrumentalismo: la utilidad da valides a una investigación, pero se determina esa utilidad por una investigación que se su sustenta (otra vez) en su utilidad.

Popper también señala que al no aspirar a la verdad esta posición no pude ser falseada, o criticada racionalmente.

Yo agregaría que la arenga contra toda interpretación filosófica debe llevarse también la interpretación de Copenhague que es una interpretación filosófica. En defensa algunos físicos afirman que Copenhague no es instrumentalista, si así fuera no se preocuparía de buscar interpretaciones.

CAUSALIDAD

Hay una necesidad lógica y una necesidad material análoga pero distinta a esta, esta sustenta la predicción no por inducción sino por necesidad de la conducta determinada de la materia.

Pero desde el momento en el que se cuantiza el electrón se quiebra el principio de causalidad porque ya no hay manera de seguirle la pista. El electrón da saltos, sin estar entre a y  b por eso ya no se puede hablar de trayectoria causal. Pero creo la cuántica no dice que el electrón no puede estar entre a y b  sino que en realidad puede estar en todos lados. Tampoco puede ver cuando esta entre a y b. ni tenemos por qué suponerlo. 

Por otro lado en quántica a no produce siempre b y podemos decidir si a produce b o c (intervención de la medición en cuántica).

PRINCIPIO DE NO CONTRADICCIÓN

Bohr: ni el formalismo matemático, ni la naturaleza, violan el principio de no contradicción.

Pero la teoría cuántica contiene, al menos, dos descripciones de un mismo objeto de estudio. Ambas descripciones son mutuamente excluyentes. Su combinación en una descripción única conduciría a contradicciones lógicas (lo complementario no es compatible).

Weizsäcker señala también la negación del principio lógico del tercio excluso. Todo enunciado debería ser verdadero o falso, o dicho de otra forma, ningún objeto puede ser P y ¬P. Sin embargo, cuando decimos que la proposición: “Esta partícula tiene la posición q” es verdadera, no podemos predicar ni la verdad ni la falsedad de la proposición: “Esta partícula tiene el momento p”.

ONTOLOGIA

ΔEΔT ≥ h

Si el sistema tiene bien definida una de las dos propiedades, no tiene la otra definida. Podemos elegir cualquiera de las dos y con ello indefinimos la otra. Entonces ¿cuál es el ser verdadero ser de la partícula? ¿Una propiedad o la otra? Podemos decir que algo causa que sepamos algo de una propiedad y desconozcamos la otra, ese algo denota el ser de la partícula. Su presencia en el mundo. Pero no muestra ninguna rasgo esencial a de él, p y q (propiedades de la partícula, si se uno no se el otro) ninguna puede existir sin la mirada humana.  Antes de la medida está en una indefinición cuántica, pero tiene ser, lo que no tiene es existencia de tal o cual modo.  Pero hay un límite su modo de ser. Ese límite es el mundo real.

El GATO  DE  SCHRÖDINGER

La interpretación de Copenhague usa el ejemplo del gato de Schrödinger que dice más o menos así:

Un gato, junto con un matraz que contiene un veneno y una fuente radiactiva, se coloca en una caja sellada. Si un contador Geiger detecta la radiación, el frasco se rompe, liberando el veneno que mata al gato. La interpretación de la mecánica cuántica de la Escuela de Copenhague implica que, después de un tiempo, el gato está al mismo tiempo vivo y muerto.

Popper opinaría que el colapso de la función de onda nos hace saber si está vivo o muerto, no que lo hace estar vivo o muerto.

MULTIDIMENSIONES

Pero yo propongo una tercera explicación more geométrico.

UN GATO DE SCHRÖDINGER  DE 5 DIMENSIONES

En un línea hay infinitos puntos, un plano infinitas líneas, en un cubo infinitos planos, en el tiempo (hypercubo) hay infinitos espacios, postulo que  hay una quinta dimensión más allá del hipercubo (meta-hipercubo) en el que caben infinitos tiempos. Como sabemos en la proyección se pierde una dimensión: La sombra de una persona de 3 dimensiones es un plano de 2 etc. Algo análogo pasa en el colapso de función de onda: una partícula puede ser de infinitos modos. Antes de colapsar “es” de todos esos modos aunque a nuestra temporalidad le parezca algo absurdo. El colapso de onda da como resultado sólo un estado de la partícula de entre infinitos posibles. Así el colapso de la función de onda es la proyección de la quinta dimensión del ser en una cuarta (la nuestra) en que vivimo0s, o quizás meramente de la cuarta a la tercera (sucesión de pasados inmóviles y determinados). Ósea el tiempo es la sombra de algo mayor. El gato vivo-muerto se desglosa en solo un gato. Ahora la función de onda solo se colapsa, en una dirección, de 5 a 4. Pero acaso se pueda des-colapsar la función de onda y pasar de la cuarta a la quinta dimensión del ser.