Física y mecánica cuántica

1.b) Mecánica Cuántica o Física Cuántica

Antes de exponer las propuestas de la Mecánica Global es conveniente entender qué es la Mecánica Cuántica, su desarrollo y sus limitaciones o debilidades. Todo ello desde un punto de vista no académico y dirigido tanto a expertos en esta rama de la Física  de Partículas Elementales como al público en general.

El que yo no sea una científica súper especializada tiene una ventaja y es que mi perspectiva coincidirá bastante con las preguntas que se puede hacer un lector medio sobre el contenido y significado de la Mecánica Cuántica.

Las ideas más relevantes sobre el desarrollo y evolución de la Física Cuántica, después de un extenso paseo por Wikipedia, se pueden agrupar en las siguientes:

• Origen histórico.

  La Mecánica Cuántica surgió en los años 20 del siglo XX con las primeras teorías sobre la estructura del átomo y sus partículas elementales a raíz precisamente del efecto fotoeléctrico explicado por Einstein, dando un paso en la aproximación física del concepto de la constante de Planck.

• Contexto científico inicial.

  Yo creo que hay dos aspectos fundamentales que marcan la Mecánica Cuántica desde un punto de vista científico. Por un lado, se había desechado totalmente la existencia del famoso éter propuesto por René Descartes como medio soporte de la luz y, por otro, se estaba acabando de aceptar la Teoría de la Relatividad.

  La rigidez en la no existencia del éter formulado por la teoría de la Mecánica Clásica va a impedir a la Física de Partículas la explicación de las fuerzas de la gravedad de una manera lógica y la va a condenar a una justificación matemática de la realidad física.

  Al mismo tiempo, pues los dos efectos se necesitan el uno al otro, la aceptación por la ciencia del concepto de relatividad del tiempo obliga a cambiar la propia filosofía de la ciencia, que acabará por convertirse en filosofía de la técnica y de la utilidad en lugar del conocimiento lógico-objetivo.

• Evolución.

  El gran acierto de la Mecánica Cuántica fue el establecer una limitación en el conocimiento físico de la época con el Principio de Indeterminación de Heisenberg, de forma que a partir de dicha limitación se pudiera crear estructuras lógico-matemáticas de la realidad.

  Según se ha ido observando la naturaleza o realidad física se han ido designando nombres y creando leyes para explicar su comportamiento. Por eso, dos de las cosas que más chocan de la Física Cuántica son la multitud de nombres sin ninguna estructura lógica, en contraposición a los nombres de la química orgánica, y las numerosas leyes o principios, con sus respectivos nombres, que detallan la realidad.

  Es decir, las cosas pasan porque lo dicen los principios, principios o leyes normalmente de carácter descriptivo y carentes de lógica física.

  Por supuesto, los principios y las leyes se cumplen hasta que se observa una violación de los mismos y se crean nuevas leyes y principios para acotar dichas violaciones, con nuevas teorías y los correspondientes nombres de las violaciones, los nuevos principios y las susodichas teorías.

• Desarrollo tecnológico cuántico.

  Al contrario de las pocas aplicaciones prácticas de la Teoría de la Relatividad de Einstein, esta rama de la ciencia es la responsable del tremendo desarrollo tecnológico del siglo XX en electrónica y sistemas de la comunicación, con todas las implicaciones sobre la ciencia y la economía en general.

  

• Contexto científico actual.

  La explicación matemática de la realidad saltándose la lógica más elemental acaba pasando factura y creando límites artificiales al desarrollo de la ciencia y, lo que es peor, se establece la costumbre de aceptar como ciencia lo que no tiene nada que ver y que a mí me suena a brujería y me recuerda a los antiguos hechiceros.

  En la Mecánica Cuántica conviven bastantes teorías “científicas”. Desde sus comienzos, con la corriente denominada Interpretación de Copenhague, se han ido incorporando numerosas teorías a medida que se descubrían nuevas características de la estructura de la materia y las nuevas posibilidades que se abrían.

  Entre dichas teorías podemos citar la Teoría Cuántica de Campos (QFT por Quantum Field Theory) y dentro de ella a la Electrodinámica Cuántica (QED acrónimo de Quantum Electrodynamics) y posteriormente la Cromodinámica Cuántica (QCD por Quantum Chromodynamics)

  En Wikipedia, para justificar la bondad del Modelo Estándar se dice que hasta la fecha se ha comprobado la existencia de todas las partículas del mismo. Lo que no queda muy claro es que el Modelo Estándar se ha ido desarrollando para explicar las observaciones realizadas con escasos adelantos del modelo respecto de las observaciones, como es el caso del bosón de Higgs.

  Debido a la incompatibilidad entre la Mecánica Cuántica y la Teoría de la Relatividad han surgido varias teorías de unificación.

  La más famosa es la Teoría de Cuerdas con sus todavía más famosas 10 dimensiones adicionales. Más o menos las mismas dimensiones que tiene la Teoría de las Supercuerdas, en función de la variante concreta o la que intenta aglutinar a todas ellas, la Teoría M.

  La Gravedad Cuántica y la Gravedad Cuántica de Bucles (LQG por Loop Quantum Gravity) compiten con la anterior Teoría de Cuerdas, pero tienen menos seguidores.

  Menos conocidas, pero más simpáticas, son las corrientes de Interpretación Transaccional y la Interpretación de los Muchos Mundos o Mundos Múltiples.

  La Interpretación Transaccional argumenta que en un fotón hay una onda que está adelantada en el tiempo y otra en sentido contrario que viaja hacia atrás en el tiempo. En consecuencia, o efecto, desaparece la lógica del efecto-causa y aparece algo nuevo que se llama lógica cuántica, pero que yo lo llamaría de otra forma…

  La Interpretación de Muchos Mundos opina respecto al colapso de la función probabilista de onda que, al manifestarse una realidad concreta, el objeto de las probabilidades no efectivamente realizadas serán las realidades concretas en otros mundos o universos paralelos.

  Yo tengo la ligera sospecha que se tardará en comprobar empíricamente cualquiera de las últimas teorías citadas; aunque, a la vista de otras ya presuntamente comprobadas, podría pasar cualquier cosa.

Como se puede observar, este repaso del desarrollo histórico de la Mecánica Cuántica es muy breve y orientado a la finalidad de este libro; por un lado, explicar y reconocer tanto los logros conseguidos y su impresionante complejidad matemática como sus enormes lagunas o debilidades y, por otro, proponer soluciones lógicas sobre la interpretación física de la realidad, de forma que las matemáticas utilizadas obtengan la coherencia que merecen.

La Física de Partículas es una rama muy joven de la ciencia y en pleno desarrollo y, por ello, seguramente carece de una base sólida y estructurada de sus aportaciones al conocimiento científico.

Siguiendo la lógica cuántica del ser y el no ser, espero que ahora haya aumentado la probabilidad de entender el ánimo positivo de la presentación de las siguientes características negativas de la Mecánica Cuántica:

• Naturaleza discreta de la realidad.

  Esta propiedad de las cosas está en consonancia con el concepto griego de átomo. Otro tema es que se asigne la misma naturaleza discreta a conceptos abstractos como el espacio, el tiempo, la fuerza o la velocidad.

• Aceptación de la magia.

  Se basa en fuerzas de campos virtuales con propiedades puntuales sin causa material o tangible, por muy pequeña que sea. Es decir, entre otras muchas cosas se mantienen las fuerzas a distancia que tanto disgustaban a Newton.

• Influencia de las matemáticas.

  En realidad, la Física Cuántica más que una teoría física es una teoría matemática que intenta describir la realidad renunciando a entenderla o sin intentarlo mucho.

  Si en el modelo matemático de partículas elementales no caben propiedades necesarias de un objeto con masa, entonces se dice que la partícula no tiene masa. ¡Lo más curioso es que tampoco dicen que tenga otra cosa de este mundo y que se le siga llamando partícula!

  Si algo surge de la nada, lo llaman partículas virtuales, y todos tan felices, como los bosones W y Z, cuya existencia fue comprobada en 1983 en el acelerador del CERN en Ginebra; después de su predicción por el Modelo Estándar como bosones intermedios para explicar, a su vez, otras partículas.

• Lógica cuántica.

  Como la lógica brilla por su ausencia, en numerosas ocasiones se ha acuñado este nuevo término por la propia comunidad científica.

  Un ejemplo de la nueva lógica cuántica puede ser lo que se dice en Wikipedia al hablar de los Bosones W y Z virtuales “… que en medio hubo una asimetría de masa-energía tan breve que es como si la realidad ni se diera cuenta de ella.”

  Otros ejemplos pueden ser la aparición de teorías con muchas dimensiones, mundos y viajes en el tiempo.

  Se llega al extremo de decir que el cerebro humano no ha evolucionado para entender la realidad. En fin, supongo que será por aquello de la lógica cuántica o para describir tipos de cerebros algo especiales. ¡Cómo los que solo utilizan el uno por ciento de su capacidad!

• Teoría no probada ni demostrada.

  A pesar de todos los logros tecnológicos, la Mecánica Cuántica no es una teoría física probada ni demostrada más allá de su carácter descriptivo de la realidad observada; de hecho, no es ni siquiera una teoría física, es una rama de la Física que estudia la estructura de la materia con una perspectiva particular en la que conviven diversas teorías alternativas.

  Además, al margen de algunos intentos recientes de carácter más filosófico que científico, todas ellas son incompatibles con la Teoría de la Relatividad de Einstein.

  En definitiva, la Mecánica Cuántica tiene grandes contradicciones internas y parece que, por las nuevas propuestas, hay consenso en que se encuentra en una fase de posibles grandes cambios o reestructuración importante a corto plazo.

  Sin embargo yo pienso que el fenómeno cuántico está de moda y se está expandiendo en áreas de la filosofía del ser y del tiempo, rozando en ocasiones el concepto del dios cuántico.

  Unas veces las cosas son difíciles de entender, otras de explicar, quizás la historia casi real de la pequeña Molwick, en un curso de lógica cuántica para niños especiales, sea ilustrativa.

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