El búho.


FÍSICA CUÁNTICA, LÓGICA Y CAUSALIDAD

José Biedma

Hace tiempo que los resultados de la microfísica pusieron en cuestión el postulado de la continuidad de la descripción. Según este postulado, toda descripción completa de un fenómeno ha de informarnos exactamente de lo que sucede en cualquier punto del espacio y en cualquier momento del tiempo dentro del dominio espacial y del período temporal que abarca el fenómeno observado: el acontecimiento físico que pretendemos describir.

No es posible algo como eso. Werner Heisenberg y otros han probado que el postulado resulta imposible de cumplir. Parece que en nuestra representación se dieran lagunas insalvables, como si las partículas carecieran de individualidad propia. Incluso los átomos parecen escapar de esta observación continua que nos asegura de algún modo su identidad y la continuidad de sus estados. Erwin Schrödinger insistía hacia 1950 en que debíamos abandonar ese hábito de pensamiento. "No podemos admitir la posibilidad de la observación continua. Hay que considerar las observaciones como sucesos discretos, desconectados". Ya no es concebible la posibilidad, tan cara al físico clásico, de obtener información acerca de cada punto del espacio en cada momento del tiempo.

El ideal de la continuidad servía al físico clásico para formular el principio de causalidad tal y como era aplicable a situaciones de hecho y a procesos de generalización en el ámbito de las ciencias naturales. La causalidad se entendía del siguiente modo: la situación física exacta en cualquier punto P en un momento dado t está determinada inequívocamente por la situación física exacta dentro de cierta zona alrededor de P en cualquier momento anterior, es decir, t-ô. Si ô es grande, o sea, si el tiempo anterior queda lejos, sería necesario conocer la situación previa en una zona amplia alrededor de P. Pero la "zona de influencia" se hace cada vez menor al disminuir ô, y se hace infinitesimal cuando ô tiende a cero.Dicho con menos precisión y mayor claridad: la física clásica suponía que lo que sucede en cualquier sitio en un momento dado depende solamente e inequívocamente de lo que ha sucedido en la vecindad inmediata "hace justamente un momento". Newton lo exponía así:

"Cuando experimentamos que algo ocurre, presuponemos en todo caso que algo ha precedido a aquella ocurrencia; algo de lo que ella se sigue según una regla" (cita de Heisenberg en La imagen de la naturaleza en la física actual, II, 1).

Esta concepción encontraba su imagen tradicional en el célebre demonio de Laplace, tal demonio, una ficción gnoseológica, conocía en cierto instante la posición y el movimiento de todos los átomos, por consiguiente estaba capacitado para calcular y prever de antemano todo el necesario porvenir del Universo.

La física clásica descansaba por completo en este principio, resultante ami juicio de una injusta restricción de la causalidad a causalidad eficiente y de ésta a una causalidad por contacto. La causalidad formal (el contenido espiritual), la causalidad final e incluso la causalidad agente,habían caído por el camino como causas mitológicas o como fantasías metafísicas. La consagración y reflexión epistemológicas de dicho reduccionismo fenoménico y escéptico se la debemos al empirismo inglés dela ilustración. Hume eliminó, muy justificadamente, cualquier noción de necesidad lógica o de conexión necesaria, en relación a la causalidad delos fenómenos empíricos. La vinculación de un fenómeno con otro es siempre contingente, esto quiere decir que no es un absurdo pensar que las cosas sucedan de otro modo a como han venido sucediendo. La relación entre la causa y el efecto es de mera contigüidad espacio-temporal, una conjunción constante que supone la anterioridad de la causa sobre el efecto y una cierta conformación probabilística (hoy diríamos estadística) entre lo que sucedió, sucede y sucederá.

Por tanto, nuestras verdades de hecho, extraídas de inferencias causales o de generalizaciones inductivas, están basadas en un hábito mental, hijo de una experiencia limitada, y no en la necesidad lógica. Tendemos a CREER quelas cosas se conformarán en el pasado con lo que ha venido sucediendo, sin embargo, que suceda lo contrario de lo que ha venido sucediendo, por ejemplo que el sol no salga mañana por el Este o que nazca un hombre con dos cabezas, puede ser increíble, pero no es ni inconcebible ni imposible.

La crítica hecha por Hume a la causalidad tradicional, tal y como se aplicaba en las ciencias naturales, resultaba tan ajustada que por fuerza debía volver mucho menos dogmáticos a estos saberes. Todos ellos, cuando se ocupan de hechos, sólo pueden asignar a sus enunciados y teorías una certidumbre relativa, contingente, probabilística.

A partir del desarrollo de la física cuántica y de la física ondulatoria,la causalidad relaja aún más su vocación determinista. Nos encontramos conque hay lagunas o grietas en la causalidad estricta (empírica). Albert Einstein no creyó jamás que la cuestión estuviese resuelta ("Dios no juega a los dados") y Heisenberg era consciente de que entender la causalidad como mera regularidad estadística significa que el correspondiente sistema físico sólo se conoce imperfectamente. Como ha sucedido desde Sócrates, paciencia puede sacar partido del conocimiento de la propia insuficiencia del conocimiento. A partir de Gibbs y Boltzmann, la insuficiencia del conocimiento de un sistema ha quedado incluida en la formulación de sus leyes matemáticas.

La física, no obstante, permaneció fiel al determinismo por un tiempo:aunque nuestro conocimiento de los fenómenos fuera relativo, la relación causal objetiva seguía inconmovible. Todo sucedía por necesidad, aunque nuestro conocimiento de esa necesidad fuera relativo. Hasta que Max Planck inició la teoría de los cuantos. Max Planck demostró que un átomo radiante no despide su energía continua, sino discontinuamente, a golpes. La mismísima emisión de radiaciones y no sólo nuestro conocimiento del hecho-es un fenómeno estadístico. La teoría de los cuantos obligaba a formular toda ley como una ley estadística, el determinismo no resultaba así más que una antigualla supersticiosa.

Wittgestein ya había indicado algo parecido en el laconismo cristalino de su Tractatus:

En efecto, nunca podremos inferir necesariamente un acontecimiento Y de otro acontecimiento X, cuya verdad le sirva de premisa en un razonamiento.Sea X cualquier acontecimiento, e Y cualquier acontecimiento distinto de X,"X ÞY" es una falacia, puesto que hay al menos una posibilidad remota deque X se haya producido antes y después Y no se produzca. No podemos atribuir una certeza lógica a una teoría sobre lo que acaece, pues ningún juicio 'a posteriori' resulta de carácter apodíctico o necesario. Por su parte, la tautología (XÛX) no es más que el centro insustancial de las verdades 'a priori'. Nada sé sobre el tiempo cuando sé que es verdad que llueve o no llueve (p v ¬ p). Por su parte, la proposición "llueve" (p) es contingente, puede ser verdadera o falsa, más o menos verdadera y más o menos falsa, incluso vagamente verdadera (según los criterios de la "fuzzylogic"), pero precisamente por eso, sólo si el enunciado "X" es una indeterminación ("p"), y no una contradicción o una tautología, puede significar un acontecimiento real (ontológicamente verdadero). Sólo podemos evitar el riesgo de equivocarnos cuando nos referimos a lo que no acaece, alo que se sustrae por ello al tiempo y al espacio o, dicho más positivamente, a lo que por ser siempre, más allá del tiempo y del espacio,se sustrae al riesgo de la existencia contingente.

Las relaciones de indeterminación de Heisenberg pusieron la verdad empírica en el lugar problemático que le correspondía. Se demostró cito sus propias palabras- que no es posible determinar a la vez la posición y la velocidad de una partícula atómica con un grado de precisión arbitrariamente fijado.Puede señalarse muy precisamente la posición, pero entonces la influencia del instrumento de observación imposibilita hasta cierto grado el conocimiento de la velocidad; e inversamente, se desvanece el conocimiento de la posición al medir precisamente la velocidad.

Los hechos de observación han ido resultando cada vez más irreconciliables con una descripción continua en el espacio y el tiempo, por eso Niels Bohr introdujo el concepto de complementariedad de modelos. Dicho concepto significa que diferentes imágenes intuitivas destinadas a describir los sistemas atómicos pueden ser todas perfectamente adecuadas a determinados experimentos, aunque se excluyan mutuamente. Así, el átomo puede ser adecuadamente descrito como un microsistema planetario, con un núcleo atómico en el centro, y una corteza de electrones que dan vueltas alrededor; o como un núcleo rodeado de un sistema de ondas estacionarias,para otros experimentos; o como un objeto químico, calculando su calor dirección al combinarse con otros átomos... tales imágenes son recíprocamente complementarias, aunque resulten incompatibles. La indeterminación intrínseca a cada una de tales imágenes, cuya expresión se halla precisamente en las relaciones de indeterminación, basta para evitar que el conflicto de los distintos modelos implique contradicción lógica. De este modo concluye Heisenberg- "el conocimiento incompleto de un sistema es parte esencial de toda formulación de la teoría cuántica". Las leyes cuánticas han de tener, pues, carácter estadístico.

Incluso el postulado empírico de la anterioridad de la causa sobre el efecto parece inapropiado en la consideración de los acontecimientos subatómicos. En efecto, en dominios espacio-temporales muy pequeños, del orden de magnitud de las partículas elementales (mesones), alguna de las cuales, detectadas en laboratorio, no dura "viva" más que una cienbillonésima de segundo, espacio y tiempo se complican de un modo peculiar, tanto que se hace imposible, para intervalos de tiempo tan pequeños, la definición adecuada de los conceptos de anterioridad y posterioridad. Parece que en dominios espacio-temporales muy pequeños ciertos procesos transcurriesen en apariencia como si el orden temporal que correponde a su orden de relación causal se invirtiese.

La evolución de la física ha vuelto así a incidir en el dominio filosófico,al alejarse progresivamente de las nociones, aún parcialmente deterministas, recogidas por la tradición crítica ilustrada. Incluso la noción de causalidad, tal y como la redujo Hume a creencia y probabilidad,hábito mental y contingencia ontológica, resulta insuficiente para la comprensión de fenómenos notablemente contraintuitivos, fenómenos que más que causales parecen fortuitos, tal vez porque su "causalidad" sea de una condición muy distinta a la que rige en las relaciones de los cuerpos aparentes, una causalidad, por ejemplo, en que las partículas "no son objetos identificables, sino que hay que considerarlas como sucesos parecidos a explosiones en el frente de onda precisamente los sucesos por los que el frente de onda se manifiesta a la observación-" (Schrödinger).En estas circunstancias, cuando los mejores físicos del siglo admiten que"el objeto no tiene una existencia independiente del observador" (tesis que Schrödinger atribuye literalmente a Bohr y Heisenberg) y cuando, por consiguiente, los recientes descubrimientos de la física han derribado la barrera misteriosa que existía entre el sujeto y el objeto, de modo que ya no existe entre ambos ningún límite preciso, no vemos por qué el recurso ala identidad material de la naturaleza ha de preferirse incluso como mera orientación de la investigación, como ideal metodológico o epistémico- al de la identidad de forma o de intención.

Es la forma sustancial y no la sustancia material el concepto fundamental.Resulta asombroso y paradójico que esta conclusión de Schrödinger haya procedido precisamente del análisis experimental de las radiaciones de la materia. Es posible que la investigación profunda de la relación entre el sujeto y el objeto, y el verdadero significado de la distinción entre ellos, no dependan absolutamente de los resultados cuantitativos de la física y la química, o de la respuesta a cuestiones tales como esta que obsesionaba a Heisenberg: "¿por qué el protón es precisamente 1.836 veces más pesado que el electrón?", sin embargo, es evidente que las dificultades de la ciencia y su mismo esfuerzo teórico sirven también magníficamente ala fundamental tarea de resolver la cuestión de las cuestiones: "¿Quiénes somos nosotros?".


Bibliografía consultada

  1. Werner Heisenberg. La imagen de la naturaleza en la física actual, Orbis,Barcelona, 1985 (ed. Or. Das Naturbild der heutigen Physic, 1955).
  2. Erwin Schorödinger. Ciencia y humanismo, Alhambra, Madrid, 1954 (trad. dela 2ª ed. Or. De 1952).
  3. Ludwig Wittgenstein. Tractatus Logico-Philosophicus, Alianza, Madrid, 1994,trad. Tierno Galván (del original de 1921).



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