Se analiza la evolución de la teoría cuántica desde el punto de vista conceptual, haciendo énfasis en los problemas de interpretación de la misma, particularmente en lo referente a la idea de realidad física, que en la teoría cuántica presenta algunas facetas radicalmente distintas de las de la física "clásica

Sánchez, José Luis

Hedatuz

259Se analiza la evolución de la teoría cuántica desde el punto de vista conceptual, hac iendo énfasis en los pro b l e -mas de interpretación de la misma, part i c u l a rmente en lo re f e rente a la idea de realidad física, que en la teoría cuánti -ca presenta algunas facetas radicalmente distintas de las de la física “clásica”.Palabras Clave: Mecánica Cuántica. Realidad Física. No-separabilidad.Lan honetan teoria kuantikoa aztertzen da ikuspegi kontzeptualetik, beraren interpretazio-arazoetan enfasi bere -zia jartzen delarik, batez ere errealitate fisikoaren ideiari dagokionean, zeren eta horrek teoria kuantikoan fisika “klasi -k o a ren” erabat desberdinak diren zenbait alderdi aurkezten baitu.Giltz-Hitzak: Mekanika Kuantikoa. Errealitate Fisikoa. Ez-banagarr i t a s u n a .On analyse l’évolution de la théorie quantique d’un point de vue conceptuel, en insistant sur les problèmes d’in -terprétation de celle-ci, part i c u l i è rement en ce qui concerne l’idée de relativité physique, qui, dans la théorie quantique,présente certaines facettes radicalement diff é rentes de celles de la physique “classique”.Mots Clés: Mécanique Quantique. Réalité Physique. Non-séparabilité.Física Cuántica: Avanzada (y pesadilla) del conocimiento científico actual(Quantum Physics: Advances (and nightmares) of curre n tscientific knowledge)Sánchez, José LuisU n i v. Autónoma de MadridDpto. de Física Te ó r i c aCantoblanco, s/n28049 MadridBIBLID [1137-4411 (1999), 5; 259-261]F o rmula. 5, 1999, 259-2612601. INTRODUCCIÓNLas dos teorías que fundamentan la física actual son la teoría de la relatividad (especialy general) y la mecánica cuántica. La primera es una teoría sobre el espacio y el tiempo y,aunque pueda contener de alguna manera ciertos elementos extraños a la intuición humana,es una teoría “clásica”, en la que los aspectos básicos de la causalidad y el determ i n i s m osiguen en principio vigentes. Esto no sucede, en general, en los procesos cuánticos, dondelos conceptos de causalidad y, sobre todo, de determinismo pierden el sentido claro que tení-an en la teoría clásica (tanto en la mecánica newtoniana como en el electromagnetismo deM a x w e l l - L o rentz), debido a que, en estricta puridad, el espacio y el tiempo dejan de ser con-ceptos básicos en la teoría cuántica, donde la única entidad “absoluta” resulta ser el espa-cio (de Hilbert) de los estados cuánticos.En esta conferencia, se mostrarán las principales características de la mecánica cuánti-ca desde un punto de vista básico y limitándose a los aspectos fundamentales de la misma,después de exponer brevemente las razones físicas que motivaron, de modo ineludible, lac reación de una teoría en principio tan extraña. Se discutirán, consiguientemente, las dosp ropiedades ciertamente diferenciales de la mecánica cuántica: indeterminismo, causadopor el fenómeno que se conoce como “colapso de la función de ondas” o, también, “saltocuántico”, y no-separabilidad, que surge, de hecho, de la correlación en el espacio de esta-dos entre los subestados (no propiamente estados) de una partícula que componen el esta-do real de dos partículas que previamente han interactuado.2. BREVE RECAPITULACIÓN DE A S P E C TOS EXPERIMENTALES DECISIVOS2.1. (1900) Max Planck explica la radiación del cuerpo negro, que no podía entendersecompletamente según la mecánica estadística clásica, mediante la hipótesis de los “cuanta”,cantidades discretas de energía absorbidas por el cuerpo negro en cuestión.2.2. (1905) Albert Einstein da un paso más al frente y, para lograr  una explicación delefecto fotoeléctrico, postula la existencia real de los cuantos de la radiación, que Planck con-sideraba hipotéticos tan sólo. El mismo Einstein explica dos años más tarde (1907) los calo-res específicos de los sólidos a bajas temperaturas mediante la hipótesis cuántica.2.3. (1913) Niels Bohr introduce el concepto de cuantización de las órbitas del electrón(cuantización del momento angular) para explicar la espectroscopía del tomo de hidrógeno.A p a rece así por primera vez la cuantización espacial. La existencia de niveles atómicos dis-c retos fue confirmada por el experimento de Franck-Hertz (1914).2.4. (1923). El físico norteamericano Arthur H. Compton descubre el efecto que lleva sun o m b re corroborando así la naturaleza corpuscular de la radiación electromagnética, postu-lada por Einstein en 1905.2.5. (1926) Se lleva a cabo el experimento de Davisson y Germ e r, que establece la natu-raleza ondulatoria del electrón.Con respecto a los dos últimos experimentos, conviene recordar la situación en la prime-ra década del siglo actual. Se suponía que había dos tipos de entidades físicas: partículas yondas, que seguían leyes diferentes (mecánica y electromagnetismo, respectivamente).Después de los experimentos mencionados, no cabe duda de que tal cosa no podía ya man-tenerse; L. de Broglie (1924) postuló la dualidad onda-corpúsculo, a la que siguió la formula-ción de la mecánica ondulatoria por parte de Schrödinger (1926). Un año antes (1925),Sánchez, José LuisF o rmula. 5, 1999, 259-261261Heisenberg habia inventado la mecánica matricial, que incorporaba el principio de indetermi-nación y suponía una ruptura radical con los conceptos clásicos de momento (es decir, velo-cidad) y posición. En 1927, Dirac, por medio de su “teoría de la transformación”, construyó unformalismo general que comprendía a los dos citados como casos particulares. Finalmente,von Neumann en 1932 presentó la formulación matemática rigurosa de la teoría cuántica en elespacio de Hilbert, completando así los aspectos fundamentales de dicha teoría.3. LA CUESTIÓN DE LA I N T E R P R E TA C I Ó NLos problemas de interpretación surg i e ron pronto. La necesidad de introducir un postuladoadicional, el llamado postulado de reducción, fue ya vista claramente por Bohr y es el elementoclave en la llamada interpretación de Copenhague (también conocida por “ortotodoxa”). Sonconocidas las dificultades que aparecen al aplicar esta interpretación al mundo macro s c ó p i c o(gato de Schrödinger, amigo de Wi g n e r, etc.) y las quizás no tan conocidas (éstas insalvables)que aparecerían si se quisiera construir una cosmología cuántica según esas líneas.Tenemos así el primer aspecto de pesadilla de la teoría cuántica: nos pro p o rciona unadescripción prácticamente perfecta de los átomos, moléculas, etc., es decir, del mundom i c roscópico, a la vez que parece comportar características bastante paradójicas de la re a-lidad a escala macroscópica (al fin y al cabo, la escala humana). No hay todavía una solu-ción completa a este problema, si bien la reciente formulación de la teoría cuántica median-te las llamadas historias decoherentes parece prometedora a tales efectos. (Hay que decirque dicha formulación está finalmente basada en la llamada “interpretación de muchos uni-versos”, que de este modo adquiere cierta vigencia.)La segunda cuestión es la de la no-separabilidad, en relación con la llamada paradojaEPR (Einstein, Podolsky y Rosen) y su formulación cuantitativa mediante las desigualdadesde Bell. Como es bien sabido, una amplia colección de experimentos han confirmado, casisin lugar a dudas, esa extraña característica cuántica: las correlaciones surgidas entre dossubsistemas de un cierto sistema no se atenúan cuando dichos subsistemas se separane n t re sí (la distancia, por sí misma, no juega ningún papel; de nuevo la cuestión del espacioen la teoría cuántica). Más aún, esas correlaciones violan unas desigualdades (encontradaspor John Bell en 1964) que debe satisfacer cualquier teoría de variables ocultas locales. Larealidad física parece ser, por consiguiente, no- local. Esta característica de las corre l a c i o n e scuánticas en estados, eso sí, muy concretos ha sido explotada para crear la base de unnuevo tipo de “criptografía cuántica”, mediante la cual será posible enviar, en un pre v i s i b l ef u t u ro, mensajes cifrados con absoluta seguridad. Así mismo, técnicas similares se estánestudiando intensamente con el fin de llegar en un futuro al diseño de ord e n a d o res cuánticoscapaces, en principio, de resover problemas computacionales muy fuera del alcance de loso rd e n a d o res “clásicos” convencionales.B I B L I O G R A F Í AC i t a remos sólo dos obras donde puede ampliarse lo expuesto en la  confere n c i a :A L I S TAIR RAE, “Física cuántica, ¨ilusión o realidad?”, Alianza Edit. (Madrid, 1989). Es un excelente librode divulgación a un buen nivel.G. J. MILBURN, “ S c h r ” d i n g e r’s Machines”, Freeman (Nueva York, 1997).  Da una buena introducción alas futuras aplicaciones cuánticas y, en  part i c u l a r, a la criptografía y computación cuánticas.Física Cuántica: Avanzada (y pesadilla) del conocimiento científico actualF o rmula. 5, 1999, 259-261

Física Cuántica: Avanzada (y pesadilla) del conocimiento científico actual

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hedatuz