Faith and Quantum Theory -stephen M. Barr – Summary
Faith and Quantum Theory by Stephen M. Barr; publicado en First Things, marzo 2007
Al descubrirse que la luz era en cierta forma una onda y también una partícula se pudo desarrollar el más exitoso set de ecuaciones que explicaban el comportamiento de casi todos los sistemas físicos. Pero estas ecuaciones sólo dan “probabilidades” de que las cosas ocurran. Se concluyó que para que pueda haber conocimiento real del mundo hace falta una mente que conozca las cosas sin estar gobernada por las leyes físicas.
El origen de la Teoría Cuántica: la dualidad onda-partícula de la luz
Implicaciones filosóficas: a) fin del determinismo; b) la mente no puede ser material
La mente no puede ser material
Interpretaciones alternativas: 1) muchos-mundos 2) Bohm: la partículas surfean las ondas
Teoría de Bohm: las partículas surfean las hondas
S. El origen de la Teoría Cuántica: la dualidad onda-partícula de la luz
Todo empezó con un rompecabezas llamada la dualidad onda-corpúsculo. Al final del siglo XIX se entendía que la luz consistía de ondas en el campo electromagnético que llena todo el espacio. En 1864 James Maxwell escribió el conjunto de todas las ecuaciones que gobiernan los campos electromagnéticos, y mostró que las hondas se propagan en ellos igual que el sonido de propaga en el aire.
Pero en 1900 Max Planck encontró que para resolver ciertos problemas teóricos había que suponer que la luz se transmitía en partículas discretas, a las que llamó quanta. Al principio esto parecía absurdo, ¿cómo puede una cosa ser discreta y continua a la vez?. Y sin embargo, en 1905 Einstein encontró que esta dualidad de la luz era necesaria para explicar otro fenómeno llamado el efecto fotoeléctrico. Luis de Broglie intuyó que si la luz se comporta como partículas, el comportamiento de una partícula como el electrón podía explicarse como si fuera una onda, lo que resultó ser cierto.
En las siguientes década se fue desarrollando un aparato matemático basado en esta dualidad que explicaba el comportamiento de todo tipo de sistemas físicos con increíble precisión.
Los grandes avances teóricos que se han dado en la Física típicamente resultan en profundan unificaciones de nuestro entendimiento de la Naturaleza: las teorías de Newton unificaron la explicación de los fenómenos celestes y terrestres. Las ecuaciones de Maxwell unificaron el conocimiento de la electricidad, la óptica y el magnetismo. Y la teoría de al relatividad unificó el espacio y el tiempo. La teoría cuántica vino a reflejar la profunda unidad entre las partículas que componen la materia y las fuerzas por las que la materia interactúa. Ambas, partículas y ondas son manifestaciones de una sola cosa: los campos cuánticos.
T. El misterio continúa: ¿Cómo se puede ser onda y partícula a la vez? El Principio de Indeterminación de Heisenberg
Pero todavía persiste el gran enigma de la ciencia: ¿cómo puede ser una cosa onda y partícula a la misma vez? Esto no es solo misterioso sino que es inconsistente, como se explica con este experimento mental: imagina un foco de luz en un espacio esférico. A medida que las ondas se alejan del foco la luz se hace más tenue porque la misma cantidad de energía se tiene que repartir entre una mayor cantidad de espacio. Imagine que se coloca un receptor de luz (una cámara fotográfica) a una distancia tal del foco que recoge exactamente una milésima parte de la luz emitida. Imagine que el foco emite exactamente 50 partículas de luz. Entonces resultaría que el receptor de luz tendría que captar 0.05 partículas de luz (50/1000). Sin embargo, esto es imposible porque las partículas de luz son indivisibles.
La teoría cuántica resuelve esto diciendo que el receptor de luz, no es que reciba 0.05 partículas de luz sino que tiene una probabilidad de 0.05 de recibir una partícula. O más precisamente, el número promedio de partículas que recibirá, si el experimento se repite muchas veces, es 0.05.
Pero esto no resuelve el misterio. El uso de probabilidad en la física clásica, lo que quiere decir es que falta información para predecir el resultado de un fenómeno. Cuando se dice que hay un 60% de probabilidad de que una bola golpee la ventana, es porque no conocemos suficientemente bien la velocidad o la dirección de la bola. Si conociéramos bien esa información así como el viento y los demás factores podríamos predecir exactamente si la golpeará o no.
Pero aquí la teoría cuántica afirma que esto no es así: aún teniendo toda la información de un sistema físico, no se puede predecir con exactitud cuál será su estado futuro, tan solo se puede predecir probabilísticamente.
U. Implicaciones filosóficas: a) fin del determinismo; b) la mente no puede ser material
Si la teoría cuántica resulta cierta, esto implicaría el final del determinismo, que ha sido por años el enemigo del libre albedrío. La física clásica era estrictamente determinista, de forma que, como Laplace dijo, si el estado del mundo físico fuera completamente especificado en un momento determinado, todo su desarrollo estaría exactamente y unívocamente determinado. Si un hombre levanta su brazo ahora, esto sería la inevitable consecuencia del estado del mundo hace un billón de años.
La mente no puede ser material
Para cualquier sistema físico, simple o complejo, existe una ecuación maestra que describe su comportamiento, llamada la ecuación de Schödinger. Pero esta ecuación, y aquí está la cuestión central, solo ofrece probabilidades. El problema central es que estas probabilidades no pueden quedarse siempre como probabilidades, en algún momento tiene que haber resultados definitivos. Solo tiene sentido decir que hay un 60% de probabilidad de que Jane pasará el examen de francés si en algún momento va a haber un examen de francés para Jane.
En teoría cuántica, este momento de verdad en que la probabilidad se convierte en resultado se le llama el colapso de la función de onda (wavefunction). La gran pregunta es cuándo ocurre esto. La primera respuesta que viene a al mente es “cuando la luz roja se prenda, indicando que una partícula de luz entró en la cámara”. Pero esta no puede ser ya que la cámara y la luz roja son también sistemas físicos, sujetos, por tanto, a su propia ecuación de Schodinger. Esto implica que tendremos probabilidades de que la luz se prenda. Mientras haya sistemas físicos envueltos, por complejos que sean, sólo tendremos posibilidades. La única forma de que las probabilidades tengan sentido es que intervenga una mente humana y entonces aparezca la certeza. Por lo tanto la mente humana no pue
de ser simplemente un sistema físico, describible por ecuaciones. Por lo tanto, la mente no es material.
V. Interpretaciones alternativas: 1) muchos-mundos 2) Bohm: la partículas surfean las ondas
Esta interpretación anterior de la teoría cuántica se llama la interpretación Copenhague, en honor a Niels Bohr. Pero esta interpretación que por 40 años ha dominado la física está siendo atacada ahora por 1) el papel tan importante que le da al observador, que pareciera negar que exista una realidad objetiva fuera de la persona 2) por el hecho de que sólo da probabilidades de que las cosas ocurran, que es una limitación del conocimiento.
Las interpretaciones alternativas que ahora se formulan son:
Basadas en un artículo de Hugh Everret en 1957: la realidad física se divide en muchas versiones y cada observador se divide con ellas. En algunas de estas versiones, la luz roja estará prendida mientras en otras versiones (el 95%) de todas, la luz estará apagada. Hay infinitas versiones de la realidad, en la que los objetos (partículas, gatos o personas) tienen infinitas historias alternativas todas ellas reales.
Teoría de Bohm: las partículas surfean las hondas
Dice esta teoría que la luz es a la vez onda y partícula. Las ondas guían a las partículas diciéndoles dónde ir. Es decir, las partículas surfean las hondas. Con esto no habría ninguna contradicción al decir que una fracción de las hondas entró en el receptáculo de luz, y que solo partículas enteras entran en el receptáculo. Se ha demostrado recientemente que esta teoría es capaz de reproducir muchas de las predicciones exitosas que hacía la teoría cuántica original.
La interpretación tradicional tiene más sentido porque: 1) deroga el determinismo; 2) mantiene un status ontológico especial a la mente humana; 3) descalifica el budismo y las filosofías orientales que niegan que haya distinción entre mente y mundo.
Sea donde sea que vaya la teoría cuántica, parece ya claro que la conciencia es una realidad distinta de la materia.
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