Determinismo en la Física Cuántica

03/07/2017 7 comentarios
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Ni la física clásica dice que todo es determinismo, ni la física cuántica dice lo contrario.

El mundo de la charlatanería cuántica tiene muchas ramas, desde la criminal hasta la "cultureta-festiva", pero cuando uno se va agarrando a todas ellas, acaba encontrando algunos malentendidos recurrentes. Uno de los más comunes es uno según el cual la mecánica cuántica representaría un (¡oh, cielos!) "cambio de paradigma" respecto al mecanicismo Newtoniano de la Física Clásica, de manera que en el paradigma cuántico todo sería incierto e impredecible (lo cual termina abriendo una caja de Pandora que permite decir disparates sobre el amor, la conciencia, o lo que se ponga por delante). En realidad, esto dista mucho de ser así.

 No, en realidad la mecánica cuántica no dice que la vida es "poco clara, incierta e impredecible"

Es cierto que en la física cuántica aparecen, en ocasiones, probabilidades: las propiedades de los sistemas físicos regidos por las leyes cuánticas no siempre están definidos con toda certeza, sino que tienen unas probabilidades de tomar distintos valores, como hemos visto, por ejemplo, aquí. Por supuesto, esto también ocurre en ocasiones en la física clásica, pero ahí la diferencia es que eso se debe siempre a una limitación, digamos, tecnológica: en ocasiones, es muy complejo conocer con precisión todas las variables implicadas en un problema, y nos resignamos a una descripción estadística (como cuando lanzamos una moneda al aire). En la física cuántica, en cambio, hay limitaciones que no son tecnológicas, sino teóricas: por ejemplo, el principio de incertidumbre establece que hay pares de propiedades que no se pueden conocer a la vez con toda la precisión que uno quiera (por ejemplo, posición y velocidad de una partícula). Sin embargo, ¿que haya que usar probabilidades representa una ruptura del determinismo? ¿Es un mundo no-determinista aquel en el que las monedas caen siempre la mitad de las veces de cara y la otra mitad de cruz?

Sin entrar en otro tipo de consideraciones, la noción de determinismo que quiero manejar aquí es aquella según la cual, si conocemos las condiciones iniciales de algo, podemos predecir su evolución. Esto es lo que ocurría en la física newtoniana: conocidas las propiedades de todas las partículas en un momento dado, las leyes de Newton me dirán qué valores toman esas propiedades en cualquier instante de tiempo futuro. Bien, en ese aspecto, la física cuántica es tan determinista como la clásica: conocidas las propiedades de una partícula en un instante dado, la ecuación de Schrödinger nos dirá las propiedades en cualquier instante futuro. Esas propiedades serán en muchos casos meras probabilidades, pero estarán igualmente determinadas por las probabildades iniciales. Hay una ligera salvedad a esto, que es que tenemos que tener en cuenta un aspecto extra: cuando realizamos una medida de una propiedad de un sistema cuántico, el objeto cambia de estado y salta a una de las posibilidades que existían antes de la medida (como una moneda que, después de haber sido lanzada una vez, ya sólo pueda sacar cara si la primera vez salió cara, y cruz si la primera vez salió cruz). Así que la ecuación de Schrödinger rige la evolución de la partícula... pero, cada vez que se hace una medida la partícula se "reinicia". Por supuesto, sólo puede reiniciarse a alguna de las posibilidades previstas por la ecuación de Schrödinger según su estado inmediatamente anterior a la medida, y a partir del reinicio, evolucionará de nuevo a partir de la ecuación de Schrödinger. 

No sé a ustedes, pero a mí esto no me suena a una ruptura radical del determinismo ni a una entrada en el reino de la impredecibilidad (sólo hay que tener en cuenta unas cuantas posibildades más). Si no lo pueden soportar, hay maneras más seguras de escapar al determinismo sin salir de la física clásica: por ejemplo, el famoso "efecto mariposa", o alta sensibilidad a las condiciones iniciales. Efectivamente, las ecuaciones que rigen algunos sistemas físicos complicados (algunos de ellos clásicos, algunos cuánticos) incluyen términos extra en las ecuaciones de Newton o de Schrödinger que hacen que cambios mínimos en las condiciones iniciales provoquen cambios dramáticos en la evolución en instantes posteriores, de manera que sea prácticamente imposible realizar predicciones fiables, pues siempre hay pequeños errores en la precisión con la que se puede conocer la condición incial. Entramos en el terreno del caos... pero eso no tiene nada que ver con la física cuántica.