Se arroja nueva luz sobre la disputa de Bohr y Einstein

Einstein y Bohr

En la física clásica no hay incertidumbres – las propiedades de la materia a nivel atómico son deterministas, es decir, están predeterminadas. La teoría de la mecánica cuántica, no obstante, sólo dice algo sobre cómo de probables son las propiedades y las dos interpretaciones de las leyes de la física fueron fuente de gran controversia entre Einstein y Niels Bohr. Una nueva investigación refuerza la teoría cuántica de Bohr. Los resultados acaban de publicarse en la revista académica, Physical Review Letters.

La nueva investigación, llevada a cabo en colaboración entre el Departamento de Análisis Matemático de la Universidad Complutense de Madrid y Michael M. Wolf, profesor de física cuántica teórica en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, ofrece una re-evaluación de la disputa histórica sobre la (in-)completitud de la mecánica cuántica.

Los resultados refuerzan la posición de Bohr demostrando que cualquier hipotética teoría que fuese “más completa” que la mecánica cuántica, está necesariamente en oposición con el principio de Einstein de que las cosas sólo pueden funcionar localmente. Entonces, por ejemplo, un evento sobre la Tierra no podría afectar instanténeamente a lo que sucede en la Luna. Irónicamente, el deseo de Einstein de una descripción más completa de la realidad física falla debido a su propio principio.

El inicio de la historia

Desde los primeros días de la mecánica cuántica, Albert Einstein no ocultó su insatisfacción con la naturaleza estadística de la misma y el hecho de que ciertas observaciones tales como la posición y el tiempo no pudiesen medirse simultáneamente con precisión.

Einstein desafió especialmente a la recientemente desarrollada “Interpretación de Copenhague” de la mecánica cuántica en el quinta Conferencia Solvay en Bruselas en 1927 creando una serie de experimentos hipotéticos. Todos estaban preocupados con una medida común de observaciones que eran irreconciliables (es decir, no se podían medir a la vez) de acuerdo con la nueva teoría de la mecánica cuántica.

No obstante, durante la conferencia, Niels Bohr fue capaz de refutar todos los ejemplos propuestos por Einstein revelando huecos e inconsistencias en el razonamiento de Einstein. La disputa entre Einstein y Bohr continuó y culminó en 1935 cuando Einstein, junto a B. Podolsky y N. Rosen, usaron una característica – ahora conocida como entrelazamiento – para defender que tiene sentido atribuir valores a obsevaciones irreconciliables. Además, dado que la mecánica cuántica no predice estos valores, Einstein pensó que debería ser considerada incompleta.

Esta vez el argumento de Einstein no pudo ser refutado tan fácilmente. Incluso aunque Bohr respondió rápidamente, se necesitó varias décadas y no el descanso de una conferencia antes de que J.S. Bell demostrase cómo podía zanjarse el tema a través de un experimento. Más tarde gente como A. Aspect llevaron a cabo en realidad el experimento y descartaron las afirmaciones de Einstein.

Futuras teorías

Hoy las teorías de Bohr están generalmente aceptadas y sabemos que una teoría completa en el sentido que defendían Einstein, Podolsky y Rosen está en oposición con los experimentos o con los principios de Einstein.

No obstante, quedaba una cuestión, si pudiese haber una teoría más completa que la mecánica cuántica, pero aún lo bastante incompleta para estar en acuerdo con el principio de Einstein. Los nuevos resultados, que constan de una serie de cálculos matemáticos teóricos responden no a esta pregunta.

“Nuestros hallazgos no sólo cierran la vieja discusión. También nos dicen algo sobre las teorías del futuro – cómo deberían ser las teorías que van más allá de la mecánica cuántica. No tiene sentido buscar teorías que sean más deterministas, es decir con más certeza que la mecánica cuántica. Si mantenemos los principios de Einstein, tenemos que aceptar mucha borrosidad”, explica Michael M. Wolf, profesor en el Instituto Niels Bohr.


Artículos de investigación en Arvix y Physical Review Letters

Autor: Gertie Skaarup
Fecha Original: 18 de enero de 2010
Enlace Original

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Comments (12)

  1. ama10-3

    ¿Significa esto que, como a nivel humano, la misma ley no afecta igual a “grandes que a chicos”, a ricos que a pobres…?

    Francamente, bien mirado tampoco resulta tan raro.

    Si don Newton hubiese podido terciar en tal discusión, ¿por cual se hubiese inclinado…? Claro que en su tiempo lo más pequeño que se conocía no era mucho más menudo que las pepitas de la manzana que le dió en el coco…

    Disculpad las excentricidades de ete viejo achacoso.

    • Jurl

      No. La ley afecta a todos por igual. Lo que pasa es que la ley se aplica en función de las circunstancias, y ésas sí que son diversas.

      Lo que quiere decir es que no hay nada escrito, Todo es contingencia, no necesidad.

      El determinismo, descanse en paz xD, que en muy mala hora lo parieron.

      Don Newton se hubiera puesto de parte del poder, yo no tengo la menor duda xD.

  2. matias

    esto significaría que al describir un fenómeno partiendo desde su ecuación de onda no existiría modelo mas exacto?

  3. Marino

    Me queda claro que este fue el mayor error conceptual sobre el universo por parte de Einstein.

  4. Bueno, yo, por si acaso, y a pesar de lo que digan esos úlltimos trabajos, no me decantaria de manera defenitiva por ellos, ya que, no debemos olvidar la enorme contribución que Einstein hizo por la Mecánica Cuántica a la que, después combatió en alguno de sus aspectos…y, con razón.

    Muchas son las incertidumbres que conlleva la mecánmica cuántica y muchos los parámetros aleatorios y aproximaciones que la conforman. Nuestras imágenes mentales provienen de nuestras percepciones visuales del mundo que nos rodea. Pero el mundo tal como9 lo perciben nuestros ojos aparece como una ilusión cuando lo examinamos a escala microscópica.

    La evolución cuántica ha sido penosa, pero podemos agradecerle que nos haya librado de varias de las ilusiones que afectaban a la visión clásica del mundo. Una de ellas era la ilusión de que el hombre es un ser aparte, el supuesto de que está separado de la naturaleza y de que los actos de observación, por ende, pueden efectuarse con completa objetividad. Pero, al nivel microscópico todo acto de observación es destructor -incontables fotones de luz estelar mueren en el ojo, los protones se rompen en los blancos de los aceleradores dee partículas- y la manera como hacemos la observación (“echar abajo la función de onda, dicen los físicos”) influye en el resultado de la interacción.

    Las partículas subatómicas a veces se asemejan a las partículas, a veces a las ondas, según como las examinemos. No son “realmente” una cosa o la otra y, de todos modos, las dos imágenes son matemáticamente equivalentes. Más bien son participantes de un acto de observación, cuya natuiraleza influye en las cualidades que nos presentan.

    La Física cuántica nos obliga a tomar en serio lo que antes era una consideración puramente filosófica: que no vemos las cosas en si mismas, sino sólo aspectos de las cosas. LO que vemos de la trayectoria de un electrón en la cámara de niebla no es un electrón, y lo que vemos en el cielo no son estrellas, como una grabación de mi voz no soy yo. Al revelar que el observador desempeña un papel en lo observado, la Fisica cuántica hizo por la física lo que Darwin había hecho por las ciencias de la vida. Echó abajo las paredes, reunificando la mente con el universo más vasto.

    A Einstein le inquietaba profundamente este aspecto de la nueva Fisica. Fue cuando dijo aquello de “Dios no juega a los dados” y, argüía que el principio de indeterminación, aunque útil en la práctica, no representa la relación fundamental entre la mente y la Naturaleza. Como escribió a su amigo y colega Max Boyn:

    “Hallo totalmente intolerable la idea de que un electrón expuesto a la radiación elija por su propio arbitrio no sólo su momento para saltar, sino también su dirección. En tal caso, preferiría ser un zapatero remendón, o hasta un empleado de una casa de juegos, antes que un físico.”

    Einstein presentó a Bohr una serie de experimentos imaginarios dirigidos a refutar la teoría de indeterminación cuiántica. Estaba entonces en la cúspide de sus facultades, y sus ideas a menudo eran sorprendentes por su originalidad y su ingenio, pero Bohr y sus discípulos encontraban fallos en todas ellas. Nada en la Naturaleza, ni entonces ni ahora, indica que el universo esté construído sobre un soporte estrictamente determinista, y ningún filósofo ha logrado probar que necesitamos creer en mecanismos deterministas ocultos -”variables ocultas”- que no dan ningún resultado observable.

    Doblegado en la batalla aunque no derrotado en la campaña principal, Einstein buscó refugió en la visión a largo plazo: “La mecánica cuántioca ciertamente es imponente -le dijo a Bohr- , pero una voz interior me dice que no es lo real. La historia dice mucho, pero no nos acerca verdaderamente al secreto de “el viejo”. Finalmente, insitía Einstein, se demostraría que él tenía razón.

    Hay algunos como Gerard ´t Hooft que, aún creen que Einstein podría llevar razón y existen variables desconocidas que se la dan.

    Yo, por mi parte, me fijo en el Modelo estándar de la física de partículas que, para hacerlo funcionar en todos sus aspectos requiere introducir una veintena de parámetros distintos, números cuyos valores han sido determinados experimentalmente pero cuya significación fundamental se desconoce.

    Sabemos, por ejemplo, que la carga eléctrica de un electrón es 1,60221891 x 10 exp. -19 culombios, y que la masa del protón es 938,3 MeV, igual a un o,9986 de la masa del neutrón, pero nadie sabe por qué estos números son lo que son y no otros. Así que, las raíces del descontento por el Modelo estándar serían comparables a las de Einstein con algunos aspectos de la Mecánica cuántica que, por mucho que nosotros queramos y que el mismo Bohr quisiera, se encuentran aún, en una zona de penunbra que deja al descubierto nuestra terrible ignorancia.

    Esta bien escribir artículos basados en experimentos que estén encaminados a descubrir secretos y alumbrar los rincones oscuros de la ciencia pero, hay cuestiones que requieren no ir a la ligera, exigen un minucioso examen y un millón de pruebas y, después de todo eso, dejar un tiempo para la observación y poder comprobar si todo aquellos resultados que creemos obtener son los reales, los que de verdad coinciden con lo que la Naturaleza es.

    En fin amigos, es tarde y, por hopy me retiro.

    Buenas noches a todos.

    • Hugo Flórez

      Estimado amigo, que elegante forma de escribir y de aclarar las ideas respecto a esta temática, creo que todos tienen razon de acuerdo a su época, solo que el señor Max Planck fue superior incluso a la sabiduria de Einstein, ahora estamos en lo de el Bosón de Higgs, debe tener una hermosa relación, ¿no cree?.

  5. Todo esto ya lo comentaba Nietzsche… ¿Pero de donde lo sacó el cabrón?

  6. Marino

    Emilio Silveira, pero ya hay propuestas igualmente de elaboradas, como la teoria M, que tratan de dar explicaciones del porque existen tales parametros aparentemente arbitrarios del modelo estanda, o acaso la teoria M ha sido el mayor error conceptual de los ultimos 30 años, solo es una moda pasajera?

  7. davidf

    Marino, si la teoría de cuerdas está verdísisma como parar sar algún resultado, la teoría M lo está aún más, ya que no es una teoría independiente sobre la que se investige extensamente. Es básicamente la teoria de cuerdas, pero en vez de cuerdas con membranas. Por el momento, no pasa de curiosidad de la fisica teórica.

  8. SkyWatcher

    Yo estoy con Einstein, debe haber un motivo por el cual un electrón “decida” su camino, a priori puede haber distintas posibilidades pero sólo las circunstancias determinarán su destino, al cual considero único. La ardúa tarea será conocer todas y cada una de las circunstancias (imposible a nivel humano), para poder hacercarnos a la realidad más real.

  9. No soy ningún experto en física, y se muy poco (pero lo suficiente) sobre el debate Einstein Vs. Borh.
    Más allá de toda la justificación ¿No es un poco predecible que un científico trabajando en el instituto Niels Bohr, avale la teoría de quien pertenece ese nombre? (Quien, en el fondo le paga su sueldo).
    Sería lindo observar una mención de los juicios de valor para determinar un poco mejor la objetividad científica no? (Humildemente trato de citar a Weber, espero que se me entienda).

  10. Marino

    Emilio, esta verde como para ser comprobada pero no para describir porque el electron y las otras tantas particulas tienen la masa y la carga que tienen…

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