Termina "bardo" entre Bohr y Einstein (Parte III)

03.05.2014 a las 18:39 hs 1182 2

LA POLÉMICA BOHR-EINSTEIN PARTE III




Finalmente después de dos post introductorios (no olvides revisarlos si quieres enterarte esta polémica) Se describe algo de la polémica - polémica.


Cita:

El debate Bohr Einstein es un nombre popular dado a una serie de disputas públicas entre Albert Einstein y Niels Bohr acerca de la física cuántica. Sus "debates" son muy recordados debido a su importancia en la filosofía de la ciencia. El sentido y significación de estos debates son escasamente comprendidos, pero su gran importancia fue tenida en cuenta por el propio Bohr y escrita en su artículo "Discusiones con Einstein sobre los Problemas Epistemológicos en la Física Atómica" publicados en un volumen dedicado a Einstein.







LA POLÉMICA BOHR- EINSTEIN

Einstein y Bohr se encontraron por vez primera durante una visita de éste a Berlín en junio de 1920; se vieron por última vez en abril de 1954, en Princeton, EUA. La relación entre ellos fue estrecha y de gran afecto y aprecio mutuo. Sin proponérselo, entablaron una polémica sobre la mecánica cuántica, que se prolongó hasta la muerte de Einstein en 1955. No fue ésta la única polémica de Einstein sobre este tema; por ejemplo, hubo otra —no exenta de toques personales que la hicieron dolorosa para ambas partes— con Bohr. Sin embargo, la polémica con Bohr fue indudablemente la más profunda y duradera, además de ser la más conocida —y excelentemente documentada por el propio Bohr—, por lo que se presenta a ella atención. Adelantándonos un poco, podemos ilustrar la importancia que este debate tuvo para Bohr, recordando que el último dibujo que trazó en su pizarrón —la víspera de su muerte, ocurrida siete años después de la de Einstein—, fue el que Einstein le dibujara a él durante sus discusiones en el 6o. Congreso Solvay.



En octubre de 1927 se efectuó el 5° Congreso Solvay en Bruselas, al que asistieron todos los fundadores de la teoría cuántica: Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Bohr, De Broglie, Schrödinger, Dirac, Pauli, así como muchas de las grandes figuras de la física de la época, como Madame Curie, Lorentz, Ehrenfest, W. L. Bragg, Debye, Compton, etc. Es ahí donde se inicia el debate, cuando Einstein señala públicamente alguna objeción a la teoría recién propuesta; más aún, fuera de las sesiones mantiene continuas discusiones, muy particularmente con Bohr, que muestran su insatisfacción con la teoría. En el 6o. Congreso Solvay, realizado en 1930, Einstein discute un experimento pensado con el que intenta demostrar que es posible en principio violar las relaciones de Heisenberg; pero al día siguiente Bohr hacer ver que si se toman en cuenta efectos característicos de la teoría general de la relatividad, desaparece la violación y se recupera la descripción cuántica. A partir de este momento, Einstein acepta expresamente la consistencia lógica de la mecánica cuántica, pero no su necesidad lógica: su fino instinto le impide aceptar esta teoría como final, por lo que repetidamente señala que indudablemente ella recoge un pedazo de la verdad, pero que no es una teoría ni completa ni definitiva.



La polémica continuó pero cambió su forma, pues Einstein pronto se vio obligado a abandonar Alemania. En 1932 el Instituto de Estudios Avanzados que se estaba creando en Princeton, New Jersey, EUA, le ofrece un puesto de profesor, para compartir su tiempo en partes iguales entre Berlín y Princeton. Einstein acepta y en diciembre de ese año parte para su primera estancia en Princeton. Semanas después, el 30 de enero de 1933, Hitler toma el poder en Alemania: Einstein jamás volverá a pisar tierra alemana. Su casa de verano en las afueras de Berlín es cateada por la policía nazi en busca de armas del Partido Comunista. Para facilitar las cosas a sus amistades, Einstein renuncia a su puesto en la Academia de Ciencias. Al terminar su estancia en Princeton, Einstein regresa por algunos meses a Europa —los reyes Alberto y Elizabeth de Bélgica, con quienes estableció estrecha amistad a través de los Congresos Solvay, le dan hospedaje y protección— y en Zurich visita por última vez a su hijo Eduardo, ya enfermo. Recibe invitaciones de las universidades de Jerusalén, Leyden, Madrid, Oxford, París, etc.; aún en viaje, Einstein hace pronunciamientos políticos contra la guerra y por los intelectuales en exilio y se da tiempo para publicar un par de trabajos científicos y dar conferencias. Suspende sus pronunciamientos a favor de los objetores de conciencia, pues: "al poder organizado sólo se le resiste con poder organizado. Por mucho que me duela, no hay otra salida. " En octubre regresa a Princeton, para no abandonar más los Estados Unidos —salvo una breve salida a las Bermudas en 1935 para tramitar las visas de inmigrantes de la familia—, país que en 1940 le otorga la ciudadanía —junto con su hijastra Margot y su fiel secretaria Helena Dukas (1896-1982(, y sin él dejar su ciudadanía suiza—. Aquéllos fueron años difíciles para la familia: Ilse, la hija, murió en París en 1934; Elsa, la esposa, murió del corazón en diciembre de 1936; en 1939, Maja la hermana y su esposo Paul Winteler tienen que abandonar su casa en Florencia por la persecución racista del fascismo italiano; Maja va a Princeton a casa de su hermano y ya nunca más se podrá reunir con su esposo. Sin embargo, en lo general, en Princeton Einstein inició una nueva vida, apacible y tranquila



Allí instalado y en colaboración con Boris Podolsky (1896-1966) y su joven asistente Nathan Rosen (1909- ) publica un trabajo —conocido por las iniciales de sus autores como el trabajo EPR—, que demuestra que si se adopta un punto de vista objetivo claramente definido sobre la realidad física, entonces la mecánica cuántica es una teoría física incompleta, pues no puede contener todos los elementos de la realidad de interés para la descripción del sistema. Bohr se siente obligado a responder a este embate y, haciendo a un lado las investigaciones sobre física nuclear que lo ocupan, elabora una larga y detallada respuesta, encaminada a mostrar que el punto de vista sobre la realidad física defendido por EPR es inaceptable desde el enfoque de la mecánica cuántica.



Einstein perseveró hasta el final de su vida. Publicó versiones un poco modificadas del argumento EPR, escribió comentarios diversos sobre los problemas conceptuales inherentes a la mecánica cuántica desde su punto de vista; en sus notas autobiográficas (o su necrología, como él la llamara; véase la bibliografía) retoma decididamente el tema. Todavía en 1951 y 1953, a dos años de su muerte, escribió un par de ensayos (en homenaje a Bohr y De Broglie, respectivamente) insistiendo en sus objeciones a la mecánica cuántica.



EL PUNTO DE VISTA DE EINSTEIN:


UN EJEMPLO SENCILLO

En un contexto elemental y no técnico es muy difícil, si no imposible, analizar con detenimiento cuáles son los problemas que inquietan a Einstein y que le impiden aceptar la formulación a que la física ha llegado para describir los fenómenos cuánticos.



Supóngase un núcleo radiactivo esférico que emite electrones (los que se, llaman rayos b en el lenguaje técnico). La mecánica cuántica describe los fenómenos, como ya hemos dicho, mediante una función matemática que se llama función de onda. En el presente caso, por ser esférico el núcleo, también lo será la función de onda, lo que significa que los electrones emitidos quedan descritos por una onda esférica. Sin embargo, con una cámara de burbujas o una película fotográfica observamos que los electrones emitidos siguen trayectorias rectilíneas. ¿Cómo podemos hacer compatibles ambos resultados? La explicación usual que da la mecánica cuántica involucra lo que Heisenberg llamó la reducción o el colapso del paquete de ondas, un ejemplo del cual describimos en la sección sobre la intervención del observador. Según esta explicación, mientras no observamos el sistema, cada electrón está correctamente descrito por una onda esférica, pero al observarlo con la cámara de burbujas alteramos su movimiento, que ahora se hace rectilíneo. La función de onda, inicialmente esférica, se colapsa instantáneamente con la observación, para reducirse a una que corresponde a las trayectorias rectilíneas de los electrones.



La interpretación que Einstein propondría para este problema es totalmente otra. Al desintegrarse, unos núcleos emitirán el electrón en una dirección, otros en otra, y así sucesivamente; es claro que si el número de núcleos de que disponemos es suficientemente grande, veremos electrones emitidos en todas las direcciones con igual probabilidad. Einstein sostendría que la función de onda describe sólo esta situación, y no los casos individuales; lo que le pasa no a un núcleo, sino a un conjunto estadístico de núcleos iguales. Esta interpretación tendría la ventaja de resolver otro problema desde un punto de vista einsteiniano, pues no requiere del colapso de la función de onda. Este colapso es inaceptable desde el punto de vista de Einstein, pues, primero, es inconsistente con las leyes de la relatividad (se supone que ocurre instantáneamente); segundo, demanda una forma de acción a distancia muy peculiar, y tercero, no puede ser sujeto a verificación experimental, pues no es posible analizar un sistema no observado. La mecánica cuántica no ofrece entonces una descripción completa de la realidad física, pues se le escapa el evento individual, el cual se puede observar y tiene, por lo tanto, una realidad en sí mismo.



LA IRONÍA CUÁNTICA

Hemos visto a Einstein trabajar desde 1905 solo y a la vanguardia, tratando de vencer la resistencia de los físicos y convencerlos de la realidad de los cuantos del campo de radiación; lo hemos visto trabajar durante veinte años en la búsqueda de una teoría cuántica de la materia —alguna vez le dijo a Besso en una carta que a este problema le dedicó a lo largo de los años más tiempo que a ningún otro—. Y ahora, cuando todos los físicos consideran que han logrado construir esta teoría, Einstein vuelve a quedarse solo, navegando una vez más contra la corriente, pero siendo ahora él quien aparentemente se aferra al pasado y se niega a aceptar la nueva teoría con base en sus viejos principios. A Einstein se le acusó de no entender la mecánica cuántica y de conservadurismo; pero mantuvo sus objeciones hasta el final, realizando un esfuerzo perseverante para convencer a los físicos de la necesidad de revisar los principios en que descansa esta teoría. Profundamente convencido de la ilegitimidad de la nueva concepción de la naturaleza que se estaba desarrollando, Einstein se empeñó durante varios años en construir una alternativa a la mecánica cuántica. Sin embargo, sus esfuerzos no fructificaron; de hecho, nunca publicó nada al respecto y quedó impotente frente al desarrollo vertiginoso de la teoría cuántica; sus críticas se fueron relegando poco a poco.



Hay un principio rector en las críticas de Einstein a la mecánica cuántica. Esquemáticamente, lo podemos decir así: Einstein consideró que sólo puede ser aceptable una descripción de la naturaleza que reconoce en el mundo físico una realidad objetiva, externa a nosotros y que implica un comportamiento regido por leyes cognoscibIes que no contienen al azar como elemento esencial. Es esta actitud realista, objetiva y determinista de Einstein la que lo enfrenta a la nueva física, que ha roto con principios característicos de la ciencia a los que él no está dispuesto a renunciar. Por ejemplo, Einstein diría que si algo existe, esta existencia es independiente de si el sistema está bajo escrutinio o no. Al observador le corresponde descubrir e investigar los hechos de la naturaleza, pero no guiarlos con sus decisiones arbitrarias.



A Einstein le parecía asimismo inaceptable cualquier concesión respecto al determinismo. La mecánica cuántica no lo sorprendió desprevenido con este problema, pues ya se había topado con él desde 1916, cuando logró encontrar una nueva derivación de la fórmula de Planck, basándose en un estudio detenido de la absorción y emisión de luz por un átomo. En este famoso trabajo, Einstein se vio precisado a hacer un análisis estadístico y a introducir la noción de transición espontánea, es decir, transiciones atómicas cuánticas que ocurren sin causa aparente alguna. Su inquietud con estos resultados fue creciendo con el tiempo; por ejemplo, en 1920 (seis años antes del nacimiento de la mecánica cuántica) le escribió a Bohr respecto a ellos: 'Me sentiría muy infeliz al renunciar a la causalidad completa.
Cita:

" En efecto, el principio de causalidad ha sido esencial para la ciencia; este principio establece, en su versión más simple, que cada efecto tiene su causa, y la misma causa, en condiciones equivalentes, produce siempre el mismo efecto. Esto elimina al azar como causa directa y permite la búsqueda de leyes definidas, es decir, de relaciones de causa a efecto que deben cumplirse estrictamente en cada caso particular. Toda la ciencia, salvo la física moderna, acepta este principio en forma irrestricta. Hemos visto que, sin embargo, la mecánica cuántica rompe con él al permitir la existencia de un indeterminismo característico en el comportamiento de los microsistemas, lo que conduce a que en condiciones iguales (o bien, a causas iguales) se observen resultados diferentes. Para Einstein esto era un indicio del carácter provisional de la actual mecánica cuántica. La actitud de la mayoría de los físicos fue la opuesta. Por ejemplo Bohr, en un trabajo publicado en 1926, toma una actitud contraria a la que Einstein le comentara en la carta antes citada y escribe: "Desde el punto de vista de la mecánica cuántica, no existe cantidad que fije causalmente los efectos de una colisión en un evento individual... Yo en lo personal me inclino a renunciar al determinismo en el mundo atómico..."





Resumamos un poco. Desde el inicio, Einstein muestra su descontento con la mecánica que acaba de emerger; pronto se convence de la corrección lógica de esta teoría, pero mantiene sus críticas a ella, con base en el hecho de que la nueva teoría contiene elementos que le parecen inaceptables, desde un punto de vista filosófico: a) la teoría en su forma actual no permite una descripción realista (que correspondiera a un mundo objetivamente existente), sino que recurre a la intervención de un hipotético observador; b) tampoco da una descripción completa de un evento individual, sino meramente estadística, y c) asigna un papel fundamental al azar. Einstein considera como una cuestión de principio el que sea posible dar una descripción completa y acabada —y, por lo tanto, no estadística— y en términos objetivos de cualquier fenómeno físico y pone este principio por delante del conocimiento físico específico. Su conclusión es así natural: "La mecánica cuántica es muy impresionante. Pero una voz interna me dice que esto no es todavía lo auténtico. La teoría da mucho, pero difícilmente nos acerca al secreto del Viejo. De todas maneras estoy convencido que Él no juega a los dados." (En la carta a Bohr de diciembre de 1926, citada antes.)



En este problema Einstein no tuvo éxito: ni pudo construir una teoría mejor y más acorde a sus requerimientos filosóficos y físicos, ni logró convencer a los físicos de la validez de sus observaciones. Sin embargo, mantuvo perseverantemente sus argumentos y mostró algo extraordinariamente importante: para un creador de la profunda intuición física de Einstein existen grandes principios que deben ser respetados, incluso cuando parece ser que los hechos los contradicen; si este último es el caso, debemos ir más a fondo para encontrar la raíz de la aparente contradicción; no hacer los principios a un lado, al menos sin la necesaria resistencia. La actitud dominante en el ambiente físico ha sido mucho más pragmática: los principios generales han sido subordinados al conocimiento científico alcanzado.



En síntesis, los dos aspectos de la alternativa en discusión son éstos: por un lado, los enormes triunfos teóricos y prácticos de la teoría, aunado ello a su consistencia interna lógica; por el otro, puntos de principio insatisfactorios que señalan la existencia de dificultades conceptuales y que aparecen al confrontar esta teoría con el resto del conocimiento científico, o, si se prefiere, con una filosofía realista y objetiva de la naturaleza.



Aunque es usual considerar el problema que hemos discutido como resuelto a favor de la mecánica cuántica y, por lo tanto a favor de Bohr en su disputa con Einstein, tenemos que dejar al tiempo que diga la última palabra. Viene al caso citar un párrafo que Einstein escribiera a Bohr en septiembre de 1944:

Cita:

"Nos hemos convertido en antípodas en lo que se refiere a nuestras expectativas científicas. Tú crees en el Dios que juega a los dados, yo en un orden y una legalidad completas en un mundo que existe objetivamente, y que yo he tratado de capturar mediante recursos harto especulativos. Yo creo firmemente, pero espero que alguien descubrirá un camino más realista, o tal vez una base más tangible que la que la suerte me ha permitido encontrar. Aun el gran éxito inicial de la teoría cuántica no me hace creer en este juego de dados fundamental, aunque soy perfectamente consciente de que nuestros jóvenes colegas interpretan esto como una consecuencia de la senilidad. Sin duda alguna, llegará el día en que sabremos cuál de estas actitudes instintivas fue la correcta."







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Comentarios (9)


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