2009/08/04

Sobre lo clásico y lo cuántico

En la vida como en el mundo del conocimiento necesitamos un grado mínimo de estabilidad y certeza. Esa tendencia natural ha llevado a tratar de perpetuar lo establecido tanto en las costumbres como en el saber, pero, nos guste o no, el propio cambio es inherente en el proceso de la vida y en el del conocimiento. En el post sobre la geometría clásica euclidiana se comentaba esa resistencia al cambio que llevó a la Iglesia a considerar el saber clásico como saber divino tendiendo, por ello, a perpetuarlo como inmutable. Al final del siglo XIX los físicos se encontraban muy satisfechos con los importantes avances conseguidos hasta entonces, y muchos de ellos creían que se había llegado a una especie de final definitivo del conocimiento físico del mundo. Sin embargo, en apenas cinco años cambió todo con la teoría de la relatividad y el nacimiento de la mecánica cuántica.


Desde las certezas que parecía darnos la mecánica clásica de Newton sobre la posición, trayectoria y velocidad de cualquier partícula microscópica o cuerpo celeste se nos echaba en brazos de la indeterminación cuántica. Ya no podía conocerse simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula con la infinita exactitud que se suponía, y el principio de indeterminación de Heisenberg parecía habernos desterrado del paraíso de las certidumbres clásicas. Pero ese paraíso nunca existió en realidad, desde un punto de vista puramente clásico se puede demostrar que la predictibilidad que se suponía a los sistemas clásicos nunca fue esencialmente cierta. Independientemente de la precisión con que conozcamos el estado inicial de un sistema clásico (no cuántico) las imprecisiones tienden a crecer, de forma natural, con el tiempo y nuestra información inicial puede llegar a ser inútil para predecir su evolución futura. La mecánica clásica no es tan predecible como podría parecer a primera vista. Esta impredecibilidad se advierte claramente en el llamado problema de los tres cuerpos y se acentúa de forma dramática en los sistemas muy sensibles a las condiciones iniciales (caóticos).

La estabilidad y cohesión que advertimos en la materia es resultado directo de fenómenos cuánticos, no podría conseguirse con las leyes de la mecánica clásica, que funcionan bien con la simplificación que supone tratar cuerpos compuestos por millones de partículas como si fueran puntuales. Esto es consecuencia de una propiedad esencial de los sistemas clásicos puesta de manifiesto por un hermoso teorema debido al matemático francés Joseph Liouville . El aparentemente simple equilibrio que se mantiene en un átomo entre los electrones y el núcleo sólo la mecánica cuántica es capaz de explicarlo, para la mecánica clásica el resultado sería catastrófico pues sus leyes lo impedirían.


La indeterminación cuántica y el sorprendente vacío cuántico, animado por un frenético baile de fluctuaciones y partículas virtuales, pueden explicarnos desde el propio nacimiento de todo el inmenso Universo a partir de la nada a los mecanismos básicos de la consciencia. Cuando pienso en el paso del viejo mundo de la mecánica clásica al nuevo de la mecánica cuántica, me viene a la memoria el cuento de la princesa desterrada del mundo de las hadas que apareció en el mundo real. Le costó entenderlo, pero cuando lo hizo se dio cuenta de que las simplezas de su viejo mundo eran completamente irreales y ya no podían llenar su vida.


El mundo de la imaginación, de los cuentos y las hadas, surge de las idealizaciones de nuestro mundo real. De forma parecida podría emerger lo clásico desde la realidad cuántica, una realidad directamente incomprensible para el sentido común que debe convertirse en clásica para que nuestra vida tenga sentido. El proceso es todavía desconocido, es una especie de paso mágico desde la coherencia cuántica, no local e indiferenciada, a la concreción que advierten nuestros sentidos. El desarrollo de la mecánica cuántica cuyo futuro está irremediablemente unido al de la relatividad general promete mostrarnos una realidad todavía más sorprendente.

He recuperado este post de mi colaboración con Libro de Notas, mis agradecimientos a Microsiervos que tuvieron el detalle de reseñarlo en su día. Estoy disfrutando unos días de vacaciones en la bella costa de Málaga, así que perdonad si no contesto muy rápido los comentarios. Unas felices vacaciones amigos.

5 comentarios:

Mike Parga dijo...

Simplemente hermoso.
Me gusta mucho la metáfora que realizas del paso de lo clásico a lo cuántico.
Algo así me paso en pequeña escala cuando en la secundaria donde estudiaba empezaron aexplicar la fisica clásica, yo estaba realmente enamorada de ella, me asombraba y maravillaba su increíble ¨perfección¨ me sorprendia de su simpleza y su belleza matemática.
Todo era muy bello y hasta llegue a comprar algunos libros que me recomendaron viejos maestros al ver mi voraz sed de conocimiento ¨clásico¨.
Después entre a la preparatoria y vino una revolución enorme.
Mis nuevos profesorses -un poco mas chiflados y enojones ante un tumulto de alumnos que no querían saber nada de física- me mostraron un mundo totalmente diferente, ya nada estaba muy claro, la luz se convirtió en un fenomeno de locos que solo pocos del salon entendías en su totalidad. Como era posible que la luz se comportara de diferentes formas, era inimaginable pensar que algo fuera a la vez una onda y una partícula.
Sin embargo la belleza matemática se conservaba, formula y más formulas iban corriendo la cortina de un mundo mucho más complejo de lo que Newton pudo haberme enseñado. Ahora el maestro era Einstein, y sus ecuaciones eran ley, aprendí dos cosas muy importantes: amar a la cuántica aunque no termine de comprenderla del todo, y a saber que la forma de ver el mundo puede cambiar en un segundo.
soy un estudiante de medicina y el tiempo no me ha dejado actualizarme en mis conocimientos sore física, pero creo que es una ciencia hermosa, no entre a ella por miedo, no creí poder con el paquete de adentrarme al universo escabroso y cenagoso que así veía en mis tiempos de estudiante preparatoriano. Sin embargo me hubiera gustado mucho estudiar algo relacionado a esta ciencia tan hermosa, de vez en cuando compro libros varios de esos que los físicos buenos y amables escriben para que gente como yo pueda entender un poco más su mundo.
Saludos y me gusto mucho el post, me trajo muchos recuerdos como puedes ver.

Fiorella Valera dijo...

Muy interesante, le voy a pasar la voz a mi esposo que es fanatico de esto, saludos.

Salvador dijo...

Gracias Mike y Fiorella,felices vacaciones.

Salvador dijo...

Interesante como siempre. Me he acostumbrado a leer sus artículos entrando además en los links que aclaran o profundizan algunas de las cosas dichas. En este caso me interesó en particular aquel que me ha llevado a Roger Penrose y su teoría de la mente. He intentado leer un libro de divulgación suyo, "La nueva mente del emeprador", pero me ha faltado siempre el tiempo adecuado que su lectura requiere y tambien, claro, un mayor conocimiento de la física actual. Por esto me gustaría encontrarme alguna vez entre sus artículos alguno que haga hable de esta teoría de la mente de Penrose.
Un saludo,

Gracias Javier, al moderar tu comentario lo he rechazado sin querer. Aquí lo vuelvo a transcribir.

Tengo pendiente un post sobre esto. Un saludo.

NOEL dijo...

La idea de Penrose en relación a que entender ciertos mecanismos cuánticos explicaría la consciencia es bastante especulativa, y mientras no se desarrolle algo claro deja al público más desinformado y desorientado en relación a cuántica y sus verdaderas aplicaciones.