Introducción a la Filosofía de la ciencia y la tecnología

Luis A. de Vedia

• Editorial: Eudeba
• Año: 2017
• ISBN:
  9789502346366
• Categoría: Philosophy
• Categoría: Epistemology in Philosophy

Este libro se propone contemplar los problemas filosóficos que se anudan con las teorías científicas y reflexionar sobre ellos. Está pensado para aquellos que se desempeñan en las ciencias duras o ingenierías pero quieren detenerse a pensar sobre otros aspectos que rodean su quehacer. Las profundas relaciones entre el conocimiento científico, el desarrollo tecnológico y la problemática filosófica que ambos disparan son observadas y analizadas para ofrecer un panorama más completo y abarcador de las disciplinas científicas.

X.

OBSERVACIONES Y MECÁNICA CUÁNTICA

X.1. El problema de la interpretación de nuestras observaciones a la luz de la Física Moderna

Hemos dicho previamente que el realismo consiste en aceptar que el mundo efectivamente existe y que es esencialmente de la manera como lo percibimos. Sin embargo, aun simpatizando con este punto de vista, no podemos desconocer que muchas veces “las apariencias engañan” y la percepción que tenemos de un fenómeno cualquiera es necesariamente aproximada. Sin embargo, la concepción realista clásica o tradicional implica que si mejorásemos nuestros medios de observación así como la técnica empleada para utilizar dichos medios, nuestro conocimiento de la realidad podría perfeccionarse indefinidamente hasta que, al menos en principio, la imagen mental que nos hiciésemos de dicha realidad se correspondiera exactamente con aquélla. Es por esto que, por ejemplo en la física clásica, no encontramos ningún impedimento para referirnos sin ambigüedad a la posición o a la velocidad de una partícula, ya que aunque no seamos capaces en la práctica de determinar dichos parámetros con total exactitud, asumimos tácitamente que nada impide en principio que mejoremos indefinidamente la precisión de nuestras mediciones. En otras palabras, desde este punto de vista lo único que se interpone entre la realidad exterior a nosotros y nuestro conocimiento cabal y detallado del mundo, son las limitaciones en nuestra capacidad experimental de observación y medición. Este realismo clásico, compartido tanto por racionalistas como por positivistas, constituyó la actitud dominante en la ciencia (aunque quizás en menor medida en la filosofía) desde el siglo VI A.C. hasta comienzos del siglo XX de nuestra era. En este sentido, la diferencia entre positivistas y racionalistas radica en el significado asignado al término “conocimiento”, que para los primeros implica mera descripción mientras que para los segundos representa también entendimiento.

Esta visión del mundo comienza a presentar fisuras desde el momento en que los físicos, forzados por la creciente evidencia experimental que se iba acumulando desde fines del siglo XIX, se ven en la necesidad de desarrollar la Mecánica Cuántica en un asombroso tour de force intelectual que tiene lugar, al menos en sus aspectos esenciales, entre 1900 y 1930.

La Mecánica Cuántica (MC) constituye el marco teórico dentro del cual ha sido posible describir y predecir el comportamiento de un amplio rango de sistemas físicos, desde partículas elementales, hasta átomos, radiación, moléculas y sólidos. En otras palabras, la MC es la descripción del comportamiento de la materia y de la luz en todos sus detalles, en particular en la escala atómica. La MC surge de la imposibilidad de la Física Clásica para explicar satisfactoriamente algunos de los fenómenos de la radiación electromagnética y de la estructura atómica. No obstante, la teoría emergente ha demostrado ser capaz de proveer la explicación, no sólo de los fenómenos de interacción de la radiación electromagnética con la materia sino también de la estructura de la materia misma.

Mientras que en la Física Clásica el rol del observador es completamente superfluo y ajeno a su formulación, en la MC, de acuerdo con la interpretación ortodoxa (de Copenhagen), el rol del observador, y en especial el de un observador consciente, aparece fuertemente enfatizado hasta el punto de constituirse en un elemento irreductible y esencial de la física.

El concepto clave introducido por Niels Bohr en la MC es que ninguno de los dos modelos ofrecidos por la Mecánica Clásica (MCL) para describir el comportamiento de los sistemas, es decir ni el modelo corpuscular ni el modelo ondulatorio son adecuados para la descripción de todos los aspectos del comportamiento de los sistemas cuánticos (q-sistemas). Más específicamente, Bohr tomó a los dos modelos anteriores como complementarios; es decir, cuando uno resulta adecuado para describir ciertos aspectos del comportamiento de un q-sistema, el otro no lo es y viceversa. Esto condujo a Bohr a formular su Principio de Complementariedad: los grados de imprecisión que los modelos corpuscular y ondulatorio introducen en la descripción de un q-sistema, son inversos uno del otro.

La “imagen corpuscular” de un q-sistema constituido por una microentidad libre, es decir no sujeta fuerza alguna, consiste en la especificación de las coordenadas espacio-temporales del sistema. En otras palabras, la imagen corpuscular especifica la trayectoria del q-sistema en el espacio y en el tiempo. En cambio, la “imagen ondulatoria” consiste en la especificación de valores particulares de cantidad de movimiento (en realidad las tres componentes), y de la energía. Podemos aquí preguntarnos por qué las propiedades de poseer una dada cantidad de movimiento y una dada energía son propiedades ondulatorias. A esto respondemos diciendo que la evidencia experimental nos enseña que cualquier q-sistema con cantidad de movimiento definida se comporta como una onda (en particular muestra efectos de difracción e interferencia, lo que nos permite asociar una longitud de onda con el q-sistema). Del mismo modo, un q-sistema con un valor definido de energía nos permite asociar con aquél una frecuencia.

Analizaremos a continuación el experimento de difracción de electrones (el q-sistema) por rendijas que nos permite asociar con los electrones una longitud de onda y nos ilustra un caso en el que se produce el quiebre del modelo corpuscular. Siguiendo de cerca a Richard P.Feynman, analizaremos este fenómeno de manera simplificada considerando previamente una situación experimental análoga con cuerpos macroscópicos.

X.2. El experimento de difracción de electrones

Para tratar de entender el comportamiento cuántico de los electrones, compararemos su comportamiento en una situación experimental dada, con el de partículas macroscóp...