Ensayo/ Nota acerca de Niels Bohr y la física cuántica

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Imagen tomada de: Blogs – 20Minutos

 

-por Jonathan Alberto Guzmán Díaz-

 

Niels Bohr (1885-1962) fue un físico que escribió artículos en los que manifestó preocupaciones  epistemológicas y filosóficas acerca de la novedad que implicó el desarrollo de la mecánica cuántica a partir de los descubrimientos de Max Planck. Al mismo tiempo que elaboró artículos y conferencias de índole filosófica, dedicó prácticamente toda su vida a la investigación de la teoría atómica considerando el cuanto de acción de Planck y las teorías cuánticas en boga.

Asimismo, es famosa la discusión que mantuvo durante muchos años con Albert Einstein. Para Albert Einstein, la mecánica cuántica es una teoría incompleta puesto que no se adecua a los fundamentos de la física clásica, a saber, la causalidad, las explicaciones en el tiempo y espacio, y la predicción. Así, aunque en un principio Einstein influyó en el desarrollo de la física cuántica, con las investigaciones del efecto fotoeléctrico, al final de su vida mostró cierto grado de escepticismo respecto a la mecánica cuántica, debido a su carácter aparentemente irracional. En cambio, Niels Bohr consideró que las formas de representación y de intuición propias de la descripción clásica de la naturaleza no servían para la interpretación de los fenómenos cuánticos, puesto que en estos siempre existe incertidumbre y novedad en las observaciones sucesivas.

De esta manera, mientras que Einstein no logró conciliar la incertidumbre con las ideas de la física clásica, Niels Bohr estuvo atento a las ideas de Heisenberg y Schrödinger que posibilitaron una mecánica cuántica simbólica, es decir, una teoría racional de los fenómenos cuánticos, por ejemplo, de la radiación y el choque de electrones con átomos.

Niels Bohr también escribió artículos en los que expresó una sincera y lúcida preocupación por el uso de la energía nuclear con fines bélicos, después de los acontecimientos de Hiroshima y Nagasaki, aunque los políticos no se interesaron mucho por sus ideas del uso pacífico de la energía nuclear. Sin embargo, en 1952 Bohr participó muy activamente en la creación del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) en el cual se organizó la primera conferencia de Átomos para la Paz. Por sus contribuciones a la teoría atómica, en 1922 fue galardonado con el Premio Nobel de la Física.

Niels Bohr desarrolló la <<filosofía de la complementaridad>>,  la cual está enfocada en problemas de índole epistemológica, a saber, i) el problema teoría-observación, ii) la distinción clásica entre sujeto-objeto, iii) la dualidad onda-partícula, iv) la correspondencia entre la física clásica y la cuántica, v) la interdisciplinariedad de la física con otras ciencias.

En la física clásica, en última instancia en la descripción clásica de la naturaleza, la teoría es independiente de las observaciones, es decir, las leyes explican los fenómenos de manera objetiva y general. Así, es posible establecer que las observaciones permiten postular leyes acerca del comportamiento de los fenómenos,  y de este modo las hipótesis científicas pueden verificarse. Sin embargo, Niels Bohr argumenta que en los fenómenos cuánticos el concepto de “fenómeno” no es una entidad ontológicamente independiente a la teoría, sino que hay una interacción entre teorías, instrumentos de medida, observaciones y las partículas elementales, lo que se pude denominar como interaccionismo. Así, la objetividad de la física clásica, fundamentada en la distinción tajante entre sujeto-objeto, no es válida en los fenómenos cuánticos y atómicos puesto que los mismos instrumentos de medida y las observaciones participan de la incertidumbre de las partículas.

En la filosofía y la ciencia moderna la distinción entre sujeto-objeto es una verdad innegable. El sujeto observa, utiliza los instrumentos de medida, parte de teorías generales, de manera totalmente independiente del objeto que se está estudiando, por ejemplo, las leyes de la gravitación de Newton explican el movimiento de los cuerpos celestes de manera objetiva, sin que el sujeto interfiera en las medidas. La cuestión para Niels Bohr radica en que el sujeto es inseparable del objeto, la incertidumbre en el comportamiento de las partículas también está en los instrumentos de observación y en la perspectiva que adopta el sujeto observador, puesto que la naturaleza humana forma una complejidad con otros sistemas supuestamente aislados. En definitiva, en las ideas filosóficas de Niels Bohr, la distinción entre sujeto-objeto no es válida para la interpretación de la naturaleza.

iii) La <<filosofía de la complementaridad>> es un intento para contrarrestar las aparentes paradojas de la nueva física, por ejemplo, la dualidad onda-partícula en la propagación de la luz y en el comportamiento de la materia. Así, al incorporar el cuanto de acción de Planck en los fenómenos de la luz y la radiación, la complementaridad posibilita considerar las explicaciones contradictorias como complementarias, puesto que al considerar la luz como onda en algunas observaciones, y la luz como partícula en otras observaciones, se pueden formular leyes generales a partir del conocimiento del conjunto de observaciones. En última instancia para Niels Bohr no es que la naturaleza se comporte de manera distinta, sino que el punto de vista del sujeto cambia según la perspectiva que adopte en la interpretación y explicación de los fenómenos.

Asimismo, la complementaridad postula un principio de correspondencia. Niels Bohr sostiene que las formas de representación y de intuición normal, asociadas a la física clásica y a la descripción clásica de la naturaleza, no ayudan en la formulación conceptual y simbólica de los fenómenos cuánticos. De ahí la necesidad de reinterpretar los conceptos clásicos, de tiempo, espacio y causalidad, atendiendo a las nuevas realidades y utilizar las imágenes de forma analógica. De este modo, la correspondencia de las leyes y conceptos de la física clásica con la mecánica cuántica están delimitadas por las reinterpretaciones del lenguaje, en definitiva, implica creatividad conforme a la novedad de los fenómenos.

Niels Bohr también reflexionó acerca de la relación entre la física y otras ciencias, como la psicología, la biología, por supuesto la filosofía, e incluso las ciencias sociales. Sin embargo, en lo concerniente a la biología Niels Bohr expuso ideas que lo acercan a las reflexiones de Henri Bergson en La evolución creadora, y lo interesante es que ambos chocaron con los mismos problemas irresolubles en sus respectivas filosofías, a saber, el status ontológico de los sistemas vivos y sus relaciones. Pero esto es tema de otro artículo.

Se perdonará que un físico se haya referido a semejantes cuestiones si se considera que la nueva situación que se presenta en la física nos recuerda tan encarecidamente la antigua verdad de que en el drama de la existencia somos a la vez actores y espectadores. (Niels Bohr, “La teoría atómica y los principios fundamentales de la descripción de la naturaleza (1929)”, en: La teoría atómica y la descripción de la naturaleza.)

 

 

Lecturas sugeridas:

Bohr, Niels, La teoría atómica y la descripción de la naturaleza, Alianza, Madrid, 1988.

Braun, Eliezer, Una faceta desconocida de Einstein, FCE, México, 2003 (3ª. ed.).

Hacyan, Shahen, Relatividad para principiantes, FCE, México, 2002 (3ª. ed.).

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