Determinismo e indeterminismo ontológico en la física. Parte 2 de 2

El problema central de la teoría cuántica no reside en sus formalidades matemáticas, sino en la interpretación que se deriva de ellas. Esta nueva perspectiva científica¹ reveló una dimensión adicional en la comprensión de la estructura física de la naturaleza, lo que a su vez expuso la dificultad de desarrollar concepciones del mundo que sean completamente certeras, absolutas, y demostradas de manera objetiva y racional. Aunque la física cuántica, surgida a mediados del siglo XX, ha sido una de las teorías más exitosas al predecir resultados experimentales con notable precisión, también ha demostrado una notable incapacidad para explicar por qué ocurren dichos resultados y predicciones. Esta paradoja limita la posibilidad de hacer afirmaciones con certeza absoluta, relegando la tarea a la predicción de resultados mediante ecuaciones basadas en probabilidades.

Frente a la dificultad por estudiar las partículas subatómicas debido al alcance científico en términos de observación, se perturbó la posibilidad de establecer modelos deterministas de comportamientos entre estas partículas. Esto se traduce en el problema de la medición de un sistema físico. Según los postulados de la mecánica clásica, un objeto posee ciertas propiedades físicas como su velocidad y su posición en el espacio, las cuales, obedecen a las leyes puestas sobre este objeto, además de que el estado en el que está, supuestamente se encuentra totalmente definido con independencia del momento en el que se hace una medición de sus magnitudes para saber dicho estado. 

Sin embargo, las partículas subatómicas interactúan de una manera distinta a los cuerpos macroscópicos que se regían por estas leyes de la física clásica, pues su comportamiento y sus magnitudes físicas y complementarias, según la observación de los científicos, no son estables. Para ejemplificar mejor esto, podemos remitirnos al experimento cuántico de la doble rendija realizado por el físico inglés Thomas Young en 1801². En este experimento se disparan, mediante un rayo láser, partículas subatómicas como fotones hacia una placa con dos rendijas. En el revés de esta placa se coloca un aparato que puede detectar las partículas que pasan por las rendijas. Después de lanzar el rayo, cuando intentaron detectar el movimiento de las partículas, se dieron cuenta de que existía un patrón de interferencia en el movimiento de las partículas, ya que estas no seguían un movimiento lineal. Frente a esto, se determinó que la partícula se comporta bajo la dualidad onda-partícula, donde la partícula disparada se extiende como una onda a través de las dos rendijas, demostrando que las partículas subatómicas pueden poseer un comportamiento ondulatorio. 

En este experimento se puede evidenciar, en un primer momento, la indeterminación en el estado de las partículas subatómicas, lo que puede complicar la determinación de su estado. Además de esto, se ha encontrado en otros experimentos que en el acto de medición de las magnitudes en la partícula parece ocurrir una perturbación entre los valores obtenidos en los distintos momentos en los que se mide la misma partícula. Es decir, en un momento A, se mide el estado de una partícula y se obtiene un valor, pero, si se mide en un momento B, que puede ser incluso minutos después sin mover el sistema, se obtiene otro valor. 

Esto nos dice, entonces, que la cuantificación mediante la medición de las propiedades y magnitudes del estado de un sistema subatómico, es únicamente válida en el momento exacto de cada medición. Por lo que, aparece la dificultad de atribuir propiedades determinadas a un sistema cuántico más allá del acto de medición. Y así, no es posible establecer criterios fijos para posibilitar la predicción del estado y el comportamiento exacto de los eventos cuánticos.

Probabilidad y aleatoriedad

En este punto, se introduce la noción fundamental de la física cuántica; la probabilidad como ley de los fenómenos. La palabra probabilidad en el uso de la ciencia se ha utilizado en dos sentidos distintos³: por un lado, se encuentra la probabilidad entendida en un sentido epistémico y filosófico que tiene que ver con los grados de creencia de los agentes, como nosotros, sobre un conocimiento inferior al que puede existir en el mundo, es decir, es cuando tenemos un conocimiento probable sobre un evento contingente. Por otro lado, está el «sentido aleatorio⁴”, donde las probabilidades son características de ciertos tipos de configuraciones físicas; lanzamientos de dados, ruedas de ruleta, lanzamientos de monedas, etc. 

La probabilidad es, entonces, una noción que alude al sentido aleatorio de los acontecimientos, donde el conocimiento que se tiene acerca de ellos no es del todo certero y preciso, sino que siempre falta algo que hace que no sea posible obtener un saber global. La aleatoriedad es un fenómeno que seguramente ha acompañado al ser humano desde el inicio su existencia, quizá como categoría epistemológica (referente a la subjetividad de su observación) o como propiedad inherente a ciertos eventos naturales. Este concepto siempre estuvo relacionado con todo aquello que no se puede predecir y que no tiene un comportamiento o configuración estable en un determinado espacio-tiempo. 

En el estudio de la física, los científicos se han encontrado con una enorme cantidad de fenómenos aleatorios y caóticos que han presentado dificultades epistemológicas gigantes a la hora de estudiar su comportamiento. Sin embargo, en el determinismo, a estos casos de aleatoriedad, se les ha dado un trato especial. Para ejemplificar lo anterior, pondremos de ejemplo la teoría del caos⁵: 

Imaginemos dos péndulos conectados entre sí, de manera que uno cuelga del extremo de otro. Cuando ambos péndulos se mueven, su comportamiento puede volverse extremadamente impredecible y caótico bajo ciertas condiciones. Al principio, cuando los péndulos se mueven lentamente, su comportamiento es bastante predecible: oscilan en armonía uno con respecto al otro. Sin embargo, si aumentamos la energía del sistema o cambias las condiciones iniciales, como los ángulos de los péndulos o sus velocidades iniciales, el sistema puede volverse caótico. 

En esta situación, aunque el sistema sigue las leyes físicas deterministas del movimiento, su comportamiento a largo plazo se vuelve altamente sensible a las condiciones iniciales y puede volverse impredecible. Pequeñas variaciones en las condiciones iniciales pueden dar como resultado cambios dramáticos y aparentemente aleatorios en el movimiento de los péndulos. Este ejemplo ilustra uno de los conceptos clave de la teoría del caos: sistemas deterministas que exhiben comportamiento caótico y altamente sensible a las condiciones iniciales. Aunque el sistema sigue reglas precisas, su comportamiento a largo plazo puede ser impredecible y parecer aleatorio. 

No obstante, este ejemplo es una rara excepción en los sistemas deterministas.

En el caso de la teoría del caos, se ha optado por pensar que esas variables caóticas que a simple vista son incomprensibles no son significativas y su desconocimiento es simple ignorancia, por lo que verdaderamente importante es tener clara la estructura externa del sistema, es decir, las causas y los posibles modos de comportamiento, así estos parezcan aleatorios. En la física cuántica, no hay ni siquiera un conocimiento preciso de esas variables iniciales, estas no presentan regularidades en su movimiento, como vimos en el ejemplo de la doble rendija, las variables pueden comportarse imprevisiblemente como una onda o como una partícula dependiendo del momento de la medición. Frente a esto, podemos decir que en un primer momento puede ser entendible el estatus ontológico de indeterminismo que tantos científicos de la física cuántica han defendido desde sus inicios, pues ante la imposibilidad de establecer un sistema de leyes causales, o al menos un sistema de medición exacto, los científicos optan por pensar en la imposibilidad de los mismos. Este indeterminismo surge a partir de la interpretación más aceptada por los físicos en la actualidad; la interpretación de Copenhague⁶, postulada en una conferencia en 1927 por los científicos Niels Bohr, Max Born y Werner Heisenberg, quienes rechazaron la posibilidad de concebir que los sistemas cuánticos posean propiedades determinadas por fuera del acto de medición; por lo cual, establecieron que los valores obtenidos mediante esta medición son únicamente válidos para ese momento y que no presentan relaciones causales los unos con los otros. 

Esta interpretación fue inmediatamente considerada como la más aceptable, ya que el valor determinista en la ciencia es dado en la cuantificación experimental, en tanto que se puedan determinar relaciones causales o valores fijos en los estados de los sistemas físicos sin importar el momento en que se mide. Por lo que sería absurdo para estos científicos postular que resultados y valores inconsistentes y abstractos tengan relación los unos con los otros y que, a su vez, puedan considerarse como determinados. 

No obstante, al ser la física cuántica un campo de estudio tan reciente, la ciencia no tiene una respuesta concluyente sobre si la interpretación indeterminista de Copenhague es la definitiva, aunque sea apoyada y contrastada de manera ferviente por la mayoría de los físicos. A propósito de esto, menciona el mismo Born⁷:

El determinismo de la física clásica resulta ser una quimera, producida por la sobreestimación de los conceptos lógico-matemáticos. Es un ídolo, no un ideal, de las ciencias naturales, y por ello no puede esgrimirse como objeción en contra de la interpretación estadística, por principio indeterminista, de la mecánica cuántica. 

En este sentido, se puede sintetizar que la interpretación más amplia de la física cuántica aplicada a la realidad sugiere lo siguiente: mientras que la mecánica clásica ha intentado reconciliar todas las observaciones dentro de su marco teórico, manteniendo una idea preconcebida de causalidad vinculada al determinismo, llegando incluso a aceptar este último como un postulado metafísico en constante lucha contra la inevitable presencia del azar, sostenemos que la teoría cuántica nace con una clara conciencia de su naturaleza estadística e indeterminista. La noción de probabilidad clásica cambia sustancialmente en la nueva mecánica cuántica, donde el concepto de probabilidad adquiere un papel crucial de manera apriorística⁸.

Conclusión

Como se hizo evidente en este esbozo histórico, tanto el paradigma determinista como el indeterminista, tienen pretensiones ontológicas sobre la esencialidad de la naturaleza, el universo y los fenómenos particulares que lo componen. El determinismo ostenta una causalidad y una capacidad predictiva certera y absoluta donde la probabilidad, el caos y lo aleatorio son solamente una categoría epistemológica causada por la falta de conocimiento global sobre un sistema específico, lo que hace que haya una confianza en que en el futuro sea posible ampliar dicho saber. Por otro lado, el indeterminismo, acepta que la probabilidad y la aleatoriedad son modos objetivos de comportamiento en la naturaleza, por lo cual, el conocimiento acerca de estos eventos no es necesariamente preciso, debido a que si bien, es posible encontrar algunas regularidades o “micro causalidades”, estas no implican necesariamente que los estados de los sistemas sean estables de manera general. 

Las implicaciones filosóficas de ambos paradigmas son evidentes. Sin embargo, teniendo en cuenta que, como menciona Bunge⁹, la filosofía debe y puede ser objeto de una incesante crítica y reconstrucción, cualquier pretensión metafísica u ontológica es susceptible de cuestionamientos, sobre todo si se trata de un postulado tan fuerte como lo es la esencialidad de todo lo ente, de la realidad. En el caso de del determinismo, se dirá que esta postura es bastante rígida y considera que el universo tiene un carácter unívoco comprensible en su totalidad para la episteme humana, no obstante, en los casos de los sistemas caóticos deterministas, se comprueba que el determinismo no implica necesariamente una predictibilidad absoluta. Es por esto que el determinismo no puede considerarse como una propiedad ontológica hasta que no exista una muestra de certeza real y absoluta sobre cada una de las manifestaciones fenoménicas del mundo. 

Por otro lado, del indeterminismo, diremos que este, si bien es mucho más flexible frente a la posibilidad de que el universo tenga un carácter multívoco, aún es muy apresurado definirlo como un estatus ontológico de la realidad, teniendo en cuenta el limitado conocimiento y la falta de instrumentos de medición más avanzados. El indeterminismo y la probabilidad no tienen por qué ser necesariamente una tesis que afirme que el conocimiento que ya se tiene de los fenómenos es obsoleto o una quimera, pues este saber, para bien o para mal, ha funcionado, aunque sea en una pequeña parte de la realidad cognoscible. 

El universo es tan absolutamente inconmensurable que en él habitan tanto el orden como el caos de formas incomprensibles y paradójicas. Eso no significa que estemos ante la incertidumbre o el absurdo, pero tampoco que debemos tener una ciega confianza en que como humanos podemos tener saber absoluto, hay que reconocer las limitaciones epistémicas que son evidentes en cualquier sujeto. Los saberes se van formando desde procesos colectivos de experimentación, contrastación, crítica y deconstrucción constante de conocimiento pasados y presentes.

Notas

[1] Vallejo, A., (2005). Problemas epistemológicos en torno a la física cuántica. Hallazgos, (4), 96-103.

[2] Experimento de la doble rendija de Young: Tutorial Java. Olympus LS. (n.d.). https://www.olympus-lifescience.com/es/microscope-resource/primer/java/doubleslitwavefronts/

[3] Beyond chance and credence. (n.d.). Wayne C. Myrvold – Oxford University Press. https://global.oup.com/academic/product/beyond-chance-and-credence-9780198865094?cc=mx&lang=en&

[4] Martínez, M., (2005). El realismo científico de Ian Hacking: de los electrones a las enfermedades mentales transitorias. Redes, 11(22), 153-176.

[5] La teoría del caos es la rama de la matemática, la física y otras ciencias que trata ciertos tipos de sistemas complejos y sistemas dinámicos no lineales muy sensibles a las variaciones en las condiciones iniciales.

[6] Interpretación de Copenhague. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Interpretaci%C3%B3n_de_Copenhague

[7] Born, M. (1955) “Statistical Interpretation of Quantum Mechanics” Physics in my generation, pág., 97.

[8] González, M. Probabilidad y causalidad en la filosofía de Born. Madrid: Revista “Logos». Anuales del seminario de metafísica”, Vol. 38, 2005. p. 252. 

[9] Bunge, M. (1997). La Causalidad: el principio de causalidad en la ciencia moderna. Editorial Sudamericana. 

Bibliografía

Bunge, M. (2007). A la caza de la libertad: la controversia sobre el realismo. Gedisa Editorial S A.

Vallejo, A., (2005). PROBLEMAS EPISTEMOLÓGICOS EN TORNO A LA FÍSICA CUÁNTICA. Hallazgos, (4), 96-103. 

Diéguez, A. (1996). Realismo y teoría cuántica. Contrastes. Revista interdisciplinar de filosofía, 1. 

Peralta, R. (2019, 12 de junio). PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG. Revista ciencia y cultura. 

Bohm, D. (1959). Causalidad y Azar en la física moderna. Universidad nacional autónoma de México. 

Franck, J. F., & Vanney, C. (2013). Determinismo e Indeterminismo: De la Física a la Filosofía. Universidad Austral

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Cita este artículo (APA): Tapasco, L. (2024, 02 de octubre). Determinismo e indeterminismo ontológico en la física. Parte 2 de 2. Filosofía en la Red. https://filosofiaenlared.com/2024/10/determinismo-e-indeterminismo-en-la-fisica

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