Incertidumbre en la naturaleza – 2

Tras 122 años desde la propuesta de Planck de interacción cuantizada entre radiación electromagnética y materia,  seguimos sin saber por qué funciona el mundo a nivel atómico como lo hace. Hay quienes, usando esquemas budistas ajenos a la ciencia, rechazan ésta y afirman que solo se pueden conocer las herramientas de descripción de la naturaleza, no la propia naturaleza. Esto es aceptar las derrota sin decirlo claramente. Según el explorador ártico, científico y benefactor noruego, Fridtjof Nansen, “El ser humano quiere conocer, y si deja de querer conocer, deja de ser humano”. La idea del budismo de limitar el conocimiento del mundo va en contra de la esencia de la humanidad. Podremos tener dificultades para conocer, tardaremos tiempo, pero cada vez conoceremos más en un camino sin fin. Se trata de ir avanzando cada vez más en el conocimiento, sin afirmar que hay cosas que nuca podremos conocer: Si aceptamos esto último, volvemos a la escolástica cristiana, y al budismo, que nunca sirvieron al ser humano para nada, como no fuera una resignación borreguil ante la realidad.  

Si reconocemos que hay cosas que no conocemos pero que podemos conocer, volvemos a abrir la puerta a la ciencia, a la investigación. Quedan muchos problemas por resolver en la ciencia, y mucho campo para las generaciones jóvenes. Hay dos preguntas que quiero seleccionar entre otras. La primera, que trataré en otro post, es por qué se desintegra el neutrón cuando está fuera del núcleo atómico, y por qué tarda un tiempo inmenso en hacerlo, medido en unidades de los tiempos característicos del núcleo. 

La segunda pregunta es mucho más interesante.  En su libro sobre “Los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica”, von Neumann señala que la aleatoriedad cuántica es individual, que incluso el movimiento de un electrón individual es intrínsecamente aleatorio, mientras que la aleatoriedad “clásica” está relacionada con la variación de estados en un conjunto. 

Tras von Neumann, que publicó su libro en 1932, durante 90 años casi nadie se ha planteado analizar estas afirmaciones. Los pocos que lo han hecho están enterrados en las bibliotecas de los institutos de física y hoy nadie los menciona. Se ha producido un ostracismo.

Pero von Neumann hace una afirmación gratuita, y no se molesta en justificarla, ni mucho menos en dar una razón para ella. Siguiendo a los budistas, se afirma algo y ahí queda la cosa. Se hace un llamamiento a una fe secular. 

Ahora bien, el electrón se mueve. ¿Dónde y cómo se mueve?

En cualquier experimento con electrones, estos están rodeados muy de cerca por otras cargas eléctricas, en número muy elevado, y es imposible, además, tener un único átomo en algún recinto de medida para hacer experimentos con él, y mucho menos, tener un único electrón. Puedo tener un gato (o un ratón) sin otros animales (como no sean insectos microscópicos) dentro de una caja y las paredes de la caja no actúan (salvo que tengan púas y se cierren sobre el animal) sobre ese gato. 

No se ha descrito ningún experimento donde se haya observado un único átomo de hidrógeno flotando en el centro de una gran caja, para investigar sus propiedades. Un único electrón infinitamente alejado de cualquier otro ente físico, incluso del aparato de medida, no proporciona información sobre si su movimiento es o no intrínsecamente aleatorio. 

La realidad es que un electrón individual forma parte siempre de conjuntos de otros entes físicos que interaccionan con él. Lo más razonable es suponer que su comportamiento aleatorio esta causado por sus interacciones con el resto del universo. O al menos, investigarlo y aceptarlo o rechazarlo cómo se hace en buena ciencia. 

von Neumann hizo notar que si medimos una cantidad R de un conjunto de entes físicos (por ejemplo, la posición de una bola de madera no magnética en un bombo de lotería) no podemos obtener un valor definido. Asignó dos razones a esta dificultad: Una, debida a nuestra falta de información. La segunda, a que las leyes de la naturaleza pueden ser no causales. La primera razón introduce el observador en el problema, lo que no se entiende. Una persona que mire un bombo de lotería no influye en cuál de las bolsas sale en una extracción, ni siquiera podría saberlo si tuviese la información de donde estaba esa bola antes de que el bombo empezase a girar. La segunda es una “boutade” del genial matemático que no merece mayor comentario. 

Olvida von Neumann la razón real de que no sea posible saber que bola sale en una extracción. De hecho las bolas se acercan a la válvula de salida sin regularidad alguna, independientemente de nuestra observación. La razón es que cien mil bolas y cientos de alambres en el bombo interaccionan constantemente entre sí. Los choques son elásticos y en ellos aparece un término de la tangente del ángulo entre las direcciones en que dos bolas se aproximan una a otra. Este es un término no lineal que amplifica las irregularidades del choque. Esta amplificación se multiplica por cien mil choques entre bolas y miles de choques entre bolas y alambres. El resultado es, de forma natural, causal y aleatorio. No es nuestra falta de información. Es la finitud de la naturaleza, el hecho que no hay piezas infinitamente iguales entre sí, ni condiciones iniciales infinitamente iguales en cualquier repetición. 

Es la interacción no lineal entre los entes de la naturaleza, a cualquier nivel de tamaño, de tiempo, de energía,  la que genera incertidumbre en la misma naturaleza. Solo cuando las energías de interacción son muy pequeñas frente a las propias de cada ente, aparece algo de seguridad, disminuye la incertidumbre, sin desaparecer nunca. Los electrones tienen energías propias del mismo orden que sus energías de interacción con los campos electromagnéticos que llenan el universo. Sus movimientos son inciertos, causados, con alta probabilidad, por esas interacciones.

Esas cosas ese analizan con más amplitud en el libro “Disfrutando la Incertidumbre”, de Kindle, Amazon, 

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