Interpretación filosófica de la física clásica - Philosophical interpretation of classical physics
La física clásica newtoniana , formalmente, ha sido reemplazada por la mecánica cuántica a pequeña escala y la relatividad a gran escala. Debido a que la mayoría de los humanos continúan pensando en términos del tipo de eventos que percibimos en la escala humana de la vida diaria, se hizo necesario proporcionar una nueva interpretación filosófica de la física clásica . La mecánica clásica funcionó extremadamente bien dentro de su dominio de observación, pero hizo predicciones inexactas a muy pequeña escala (sistemas de escala atómica) y cuando los objetos se movían muy rápido o eran muy masivos. Visto a través de la lente de la mecánica cuántica o la relatividad, ahora podemos ver que la física clásica, importada del mundo de nuestra experiencia cotidiana, incluye nociones para las que no hay evidencia real. Por ejemplo, una idea común es que existe un tiempo absoluto compartido por todos los observadores. Otra es la idea de que los electrones son entidades discretas como planetas en miniatura que rodean el núcleo en órbitas definidas.
El principio de correspondencia dice que las explicaciones clásicas son aproximaciones a la mecánica cuántica que, a todos los efectos prácticos, son equivalentes a la mecánica cuántica cuando se trata de eventos a macroescala.
Se producen varios problemas si se usa la mecánica clásica para describir sistemas cuánticos, como la catástrofe ultravioleta en la radiación de cuerpo negro , la paradoja de Gibbs y la falta de un punto cero para la entropía .
Dado que la física clásica se corresponde más estrechamente con el lenguaje ordinario que la física moderna, este tema también forma parte de la interpretación filosófica del lenguaje ordinario , que también tiene otros aspectos.
El proceso de medición
En la mecánica clásica se supone que determinadas propiedades - velocidad o masa de una partícula; temperatura de un gas, etc. - en principio se puede medir con cualquier grado de precisión deseado.
El estudio del problema de la medición en mecánica cuántica ha demostrado que la medición de cualquier objeto implica interacciones entre el aparato de medición y ese objeto que inevitablemente lo afectan de alguna manera; a escala de partículas, este efecto es necesariamente grande. En la escala macroscópica cotidiana, el efecto se puede reducir.
Además, la idealización clásica de una propiedad que simplemente se "mide" ignora el hecho de que la medición de una propiedad (la temperatura de un gas con un termómetro, por ejemplo) implica una descripción preexistente del comportamiento del dispositivo de medición. Cuando se dedicó un esfuerzo a elaborar las definiciones operativas implicadas en la determinación precisa de la posición y el impulso de las entidades a microescala, se exigió a los físicos que proporcionaran por fuerza una explicación para los dispositivos de medición que se utilizarían a esa escala. El experimento mental clave a este respecto se conoce como microscopio de Heisenberg .
El problema para el individuo es cómo caracterizar adecuadamente una parte de la realidad de la que uno no tiene experiencia sensorial directa . Nuestras investigaciones sobre el dominio cuántico encuentran más pertinente cualquier cosa que suceda entre los eventos por medio de los cuales obtenemos nuestra única información. Nuestras explicaciones del dominio cuántico se basan en las interacciones de los instrumentos del macro dominio y los órganos de los sentidos con los eventos físicos, y esas interacciones nos brindan parte de la información que buscamos, pero no toda. A continuación, buscamos obtener más información de una serie de esos experimentos de forma indirecta.
Werner Heisenberg da una interpretación de este acertijo en su libro de 1958, Physics and Philosophy, p. 144f:
Podemos decir que la física es parte de la ciencia y como tal apunta a una descripción y comprensión de la naturaleza. Cualquier tipo de comprensión, científica o no, depende de nuestro lenguaje, de la comunicación de ideas. Toda descripción de los fenómenos, de los experimentos y sus resultados, se basa en el lenguaje como único medio de comunicación. Las palabras de este lenguaje representan los conceptos de la vida diaria, que en el lenguaje científico de la física pueden refinarse a los conceptos de la física clásica. Estos conceptos son las únicas herramientas para una comunicación inequívoca sobre eventos, sobre la puesta en marcha de experimentos y sobre sus resultados. Por tanto, si se pide al físico atómico que describa lo que realmente sucede en sus experimentos, las palabras "descripción" y "realmente" y "sucede" sólo pueden referirse a los conceptos de la vida diaria o de la física clásica. Tan pronto como el físico abandonara esta base, perdería los medios de comunicación inequívoca y no podría continuar en su ciencia. Por lo tanto, cualquier enunciado sobre lo que "realmente sucedió" es un enunciado en términos de los conceptos clásicos y, debido a la termodinámica y las relaciones de incertidumbre, por su propia naturaleza, incompleto con respecto a los detalles de los eventos atómicos involucrados. La exigencia de "describir lo que sucede" en el proceso teórico-cuántico entre dos observaciones sucesivas es una contradicción in adjecto , ya que la palabra "describir" se refiere al uso de los conceptos clásicos, mientras que estos conceptos no pueden aplicarse en el espacio entre los observaciones; solo se pueden aplicar en los puntos de observación.
Primacía de la observación en mecánica cuántica y relatividad especial
Tanto la mecánica cuántica como la relatividad especial comienzan su divergencia de la mecánica clásica insistiendo en la primacía de las observaciones y el rechazo a admitir entidades no observables. Así, la relatividad especial rechaza la simultaneidad absoluta asumida por la mecánica clásica; y la mecánica cuántica no permite hablar de propiedades del sistema (posición exacta, por ejemplo) distintas de las que pueden conectarse a observaciones a macroescala. La posición y el impulso no son cosas que esperan que las descubramos; más bien, son los resultados que se obtienen al realizar ciertos procedimientos.
Notas
- ^ Mesías, Alberto,Mecánica cuántica, volumen I, págs. 45-50.
Ver también
Referencias
- Albert Messiah, Mecánica Cuántica , traducción al inglés por GM Temmer de Mécanique Quantique , 1966, John Wiley and Sons
- Una conferencia en su clase de mecánica estadística en la Universidad de California en Santa Bárbara por el Dr. Herbert P. Broida [2] (1920-1978)
- "La física y el mundo real" por George FR Ellis, Physics Today , julio de 2005