La presente investigacion aborda la funcion de los experimentos imaginarios en la fisica cuantica entre los anos de 1927 y 1936. Dos han sido los objetivos principales: (1) la realizacion de una detallada historiografia critica de todos los experimentos imaginarios que pertenecen al periodo en cuestion y (2) la implicacion directa de los experimentos imaginarios en la formulacion del concepto de entrelazamiento (entanglement), acunado en 1935 por el fisico austriaco Erwin Schrodinger. Mediante la revision de los documentos originales en que los experimentos imaginarios fueron apareciendo, se establecen las conexiones existentes entre ellos y su repercusion en el devenir de la fisica. Al final, ademas de los resultados ya mencionados, se ofrece una descripcion de los experimentos imaginarios como herramienta cientifica, sus caracteristicas y sus peculiaridades con respecto al contexto historico en que se situa esta investigacion. Se estudian aqui las conexiones entre cientificos, las comunicaciones que hicieron que dichos experimentos imaginarios recorrieran buena parte de la comunidad cientifica del momento, y las particularidades de su aparicion publica y privada. Se analiza con detalle cada uno de los experimentos imaginarios para encontrar las conexiones teoricas que los unen y seguir el rastro del concepto de entrelazamiento. Se abordan cuestiones como la estandarizacion en los experimentos imaginarios, la comunicacion en los circulos cientificos, la inmediatez en las respuestas, la correccion en los argumentos, la configuracion experimental y el papel del lenguaje en la ciencia. El Capitulo I Introduccion. Experimentos imaginarios en la fisica cuantica: un principio para la discusion, aborda el estado de la discusion en torno a los experimentos imaginarios, asi como su definicion, la etimologia del termino Gedankenexperiment y las caracteristicas principales. Se establece el marco teorico de la discusion asi como la justificacion del periodo y de los experimentos imaginarios que se estudian. En el Capitulo II 1924-1930. Los experimentos imaginarios para un publico privado: del microscopio de Heisenberg al foton y la caja de Einstein, se trata el Efecto Compton como un elemento fundamental en la formulacion de los experimentos imaginarios y como principal causa de las discusiones iniciales. Los primeros experimentos imaginarios que se abordan pertenecen al texto de 1927, en el que Heisenberg consigna el experimento del microscopio de rayos gamma. Las conferencias de Solvay de 1927 y 1930 son tambien objeto de estudio, asi como el papel de Paul Ehrenfest en las discusiones entre Bohr y Einstein. En el Capitulo III. 1931-1935. Discusion abierta: el caso del experimento imaginario de Einstein, Podolsky & Rosen, se tratan los experimentos imaginarios publicados antes del articulo de EPR asi como el propio articulo de los tres autores. El Capitulo IV. Epilogo de una polemica: reacciones posteriores a EPR. El caso del gato de Schrodinger, aborda todas las respuestas a EPR, la correspondencia de Einstein posterior a la publicacion del articulo y las dos comunicaciones de Schrodinger en 1935, en una de las cuales se expone el experimento imaginario del gato y se habla del concepto de entrelazamiento. En el Capitulo V. Conclusiones. Reflexiones finales en torno al papel de los experimentos imaginarios en la fisica cuantica se ofrecen las consideraciones finales de la investigacion, asi como la propuesta de una posible investigacion posterior. Al final se agrega un Anexo en el cual se ofrece una tabla con todos los experimentos imaginarios revisados en el trabajo, su autor, y la referencia de su aparicion publica.
La presente investigacion aborda la funcion de los experimentos imaginarios en la fisica cuantica entre los anos de 1927 y 1936. Dos han sido los objetivos principales: (1) la realizacion de una detallada historiografia critica de todos los experimentos imaginarios que pertenecen al periodo en cuestion y (2) la implicacion directa de los experimentos imaginarios en la formulacion del concepto de entrelazamiento (entanglement), acunado en 1935 por el fisico austriaco Erwin Schrodinger. Mediante la revision de los documentos originales en que los experimentos imaginarios fueron apareciendo, se establecen las conexiones existentes entre ellos y su repercusion en el devenir de la fisica. Al final, ademas de los resultados ya mencionados, se ofrece una descripcion de los experimentos imaginarios como herramienta cientifica, sus caracteristicas y sus peculiaridades con respecto al contexto historico en que se situa esta investigacion. Se estudian aqui las conexiones entre cientificos, las comunicaciones que hicieron que dichos experimentos imaginarios recorrieran buena parte de la comunidad cientifica del momento, y las particularidades de su aparicion publica y privada. Se analiza con detalle cada uno de los experimentos imaginarios para encontrar las conexiones teoricas que los unen y seguir el rastro del concepto de entrelazamiento. Se abordan cuestiones como la estandarizacion en los experimentos imaginarios, la comunicacion en los circulos cientificos, la inmediatez en las respuestas, la correccion en los argumentos, la configuracion experimental y el papel del lenguaje en la ciencia. El Capitulo I Introduccion. Experimentos imaginarios en la fisica cuantica: un principio para la discusion, aborda el estado de la discusion en torno a los experimentos imaginarios, asi como su definicion, la etimologia del termino Gedankenexperiment y las caracteristicas principales. Se establece el marco teorico de la discusion asi como la justificacion del periodo y de los experimentos imaginarios que se estudian. En el Capitulo II 1924-1930. Los experimentos imaginarios para un publico privado: del microscopio de Heisenberg al foton y la caja de Einstein, se trata el Efecto Compton como un elemento fundamental en la formulacion de los experimentos imaginarios y como principal causa de las discusiones iniciales. Los primeros experimentos imaginarios que se abordan pertenecen al texto de 1927, en el que Heisenberg consigna el experimento del microscopio de rayos gamma. Las conferencias de Solvay de 1927 y 1930 son tambien objeto de estudio, asi como el papel de Paul Ehrenfest en las discusiones entre Bohr y Einstein. En el Capitulo III. 1931-1935. Discusion abierta: el caso del experimento imaginario de Einstein, Podolsky & Rosen, se tratan los experimentos imaginarios publicados antes del articulo de EPR asi como el propio articulo de los tres autores. El Capitulo IV. Epilogo de una polemica: reacciones posteriores a EPR. El caso del gato de Schrodinger, aborda todas las respuestas a EPR, la correspondencia de Einstein posterior a la publicacion del articulo y las dos comunicaciones de Schrodinger en 1935, en una de las cuales se expone el experimento imaginario del gato y se habla del concepto de entrelazamiento. En el Capitulo V. Conclusiones. Reflexiones finales en torno al papel de los experimentos imaginarios en la fisica cuantica se ofrecen las consideraciones finales de la investigacion, asi como la propuesta de una posible investigacion posterior. Al final se agrega un Anexo en el cual se ofrece una tabla con todos los experimentos imaginarios revisados en el trabajo, su autor, y la referencia de su aparicion publica.
El mito Einstein se ha formado básicamente en torno a sus teorías relativistas que, entre otras implicaciones, conducían a una original concepción del espacio-tiempo e incluso a una nueva forma de descripción del mundo físico. No obstante, sus contribuciones a la teoría cuántica -aunque no tan divulgadas- son de tal envergadura que por sí solas constituyen un aporte más que suficiente para que su autor ocupara un destacadísimo lugar entre los grandes creadores científicos de todos los tiempos. En el presente trabajo nos proponemos justificar tan categórica afirmación, empleando los medios que la historiografía moderna ofrece e incluyendo también resultados de algunas investigaciones propias.
Desde hace mas de tres cuartos de siglo, sabemos que la naturaleza esta regida por las leyes que determina una teoria fisica en muchos aspectos paradojica y contraintuitiva: la fisica cuantica. Sin apenas matematicas, situando aquello que se trata en un contexto historico, y utilizando unas atractivas ilustraciones que destacan las principales ideas que aparecen en el, este libro, La realidad cuantica, presenta los fundamentos de la mecanica cuantica. Su objetivo primero es explicar los desconcertantes conceptos de superposicion, colapso y entrelazamiento, que sostienen el edificio cuantico. Recurriendo a experimentos, los autores, dos destacados investigadores en esa rama de la fisica, van desvelando, de un modo intuitivo, esos conceptos, explicando, asimismo, resultados fundamentales como los producidos por John Bell, que precipitaron la caida del mundo determinista defendido por Einstein. Una vez establecida esa base teorico-experimental, y siguiendo el mismo procedimiento intuitivo, los autores presentan las modernas aplicaciones de esos conceptos cuantico: teleportacion, criptografia y ordenadores cuanticos. Todas ellas se enmarcan en la Teoria de la Informacion Cuantica, una disciplina tras la que se esconden importantes interrogantes que tambien se tratan aqui, tales como si la informacion es suficiente para interpretar correctamente la mecanica cuantica, o si el mundo se explicaria, en ultimo termino, como informacion.
Este artículo aborda la cuestión de la relación entre las matemáticas y las teorías físicas a la hora de establecer una conexión entre la realidad externa y la teoría que ella describe y representa. Propongo que tal conexión existe, pero en el caso de la física clásica se trata de un vínculo que se realiza por medio de la intuición espacial, no de cualquier tipo de espacio, sino únicamente del espacio de la geometría euclídea que se corresponde con el espacio de nuestra percepción, de tal modo que dicha física logró aportar una descripción representativa de los objetos físicos donde no se dudaba que eran tal como los describía la teoría; se trata del postulado clásico del isomorfismo entre teoría y realidad por medio del ideal del representacionismo pictórico. Un supuesto que condujo inevitablemente a un realismo ingenuo desde el cual no había motivos para dudar que la teoría describía la realidad tal como es en sí misma. Esta situación cambiará totalmente con el advenimiento de la física cuántica.
En el año en que se conmemoran los cien años de la mecánica cuántica, este artículo vuelve a analizar una pregunta antigua y, en apariencia, sencilla: ¿qué es la luz en sentido físico? Para intentar resolverla, se hace un recorrido histórico que va desde la teoría corpuscular de Newton y la descripción ondulatoria de Huygens, pasando por los experimentos de interferencia de doble rendija de Young, hasta la teoría de Maxwell que establece la luz como una onda electromagnética. Se muestra cómo esa respuesta, que parecía bien explicada hacia finales del siglo XIX, resultó insuficiente cuando a comienzos del siglo XX aparecieron resultados experimentales imposibles de explicar usando la física clásica. Con nuevos resultados experimentales, se muestra cómo la cuantización propuesta por Planck resuelve el problema de la radiación de cuerpo negro y cómo Einstein, al explicar el efecto fotoeléctrico, obliga a introducir la idea los de cuantos de luz: los fotones. Posteriormente, se discute cómo la teoría y los experimentos contemporáneos consolidan la dualidad onda–partícula, incluso si se consideran fotones individuales, usando divisores de haz e interferómetros que revelan interferencia a nivel de un solo cuanto. Finalmente, se ofrece una visión general de desarrollos actuales que conectan los fundamentos de la mecánica cuántica, con el entrelazamiento, la no-localidad y las pruebas tipo Bell. Se hace énfasis en comprender, por qué los fotones siguen siendo centrales tanto para preguntas conceptuales aún abiertas como para tecnologías cuánticas emergentes, en particular la comunicación y la computación cuántica.
[ES] Hoy en día hay sobradas razones para considerar la teoría cuántica como uno de los mayores éxitos de la física moderna. Después de unos primeros años dificultosos, inaugurados por el descubrimiento del cuanto de acción por Max Planck en 1900, la teoría física cuántica acumula éxitos y consigue describir una cantidad de fenómenos cada vez mayor. No obstante, también es una teoría que desafía a nuestra intuición, pues choca con las nociones más elementales de la física clásica. La validez del formalismo de la mecánica cuántica está fuera de toda duda, pero de este no se desprende inmediatamente una imagen de la realidad microscópica. Esto supone un problema serio, ya que el objetivo de la física es dar una descripción de la realidad, además de permitirnos manipularla. Profundizar en este tema es el motivo principal para hacer este trabajo. Una de las primeras soluciones al problema presentado, y también la más dominante,1 es la interpretación de Copenhague. Se asocian comúnmente a esta físicos como Max Born, Werner Heisenberg y Niels Bohr. Esta interpretación suele entenderse como sinónimo de indeterminismo, el principio de correspondencia de Bohr, la interpretación estadística de la función de onda de Born y la interpretación complementaria de Bohr de ciertos fenómenos atómicos.2 Sin embargo, a día de hoy se dispone de suficiente información para saber que bajo este término se agrupan interpretaciones muy diferentes entre sí.3 A pesar de las divergencias entre los autores mencionados, está ampliamente aceptado que la perspectiva general que comparten tiene su origen en el trabajo de Bohr.4 Así, he centrado el trabajo en su solución al problema de la física cuántica y en su filosofía de la física.
Es bien conocida la posición crítica que Albert Einstein mantuvo frente a la interpretación del nuevo formalismo cuántico que se gestó en torno al Instituto de Física Teórica de Copenhague, dirigido por Niels Bohr, desde la tercera década del siglo XX hasta el fin de sus días. Simplificando la cuestión, suele afirmarse que aquel defendió una concepción realista de la ciencia, a diferencia de físicos como el propio Bohr, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, también Max Born, y otros. Asimismo, frecuentemente se atribuye esa defensa del realismo científico a posiciones “conservadoras”, en la medida en que no supo adaptarse a las nuevas concepciones que exigía el mundo microfísico. En el presente artículo se pretende analizar el tipo de realismo preconizado por este eminente científico en el marco de sus convicciones epistemológicas, lo cual permitirá perfilar mejor cuál fue el fondo de su polémica con Bohr y, en general, su interpretación de la mecánica cuántica. Para ello se comienza analizando la relación entre teoría y experiencia, así como la noción einsteiniana de “realidad”, para pasar después a considerar su modo de concebir la noción de sistema cuántico individual, noción en la que convergen sus principales tesis acerca de la mencionada cuestión de la interpretación de la teoría cuántica.