¿Puede la física cuántica explicar el azar?

FÍSICA CLÁSICA: EL DETERMINISMO NO SIGNIFICA PREVISIBILIDAD

El determinismo es la idea de que podemos predecir el comportamiento futuro de un sistema una vez que conocemos su estado inicial. Tomemos el ejemplo de nuestro Universo: conociendo las leyes universales que lo rigen, podemos aplicar estas ecuaciones para predecir su futuro. Ésta es la definición que dio el matemático Pierre-Simon Laplace en 1814.

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En el mundo macroscópico, la física clásica determina la trayectoria única de un objeto que pasa por un punto preciso en un momento dado. Por lo tanto, un automóvil que viaja por la carretera tiene una velocidad, una ubicación y una masa determinadas en un instante T. Hasta ahora, nada demasiado sorprendente.

Sin embargo, si la física clásica parece no dejar lugar al azar, eso no significa que seamos capaces de predecir el comportamiento futuro de cualquier sistema, y ​​por varias razones.

Por un lado, si quisiéramos describir todo el mundo que nos rodea, la cantidad de datos iniciales sería tan grande que no podríamos almacenarlos. Entonces, eso requeriría una potencia informática increíble que no tenemos. Finalmente, está lo que podría llamarse “sensibilidad a las condiciones iniciales”: si tomamos dos puntos de partida relativamente cercanos, después de un tiempo de duración variable, sus respectivas trayectorias divergirán.

Una noción que el físico Hervé Zwirn ilustra con el movimiento de los planetas en nuestro Sistema Solar: “Aunque las trayectorias de estos planetas se consideran regulares, no podemos predecirlas a muy largo plazo. Entonces, un planeta puede, si lo miramos durante unos cientos de millones de años, ser expulsado de su órbita. “

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A pesar de nuestra incapacidad humana para predecir el mundo que nos rodea, su determinismo es defendido por la física clásica. Al menos ese es el postulado aceptado por los físicos.

FÍSICA CUÁNTICA: ¿ES LA NATURALEZA LA REGLA POR CASO?

Sin embargo, la llegada de la mecánica cuántica en 1925 sacude este paradigma y revoluciona la física tal como la conocemos: a escala microscópica, introduce un resultado observacional que es aleatorio.

En otras palabras, permite que una partícula esté en dos estados superpuestos (de posición, momento, giro o energía). Para simplificar, imagina una manzana que estaría tanto en la mesa de la sala como en la mesa de la cocina. ¿Extraño?

Sin embargo, es un componente esencial de la mecánica cuántica. Además, la única forma de predecir el resultado de la observación de un sistema cuántico es probabilísticamente. La probabilidad, por tanto, solo aparece si miramos el resultado de este sistema.

Al observar un estado superpuesto, a veces obtenemos x1, a veces obtenemos x2 (x1 y x2 son la descripción de estos dos estados).

Esta incapacidad para hacer una predicción precisa no se debe a nuestro desconocimiento del estado inicial del sistema (lo sabemos: se superpone), ni a nuestra incapacidad para calcular. La respuesta reside más bien en la casualidad intrínseca del sistema: la naturaleza misma no sabe qué nos proporcionará como resultado cuando hagamos una observación.

Pero, ¿podemos decir que la naturaleza se rige por el azar?

Hasta ahora, ninguna teoría ha sido capaz de describir el mundo microscópico de forma determinista. “No es porque no hayamos encontrado una teoría que nunca encontraremos una”, señala Hervé Zwirn. ¿Podría algún tipo de genio al estilo de Einstein encontrar un determinismo en este indeterminismo?

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Muy inteligente, quién podría predecir esto …

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