La Analogía En El Nacimiento De La Mecánica Cuántica Y La Electrodinámica Clásica

La analogía en el nacimiento de la Mecánica Cuántica y la Electrodinámica Clásica.

A continuación, explicare la importancia de la analogía dentro de la física. En especial, he reseguido, muy esquemáticamente, el nacimiento de dos disciplinas de la física moderna: la Mecánica Cuántica y la Electrodinámica Cuántica para mostrar en qué medida las analogías con la física clásica contribuyeron al nacimiento de estas dos ramas de la física.

A principios del siglo XX, la física recoge una serie de novedades experimentales que entran en contradicción con los postulados de la física clásica abriendo nuevos campos de estudio. Los antiguos fundamentos, asociados a un número de metáforas (metáforas en este sentido se entienden como una forma de analogía) relativamente reducido, debieron sustituirse. Me refiero, especialmente, a los cambios que han sufrido las nociones básicas en las teorías antes mencionadas tales como la de luz (radiación) y la de partícula subatómica como el electrón (materia).

Paralelamente, dentro de la óptica, ya desde casi su principio, la luz tuvo un comportamiento cuya explicación rehuía una caracterización clara de su naturaleza; optándose, durante mucho tiempo, por asignarle una naturaleza dual. Entonces según qué experimentos se realizaban, se le asociaba a estos un modelo teórico diferente, dicho de otra manera, la luz se comportaba ya sea como un conjunto de partículas o como una onda.

Ahora bien, desde un repaso histórico, ejemplos de experiencias y modelos del primer tipo se deben, entre otros, a Newton (1642-1727) o a Compton (1892-1962). Newton, en el siglo XVII, fue capaz de explicar las leyes de reflexión y refracción de la luz partiendo de la suposición que la luz se reflejaba y refractaba siguiendo las leyes de la mecánica, es decir, como si fueran partículas que sufrían choques elásticos. Asimismo, ya en el siglo XX, Compton obtuvo las frecuencias observadas en la dispersión de luz en la materia mediante un modelo que concebía la luz y los electrones chocando como dos bolas de billar (he aquí un ejemplo de cómo, en algunos casos, las teorías se reducen a imagines con un contenido burdo y por qué no hasta absurdo).

Paralelamente, Maxwell (1831-1879), a finales del siglo XIX, explica con su teoría de campo todas las experiencias (entiéndase interferencias, difracción, etc....) y explicaciones (especialmente Thomas Young (1773-1829), Augustine Fresnel (1788-1827), Cauchy (1789-1857)) anteriores que defendían una visión ondulatoria. No es hasta la elaboración de la Electrodinámica Cuántica, a mediados de la década de los veinte, que esta doble imagen se abandona a favor

2

de una cuantificación del campo electromagnético que se lleva a cabo mediante una formulación matemática que trabaja con unos nuevos entes, los cuadrivectores impulso-energía, los cuales no son una propiedad específica (como la masa o la carga) sino una propiedad característica de todo sistema conocido hasta la fecha.

La historia de los inicios de la mecánica cuántica y, sobre todo, sus primeras formulaciones presentan, en cierto sentido, un recorrido parecido. De Broglie (1892-1987), inspirado por el debate que había levantado la dualidad onda-corpúsculo en la teoría electromagnética se preguntó si, simétricamente, la materia no tendría también un comportamiento parecido. Schrödinger (1887-1961) parte de este punto también y elabora lo que se conoce como la mecánica ondulatoria considerando, inicialmente, que el vector de estado de un microsistema representa una onda real originando una analogía formal entre las ecuaciones de la naciente mecánica cuántica y las de la ecuación de ondas de la física clásica.

Más tarde surgirían otros formalismos basados en analogías con otros campos de la física clásica. Así, la denominada mecánica matricial de Heisenberg (1901-1976) y la formulación de Feynman (1918-1988) invitan a algunas analogías con la física de partículas, en cambio, la formulación basada en la matriz densidad sugiere analogías con la física estadística. Cabe señalar que todas estas formulaciones son analogías formales que en ningún caso deben tomarse como sustanciales.

Mario Bunge (1919) reivindica una interpretación de la mecánica literal, es decir, que entienda los entes de la mecánica cuántica no como partículas u ondas sino como algo nuevo que podría denominarse cuantones, de ahí la gran dificultad de pensarlos. Los andadores de la mecánica clásica utilizados durante el nacimiento de la cuántica deben abandonarse, ya que son incompatibles pero ha de reconocerse su papel clave ya que nos han llevado al descubrimiento de unos objetos nuevos, nos han ayudado a entender que los electrones, por ejemplo, bajo ciertas condiciones experimentales, se comportaban como si fueran partículas o como si fueran ondas, y esto sin ser una objeto u otro.

La

...