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La nueva física, más indeterminista aunque abierta y lógica

Proponen un nuevo lenguaje matemático pero intuitivo que integre la física clásica y la cuántica

Ilustración de la Universidad de Génova

Un físico de la Universidad de Genova ha propuesto mediante un comunicado de este centro cambiar el lenguaje matemático hablado por la física clásica para dar lugar al indeterminismo y a un futuro abierto y más lógico. La física clásica, aún imperante pese al avance del paradigma de la complejidad, incluye una gran contradicción: concibe en sus ecuaciones un mundo finito descrito con números infinitos. Esta imposibilidad lógica dice haberla resuelto el profesor Gisin con el nuevo lenguage.
Redacción 9 de enero de 2020 Enviar a un amigo
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La física clásica se caracteriza por la precisión de sus ecuaciones que describen la evolución del mundo determinada por las condiciones iniciales del Big Bang, lo que significa que no hay lugar para el azar.  Sin embargo, nuestra experiencia cotidiana y nuestra intuición se sorprenden por esta visión determinista del mundo: ¿se ha escrito todo realmente de antemano?  ¿La aleatoriedad no es más que una ilusión?, platea el comunicado de la Universidad de Genova, al informar que uno de los físicos de UNIGE en Suiza ha estado analizando el lenguaje matemático clásico utilizado en la física moderna y ha arrojado luz sobre una contradicción entre las ecuaciones que se supone que explican los fenómenos que nos rodean y el mundo finito. Él comunicado prosigue en los siguientes términos:

"Sugiere hacer cambios en el lenguaje matemático para permitir que la aleatoriedad y el indeterminismo se conviertan en parte de la física clásica, acercándolo así a la física cuántica.  Gracias a estas observaciones, que se publican en la revista Nature Physics, una revolución está arrasando la física clásica y allanando el camino para futuros potencialmente diferentes.

En la física clásica, o la física de Newton, se acepta que todo ya está determinado desde el Big Bang.  La evolución del mundo se explica por ecuaciones matemáticas que describen el mundo como que se desarrolla a partir de estas condiciones iniciales de la manera más precisa.  Para ello, los físicos emplean el lenguaje de las matemáticas clásicas y representan estas condiciones iniciales por números reales.  "Estos números se caracterizan por un número infinito de decimales que siguen al punto", dice Nicolas Gisin, profesor emérito del Departamento de Física Aplicada, de la Facultad de Ciencias de UNIGE y autor de la observación.  "Esto implica que contienen una cantidad infinita de información." 

Estos números reales típicos son mucho más numerosos que los números que tienen un nombre, como Pi, y consisten en una serie de decimales que son completamente aleatorios.  No los encontramos en la vida cotidiana, pero su existencia es un postulado aceptado en matemáticas clásicas y se utilizan en muchas ecuaciones en la física.  Sin embargo, hay un problema: dado que nuestro mundo es finito, ¿cómo puede incluir números que son infinitos y que cuentan con una cantidad infinita de información?

Hacia el lenguaje de las matemáticas intuicionistas

Para eludir la imposibilidad de que el finito contenga el infinito, el profesor Gisin sugiere volver a la fuente de la física clásica y cambiar el lenguaje matemático para que ya no tengamos que recurrir a números reales.  "Hay otro lenguaje matemático, llamado intuicionista, que no cree en la existencia del infinito", continúa el físico de Ginebra.  "Pero fue completamente aplastado por el lenguaje matemático clásico a principios del siglo XX."  En lugar de números reales que contienen un número infinito de decimales en un momento dado, las matemáticas intuitivas representan estos números como un proceso aleatorio que tiene lugar con el tiempo, un decimal tras otro, de modo que en cada momento dado sólo hay un finito número de decimales, y – se sigue – una cantidad finita de información.  "Esto resuelve la contradicción de la física clásica, que utiliza el infinito para explicar lo finito", añade el profesor Gisin.

Hay otra diferencia entre los dos lenguajes matemáticos: la verdad de las proposiciones.  "En matemáticas clásicas, una proposición es siempre verdadera o falsa, de acuerdo con la ley del medio excluido.  Pero en matemáticas intuicionistas, una proposición es verdadera, falsa o indeterminada.  Por lo tanto, hay una parte aceptada de la indeterminación", continúa el profesor Gisin.  Esta indeterminación está mucho más cerca de nuestra experiencia cotidiana que el determinismo más absoluto que defiende la física clásica.  Además, la aleatoriedad también se encuentra en la física cuántica.  "Algunas personas se esfuerzan por evitarlo a toda costa mediante la participación de otras variables basadas en números reales.  Pero en mi opinión, no deberíamos tratar de acercar la física cuántica a la física clásica tratando de eliminar la aleatoriedad.  Todo lo contrario: debemos acercar la física clásica a la física cuántica mediante la incorporación final de la indeterminación", dice el físico con sede en Ginebra.

Física abierta basada en la intuición en lugar de postulados

Nuestra visión del mundo se construye a través del lenguaje que hablamos.  Si elegimos el lenguaje de las matemáticas clásicas, hablaremos fácilmente sobre el determinismo.  Si, por el contrario, elegimos el lenguaje de las matemáticas intuicionistas, fácilmente avanzaremos hacia el indeterminismo.  "Ahora considero que hemos aceptado demasiados postulados en la física clásica, lo que significa que hemos integrado una forma de determinismo que no estaba necesariamente en ningún terreno.  Por otro lado, si elegimos basar la física clásica en las matemáticas intuicionistas, también se volverá indeterminada, como la física cuántica, y estará más cerca de nuestra experiencia real, abriendo posibilidades para nuestro futuro", explica el profesor Gisin.

"Este cambio de lenguaje no cambiaría los resultados de la investigación realizada hasta la fecha, pero facilitaría la comprensión de la física cuántica y eventualmente abandonaría una visión del mundo donde todo ya está escrito, haciendo espacio para nuevas perspectivas, aleatoriedad, oportunidad y creatividad", concluye el profesor Gisin.

Las limitaciones de la física clásica admitidas por Wikipedia 

La física clásica es suficientemente adecuada para solventar la mayor parte de problemas técnicos humanos, así como para explicar la estructura general del sistema solar y el universo. Sin embargo, ofrece respuestas parciales e insatisfactorias a ciertos problemas cosmológicos, según Wikipedia.  También de los atómicos: en la representación de un átomo de helio, la física clásica no puede explicar adecuadamente la existencia de átomos estables, de acuerdo con sus predicciones los electrones "orbitantes" deberían colapsar sobre el núcleo tras un breve período.
En la inmensa mayoría de aplicaciones prácticas del mundo macroscópico no hay restricciones de la aplicación de la física clásica y sus principios, ya que son muy pocos los sistemas que realmente requieren un tratamiento cuántico o relativista. Sin embargo, al tratar con átomosaislados o moléculas, las leyes de la Física clásica no describen correctamente esos sistemas. Incluso la teoría clásica de la radiación electromagnética es, de alguna manera, limitada en su capacidad de proveer descripciones correctas, dado que la luz es inherentemente un fenómeno cuántico. Al contrario que la física cuántica, la clásica se caracteriza, generalmente, por un principio de completo determinismo.
El paradigma actual principal de la física es que las leyes fundamentales de la naturaleza son las leyes de la física cuántica y la teoría clásica es la aplicación de las leyes cuánticas al mundo macroscópico. Aunque en la actualidad esta teoría es más asumida que probada, uno de los campos de investigación más activos es la correspondencia clásica-cuántica. Este campo de la investigación se centra en descubrir cómo las leyes de la física cuántica producen física clásica en el límite del mundo macroscópico.

 


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