Interpretacions Mecànica Quàntica i Principi Incertesa

Dues Interpretacions de la Mecànica Quàntica

Aquestes teories són purament matemàtiques i necessiten ser interpretades per veure què ens diuen sobre la realitat. Van sorgir dues interpretacions contraposades: la realista, formulada pels partidaris de la continuïtat dels processos físics, més conservadors científicament, com Einstein, Schrödinger i de Broglie; i la coneguda com a interpretació de Copenhaguen, formulada pels partidaris de la discontinuïtat de la natura, com Bohr, Heisenberg i Born.

La Interpretació de Copenhaguen

El 1927 es va imposar la segona versió o interpretació de Copenhaguen, actualment acceptada per la comunitat científica. Els seus punts fonamentals són els següents:

Punts Fonamentals de Copenhaguen

• Impossibilitat de separació subjecte-objecte: Per a observar alguna cosa, s'hi ha d'interaccionar. Quan el que s'observa té unes dimensions prou petites, aquesta interacció condiciona el resultat de l'experiment. Aquesta interacció és impossible de suprimir, fins i tot en principi.
• Instrumentalisme: Com que l'única manera d'accedir científicament a la realitat són les observacions, s'ha de reconèixer que la realitat física és el conjunt de propietats observables experimentalment. En particular, és discontínua. Aquesta perspectiva s'oposa tant al realisme com a l'idealisme i es relaciona amb el positivisme, segons el qual s'ha de rebutjar l'ús d'entitats metafísiques, és a dir, no observables directament o indirectament, en l'explicació de la realitat.
• Completesa: La descripció del món oferta per la mecànica quàntica és completa, és a dir, no es pot obtenir una teoria que ofereixi una explicació millor (per exemple: prediccions exactes en comptes de probabilitats).
• Indeterminisme: L'indeterminació en la nostra predicció dels esdeveniments observables és inherent a la realitat física, que roman en un estat d'indeterminació i es troba en tots els estats possibles alhora, fins que la nostra observació l'obliga a determinar-se, adoptant un o altre d'aquests estats.
• Ruptura de la Causalitat: Com que la determinació a què es força la natura en observar-la obeeix exclusivament a una llei estadística, no podem aspirar a trobar la relació causal entre dues observacions successives d'un mateix sistema, ja que a les mateixes causes corresponen diferents efectes (no-uniformitat de la realitat física). De fet, ni tan sols podem estar segurs d'estar observant una mateixa partícula en fer dues observacions diferents, de manera que la idea d'individualitat o identitat no s'aplica a les partícules concretes, sinó a les espècies de partícules (electrons, fotons...).
• Complementarietat: La indeterminació intrínseca de la realitat física permet explicacions incompatibles entre si per a un mateix sistema, ja que observacions diferents poden provocar diferents comportaments, com en la dualitat ona-partícula.

La Interpretació Realista

La interpretació realista, en canvi, mantenia que existeix una realitat objectiva darrere dels nostres experiments, realitat que es pot explicar en els termes clàssics de causalitat i espai-temps. Per això, la mecànica quàntica és incompleta: es pot separar de l'objecte la influència del subjecte quan l'observa, de manera que l'indeterminisme no és inherent a la realitat, sinó un defecte de la teoria que la descriu.

El Principi d'Incertesa de Heisenberg

A la indeterminació explicada se n'ha d'afegir una altra: el principi d'incertesa formulat per Heisenberg. Existeixen parells de propietats físiques d'un sistema que no es poden mesurar simultàniament amb un grau de precisió arbitràriament elevat. Així, com més precisa sigui la nostra mesura de la posició d'una partícula, més indeterminada estarà la seva velocitat.

Per exemple: segons Heisenberg, l'electró és una partícula, però algunes de les seves propietats estan indeterminades, de manera que com més precises siguin algunes d'aquestes propietats, menys ho seran d'altres.

Bohr i Einstein van atribuir això al fet que tot mesurament implica una interacció entre l'observador i l'objecte observat que altera les condicions d'aquest darrer. Per conèixer exactament la posició de l'electró, l'hem d'il·luminar amb un fotó, que en xocar-hi alterarà de manera imprevisible la seva velocitat.