Alberto clemente de la torre física cuántica para filo-sofos-fce (2000)

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  • 661991

    SECRETARADEEDUCACiN PBLICAFONDO DECULTURAECONMICACONSEJONACIONAL DECIENCIAy ;J;r:CN0LOGA

    A partir de los datos sensoriales -los quenos otorgan nuestros sentidos-, comover, or; tocar,el conocimiento humano dela realidad y del mundo que nos rodeanvan en aumento constante.As seconstru-yen la mayora de las ciencias. Pero hayuna en especial,moderna, y podra.decir-se que msque contempornea,que sue;le negar tocio cuanto desde las primerasimpresionesconsideramoscomo verdade-ro. Setrata de la fsica, y particularmentede la fsica o mecnicacuntica, cuyoste-mas bsicos ofrece Alberto Clemente dela Torreen este libro pensadopara que lo

    lean no precisamente los estudiososde esa ciencia ni los filsofos -aul'lque,desde luego, tambin podrn hacerlo para refrescarteorasy, sobre todo, mto-dosdidcticos-, sino todos los interesadosen el conocimiento, los amantesdelsaber,de donde el autor ha separadola palabra con el fin de hacernosver queno se necesitamsque tilos, amor, inters, inquietud, y sotos, igual a sofa, a lasabidura, al deseo de enterarnosacerca de qu es lo que han venido descu-briendo 'y argumentando varios pensadoresy cientficos que se dedican, conigual amor al conocimiento, a investigar qu es lo que sucedeen los mundos yen los submundosde las partculas,de las reaccionesy de la materia'y su con-traparte, la antimateria.

    Paradojascomo estarsin estar,sersin realmenteser,ver una imageny deducirlo que no contiene, a partir de frmulas y ecuaciones expuestascon claridad,son temasde Fsica cuntica para iilo-soios, obra que en subrevedadesal mismotiempo profunda y, paso a paso, contundente en demostracionesque general-mente no esperaramossin filosofar un poco y en el mismo sentido de senci- IDIlamente poner intersen lo qUE;el autor trata de revelarnos. ~

    stees un libro que nos invita a reflexionar, entre otros temas, en la incerti- gdumbre, unade lasbasesde la teoracuntica, y a apreciar la belleza y la armo- ~na alcanzadaspor quienes filosofan acercade los universosfsicos. .~

    V)

    ;..;Alberto Clemente de la Torreestudi ingeniera y fsica aplicada en Crdoba, ~

    Argentina, yen Drexell yen Cornell. Sedoctor en ffsica terica en la universi- odad alemanade Heidelberg, donde sedesempe corno docente, actividad que ~comparti, durante quince aosde residenciaen Alemania, en otrasdos univer- ~sidades: de Hamburgo y eleWuppertal. Desde 1986 vive en Mar del Plata, don- ~~de por igual sededica al estudio d la fsica cuntica que a la investigacin fe- i5nomenolgica de laspartculaselementales.

  • ~ La coleccin La Ciencia desde Mxico, del Fondo de Cul-tura Econmica, llev, a partir de su nacimiento en 1986,un ritmo siempre ascendente que super las aspiracionesde las personas e instituciones que la hicieron posible:nunca falt material, y los cientficos mexicanos desarro-llaron una notable labor en un, campo nuevo para ellos:escribir de modo que los temas ms complejos e inaccesi-bles pudieran ser entendidos por losjvenes estudiantes ylos lectores sin formacin cientfica.Tras diez aos de trabajo fructfero se ha pensado aho-

    ra dar un paso adelante, extender el enfoque de la colec-cin a los creadores de la ciencia que se hace y piensa enlengua espaola.Del Ro Bravo al Cabo de Hornos y, cruzando el oca-

    no, hasta la Pennsula Ibrica, se encuentra en marcha unejrcito compuesto de un vasto nmero de investigado-res, cientficos y tcnicos, que desempean su labor en to-dos los campos de la ciencia moderna, una disciplina ranrevolucionaria que ha cambiado en corto tiempo nuestraforma de pensar y observar todo lo que nos rodea.

    Se trata ahora no slo de extender el campo de accinde una coleccin, sino de pensar una ciencia en nuestroidioma que, imaginamos, tendr siempre en cuenta alhombre, sin deshumanizarse.

    Esta nueva coleccin tiene como fin principal poner elpensamiento cientfico en manos de los jvenes que, si-guiendo a Rubn Daro, an hablan en espaol, A ellos to-car, al llegar su turno, crear una ciencia que, sin desde-ar a ninguna otra, lleve la impronta de nuestros pueblos.

    La Cienciapara Todos

  • Comentarios y sugerencias: laciencia@fce.com.mx

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    , __~I FSICA CUNTIC

    PARA FILOSOFOS

    II

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    poro todos

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    FSICA CUNTICAPARA FILOSOFOS

    AlberiO Clemente de 1'0 Torre

    1":'

    Coordinadora:

    Mara del Carmen Faras

    Dr. Antonio AlonsoDr. Francisco Bolvar ZapataDr.Javier BrachoDr. Cerardo CaballasDr. Juan Ramn de la Fuente ,Dr.Jorge FloresDr. Leopoldo Garca-Coln SchererDr. Toms GarzaDr. Gonzalo Halfl),erDr.Jaime MartuscelliDr. Hctor NavaJaimesDr. Manuel PeimbertDr.Julio Rubio OcaDr.Jos SarukhnDr. Guillermo Sobern

    Comit de Seleccin

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    Pero como hacen todos, sinceramente a mi familia:YOLANDA, CAROUNA, MARCOS y SANTIAGO

    Si tuviera una amante misteriosa, oculta y apasionadaque se llamara Lul, se lo dedicara a ella.

    Impreso en Mxico

    ISBN 968-16-6199-0 (segunda edicin)ISBN 950-557-137-2 (primera edicin) .

    D.R.

  • 9

    EN ESTE CAPTULO de introduccin quisiera plantear algu-nas ideas sobre la necesidad de divulgar la teora cunti-ca y a qu pblico dicha divulgacin pretende alcanzar.Comenzar con la segunda cuestin. Divulgacin signi-fica que en 1~ transmisin d& cierto conocimiento sedebe poder alcanzar a todo pblico, sin restriccin algu-na. Es mi intencin respetar ese significado con una ni-ca salvedad: a lo largo de estas pginas me dirijo a los "fi-lo-sofos", as escrito para hacer resaltar la etimologa dela palabra: amantes del conocimiento. stos no son nece-sariamente filsofos, ya que para leer este libro no se re-quiere ningn conocimiento de filosofa. Tampoco serequiere ningn conocimiento de fsica ms all de losconceptos fsicos dictados por el sentido comn, y se ha-r un esfuerzo didctico para evitar el lenguaje naturalde la fsica que brinda la matemtica ..No le pido al lectorni fsica ni matemtica ni filosofa, pero s le pido unaactitud abierta frente al conocimiento, una curiosidad,un llamado a penetrar en el fascinante mundo de la fsi-ca cuntica, aunque esto signifique abandonar algunas

    1. Divulgacin de la fsica cuntica,Por qu y para quin

    .1

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    tromcos cada vez ms pequeos y eficaces, usados enradios, televisores, computadoras )' otros innumerablesaparatos. La mecnica cuntica ha permitido un mejorconocimiento del ncleo de los tomos abriendo el cam-po para sus mltiples aplicaciones en medicina y genera-cin de energa elctrica. La mecnica cun tica ha per-mitido conocer mejor el comportamiento de los tomosy molculas, hecho de enorme importancia para la qu-mica. Las futuras aplicaciones de la superconductividad,fenmeno cuyo estudio es imposible sin la mecnica cun-tica, sobrepasarn toda imaginacin. As podemos con-tinuar alabando a esta ciencia bsica por sus consecuen-cias tecnolgicas yjustificar su divulgacin diciendo queel pueblo debe conocer a tan magnnimo benefactor.Pero, cuidado! La radio y la televisin son excelentesmedios, pero el contenido de sus emisiones no siemprehonra al ser humano y a menudo lo insulta y estupidiza.Las computadoras son excelentes herramientas, perohacen al ser humano ms libre? S, las centrales nuclea-res ... , pero y Chernobyl? La qumica ... , ySeveso? No esnecesario mencionar la monstruosa estupidez de las ar-mas qumicas, nucleares y convencionales, para poner enduela si la tecnologa generada por la ciencia ha sido unabendicin para la humanidael. No es mi intencin anali-zar aqu si la ciencia bsica es o no es responsable de lasconsecuencias de la tecnologa que gener. Baste conaclarar que la tecnologa no es una buena justificacinpara la ciencia, porque los mismos argumentos que pre-tenden demostrar que la ciencia es "buena" pueden utili-zarse para probar lo contrario. Considero que pretenderjustificar la ciencia bsica.es un falso problema de~de quela ciencia no puede no-existir, pues surge de una curiosi-dad intrnseca al ser humano. Justificar algo significa ex-poner los motivos por los cuales se han tornado las deci-

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    , ,

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    ideas cuya validez nunca ha cuestionado. En sntesis, slopido amor al conocimiento.

    En la elaboracin de esta obra de divulgacin se ha te-nido en cuenta fundamentalmente al eventual lector sinconocimientos de mecnica cuntica. Sin embargo, loslectores con conocimientos, aun aquellos consideradosexpertos, no han sido olvidados y pueden tambin en-contrar que su lectura les resulta enriquecedora, porquese tratan aqu algunos ternas que son casi siempre igno-rados en la enseanza de la mecnica cuntica. Veremosms adelante que la mecnica cuntica posee un exce-lente formalismo, cuyas predicciones han sido verificadasexperimentalmente con asombrosa precisin, pero care-ce de una interpretacin satisfactoria; no sabemos qusignifican exactamente todos los smbolos que aparecenen el formalismo. Esta situacin, ilustrada sin exagera-cin alguna por el premio Nobel R. Feynman al expresarque "nadie entiende la mecnica cuntica", se refleja enel hecho de que los libros de texto, con raras excepcio-nes, dejan ele lado todos los aspectos conceptuales .quehacen a la bsqueda de interpretacin para esta teora.Volvamos ahora a la pregunta inicial. Qu necesidad

    hay de divulgar la fsica cuntica? Por qu considero im-portante que una parte significativa de la poblacin tengaalgn conocimiento de la fsica cuntica? La misma es-tudia sistemas fsicos que estn muy alejados de nuestrapercepcin sensorial. Esto significa que el comportamien-to de tales sistemas no interviene, al menos directamente,en el quehacer diario del ser humano -.Para justificar laciencia bsica y su divulgacin se recurre a menudo a lasconsecuencias tecnolgicas que aquella tiene. En el casode la mecnica cuntica, la lista es imponente. La mec-nica cuntica ha permitido el desarrollo de materiales se-miconductores para la fabricacin de compo