El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Las discusiones entre Einstein y Bohr

Iniciamos esta serie de Hablando de… con el ácido sulfúrico, sintetizado por primera vez por Geber, cuyas ideas inspiraron la búsqueda en la Edad Media de la piedra filosofal por los alquimistas, el más grande de los cuales fue Paracelso, que eligió ese nombre para compararse con Celso, que se pensaba era un médico romano pero realmente era un tratadista que escribió una de las primeras grandes enciclopedias, la mayor de las cuáles es el Siku Quanshu, que contiene tesoros científicos, literarios y filosóficos como los tres textos clásicos del Taoísmo Filosófico, que tenía un concepto de la realidad muy diferente del occidental hasta la llegada de la “realidad cuántica”, puesta en cuestión por algunos físicos, que se enzarzaron en interesantes debates como las discusiones entre Einstein y Bohr._ Pero hablando de las discusiones entre Einstein y Bohr…_

A pesar de que él mismo había establecido algunos de los fundamentos físicos que más adelante construirían la mecánica cuántica (como el concepto de fotón), la teoría cuántica nunca gustó a Albert Einstein - todo lo que dijimos en el artículo anterior de esta serie acerca del desmoronamiento de la realidad objetiva disgustaba al ilustre físico profundamente. Para él, debía existir una realidad objetiva que la mecánica cuántica no podía describir por limitaciones de la propia teoría, y no por la naturaleza del Universo.

Probablemente has leído algunas de las citas de Einstein contra la cuántica, como la que suele expresarse como “Dios no juega a los dados”. Einstein era bueno creando frases citables, pero no el único - es posible que no conozcas la respuesta de Niels Bohr, “Einstein, deja de decir a Dios lo que hacer [a veces se añade:] con sus dados.”

Porque Einstein mantuvo una interesantísima discusión durante años con los físicos que defendían la mecánica cuántica y, en particular, la Interpretación de Copenhague de esta teoría. Piensa en la situación: Einstein contra las mentes de Bohr, Heisenberg, Born, von Neumann…es una lucha de titanes.

Einstein y Bohr Bohr y Einstein, en una foto tomada por Ehrenfest.

La mayor parte de las discusiones se producían de la siguiente manera: Einstein inventaba un experimento mental que, en su opinión, demostraba que la mecánica cuántica no funcionaba, por ejemplo, rompiendo el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Las ideas de Einstein, como casi siempre, eran elegantes, agudas y muy creativas (de hecho, pocos de sus “oponentes” podían encontrar fallos en sus argumentos). Solía escribir a Bohr (por ser el más cercano a él personalmente), y el genial danés le contestaba rompiendo su argumento en algún punto.

Al principio, Einstein se centró en atacar el Principio de Incertidumbre, que dice que es imposible medir simultáneamente la posición y el momento lineal de una partícula, o lo que es lo mismo, su energía y el instante en el que se mide. Este principio es fundamental en la cuántica, pues es el que hace que la realidad sea “borrosa” debido a la influencia de la medición.

Por ejemplo, uno de sus experimentos mentales era el siguiente: supongamos que tengo una caja que contiene radiación electromagnética (fotones) y un reloj conectado a una pequeña compuerta en la pared de la caja. Puedo abrir y cerrar la puerta en un intervalo de tiempo muy corto, de manera que de la caja salga únicamente un fotón, y el reloj puede marcar el instante en el que el fotón sale de la caja.

Pero, ¿cómo sé qué energía tiene ese fotón? Aquí es donde el genio de Einstein se pone de manifiesto, al utilizar su propia Teoría de la Relatividad Especial para hacerlo sin, aparentemente, perturbar al fotón de ninguna manera: puesto que la energía y la masa son dos caras de la misma moneda, si sé la masa de la caja antes y después de que salga el fotón, la pérdida de masa de la caja se corresponderá, según la fórmula E = mc2, con la energía del fotón que ha salido, y podré conocer su energía y el instante de tiempo con precisión arbitraria. Ergo, el principio de incertidumbre no es absoluto.

Einstein propuso ese argumento en el Congreso de Solvay de 1930, y los cuánticos no podían encontrar el fallo de su argumento. Bohr en particular estaba muy agitado y nervioso, yendo de físico a físico tratando de convencerlos de que era imposible que Einstein tuviera razón, que debía haber algún fallo que no podían ver.

Según Leon Rosenfeld, otro físico del Congreso, Einstein y Bohr dejaron el edificio juntos: Einstein muy calmado, con una leve sonrisa irónica en los labios, y Bohr trotando a su lado lleno de excitación y bullendo con ideas. Observa cómo, en la hora en la que parecía que uno de ellos derrotaría al otro, ambos se iban juntos, y su relación no dejaba de ser muy cordial.

Sin embargo, la mañana siguiente vio el triunfo, una vez más, de Bohr, y si has leído y entendido el artículo anterior puede que tú mismo hayas visto un par de fallos en el razonamiento de Einstein: en primer lugar, ¿cómo medimos la masa de la caja? Tenemos que utilizar algún instrumento, por ejemplo, una balanza. Si la caja cuelga de un muelle, podemos medir cuánto se alarga el muelle y así saber la masa de la caja…

Pero no podemos medir el alargamiento del muelle sin alterarlo de alguna manera, de modo que oscile, con lo que no podemos saber la masa con precisión absoluta. De hecho, combinando esta imprecisión con la del cierre de la puerta (que no puede ser instantáneo), se obtiene…la fórmula del Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Una vez más, Einstein se veía derrotado.

Pero nunca dejó de luchar contra lo que, para él, era abandonar la búsqueda de una verdad absoluta en la Naturaleza. Una vez se dio cuenta de que los principios cuánticos no eran atacables, pasó a argumentar que la teoría parecía indicar que no había una realidad absoluta porque era incompleta. Había variables ocultas que la teoría no consideraba porque no las conocemos pero, si se descubrieran e incluyeran, demostrarían que hay una realidad absoluta y cognoscible.

En una última etapa, Einstein publicó un artículo junto con Boris Podolski y Nathan Rosen, el argumento EPR, que demostraba que una teoría cuántica debía ser no local, es decir, todo está relacionado instantáneamente. El argumento, a grandes rasgos, era el siguiente:

Si tengo dos fotones que se encuentran en estados cuánticos entrelazados (es decir, no es posible saber cuál es el estado del primero sin saber el del segundo) y los llevo a lugares diferentes, medir el estado del primer fotón necesariamente determina cuál es el estado del segundo. Supongamos que el primer fotón puede estar en el estado A o el estado B, y el segundo fotón necesariamente está en el estado contrario.

Entonces, si en un momento dado mido el estado del primer fotón y resulta ser B, instantáneamente el estado del segundo se convierte en A. Si suponemos que los estados de los fotones eran fijos y estaban determinados desde el principio, pero que no podíamos conocerlos porque la teoría cuántica es incompleta (como afirmaba Einstein), no hay problema: no hay nada que se haya transmitido de un fotón al otro instantáneamente; simplemente, no sabíamos el estado y ahora sí, pero el estado era el mismo.

Pero si el estado del fotón, como afirma la “realidad cuántica”, realmente se convierte en el estado B, eso quiere decir que hay “algo” que viaja desde el primer fotón al segundo de forma instantánea. En palabras de Einstein, una “acción fantasmal a distancia” que haría que la realidad no fuera local: es decir, que las cosas afectaran a otras cosas instantáneamente, de modo que la única manera de “ver” el Universo como es sería verlo en su totalidad, no sólo una parte, porque cualquier parte del Universo puede afectar a cualquier otra parte de forma instantánea, lo cual era absolutamente inaceptable para él.

Cinco meses después de la publicación de la “paradoja EPR”, Bohr respondió en la misma publicación, pero su respuesta no es demasiado brillante ni derrota al argumento de Einstein que, una vez más, es de una agudeza extraordinaria. (Ni siquiera vamos a poner aquí la respuesta de Bohr, porque no es muy interesante). ¿Significa esto que, al final, Einstein gana la batalla y demuestra que la cuántica es incompleta? Pues no.

Los experimentos realizados desde entonces han demostrado que la “acción fantasmal a distancia” existe realmente, con lo que el argumento de Einstein, una vez más, no puede derrotar a la mecánica cuántica. Aunque aún hay diferencias en la interpretación de la teoría, la opinión prevalente es que, efectivamente, la realidad no es local ni absoluta - por supuesto, es posible que teorías futuras expliquen por qué nos parece así y que, al final, Einstein tenga razón y haya factores que aún no estamos teniendo en cuenta.

En cualquier caso, esa etapa (los 20-30 años durante los cuales tuvieron lugar los debates) es fascinante: las mentes de tantos genios en un duelo de esgrima mental de argumentos y contra-argumentos, de los cuales sólo hemos dado, por supuesto, pequeñas pinceladas…

Las figuras más importantes, desde luego, fueron Einstein y Bohr, pero piensa en los actores “secundarios”: Heisenberg, Ehrenfest, Schrödinger, Born, von Neumann… algunos no tan conocidos por la gente en general, pero no por ello menos geniales; por ejemplo, John von Neumann, un personaje fascinante al que hemos mencionado en El Tamiz en ocasiones anteriores.

Pero hablando de von Neumann…

Ciencia, Física, Hablando de...

26 comentarios

De: Nikolai
2007-05-28 05:29:42

Bueno dicha acción a distancia, instantanea (más rapida que la luz :P ) no es base, o esplicada por la teoria de las cuerdas y super cuerdas, ¿el enredo?
bueno algo asi, que tu lo esplicas mejor!!!pdta:
que yo te veo mas del lado de Einstein

De: Pedro
2007-05-28 07:28:44

Nikolai,No es que esté del lado de Einstein (y si así lo parece en el artículo, no lo he hecho bien). Lo único que me hace simpatizar con él es que el tío, él solito, se echó un combate intelectual con una docena de físicos y matemáticos de primer orden, y le ganaron por los pelos...

De: Mikel
2007-05-28 14:27:12

No sé si alguno de estos "combates" estará por escrito, pero sería interesante que nos pusieras aquí, por lo menos, parte de los más interesantes o los más "encarnizados" explicándonos los puntos de vista de cada uno y sus contestaciones... Yo por pedir... ;)Pdta.: Que no canten victoria, yo creo que ganará Einstein incluso después de muerto, al estilo Cid... xD

De: Pedro
2007-05-28 14:36:10

Mikel,La verdad es que entrar en más detalle de lo que tiene el artículo se sale del objetivo de la serie (y no tengo tiempo), pero puedes encontrar más información en la Wikipedia, con más argumentos por ambas partes:http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_Einstein_debate

De: Mikel
2007-05-28 17:36:44

Muchas gracias, jefe!! ;)

De: ertyu
2008-04-23 20:22:31

Hola Pedro.

Si Einstein defendia la existencia de una realidad objetiva, no entiendo como es que al mismo tiempo defendia la teoria de la relatividad. Si los tiempos y las distancias que yo mido son distintas a las que mide otro segun mi velocidad, ¿como puedo hablar de realidad objetiva o absoluta?

No entiendo este punto, si hay una realidad absoluta y objetiva, ¿como puedo medir tiempos distintos a otro?

Explicamelo porfa o dejame un enlace donde pueda distinguir este punto.

Tambien me estoy informando sobre conceptos como materialismo, reduccionismo, causalismo, holismo, teleologia, realidad...pero hay puntos donde se parecen mucho, sobretodo los tres primeros..

Gracias Pedro, me haces pensar sobre las cosas


De: ertyu
2008-04-23 20:29:25

Me olvide el determinismo. como te dije se me mezclan algunos de estos conceptos, como el de determinismo y causalismo. Tambien me olvide el mecanicismo.

En total tengo materialismo, mecanicismo, reduccionismo, determinismo, causalismo, holismo, teleologia, realidad objetiva, realidad absoluta, relatividad, realidad observable...

Tengo un poco de lio la verdad, jejej


De: Pedro
2008-04-23 20:30:36

ertyu,

Tienes razón en que el propio Einstein fue el primero en preparar el ataúd de la realidad objetiva, pero hay una diferencia que, para él, era fundamental entre su relatividad y la cuántica: la causalidad. Las cosas en el Universo siguen un orden lógico y suceden causadas unas por otras, independientemente de nosotros. En cuántica la causalidad no se mantiene, y eso él no lo aguantaba.

Hala, a pensar ;P


De: Benitez Jose
2008-07-06 20:46:23

Saludos a todos: Es importante destacar que Einstein (tiene) razon, y quedo desmostrado con la investigacion sobre los 2 pulsares la semana pasada. En cuanto a la cuantica, solo se ha demostrado que esta teoria es efectiva pero no que einsteien estaba equivocado, puede que si y puede que no, aunque no lo parezca era humano, pero hasta que no aparezca una teoria contundente que eche por tierra a su razonamiento, seria un error imperdonable creer que el estaba equivocado. Creo que por el conocimeinto actual, esta discucion es mas filosofica que cientifica. Tendremos que esperar...


De: lluisteixido
2008-07-07 07:42:41

@ Benitez Jose

¿A que investigación sobre 2 púlsares te refieres? Es que me ha picado la curiosidad y no la encuentro por Internet.

Sin mas datos supongo que ésta investigación corrobora la relatividad general, teoría de la que nadie ha dudado y que, hasta el momento, cada experimento corrobora.

En cuanto al artículo: cada argumento en contra de la cuántica propuesto por Einstein se demostró que no era válido.
No creo que se trate de discusiones filosóficas. Los experimentos no dejan de corroborar que no és posible el determinismo. No es que no tengamos herramientas suficientes para conseguirlo, simplemente no es intrínseco a las "partículas" estudiadas, que nos tenemos que olvidar del concepto partícula

Vamos, así creo haberlo entendido yo. Que, hablando de cuantica, utilizar el verbo "entender" es muy atrevido :)


De: Benitez Jose
2008-07-08 19:46:41

Cordiales saludos: Estoy estudiando cuantica y hasta ahora es eso lo que me llevo a pensar, como me gusta me tome el atrevimiento de opinar, sera que la cuantica tiene razonamientos antiintuitivos que debere aprender a sobrellevar. A pesar de ello, lo que quise decir es que seria un error para cualquier cientifico decir que cualquier teoria por mas correcta que parezca es invulnerable, nos quedariamos estancados o llegariamos a la cima de la capacidad del pensamiento humano. Sobre todo cuando se trata de "particulas" teniendo en cuenta el modelo atomico actual. Tal vez mi fanatismo me hizo cometer un error de expresion y pido disculpas por ello y por empobrecer la calidad de las opiniones de este foro. Por otra parte sobre el articulo al que me referia efectivamente se trata de la relat.general, salio en la revista science, sino me equivoco el viernes pasado, de todas formas con la frase "dos pulsares en órbita uno del otro" en un buscador muy conocido te lleva a varios articulos al respecto. Saludo atento: JMB


De: lluisteixido
2008-07-09 08:01:01

Gracias por la referencia del artículo! Ya lo he encontrado

Para nada creo que te tengas que disculpar. Cualquier opinión (que no venga acompañada de insultos), en mi humilde opinión, la creo completamente válida y útil en cuanto te vuelve hace reflexionar sobre un tema. Y reflexionar creo que es algo que nos gusta a todos los que no pasamos por aquí :)

Y en lo demás, pongo toda mi fe en la comunidad científica y sus ganas de descubrir. No tengo dudas en que, en el momento en que se encontrara una inconsistencia seria en la teoria, se replantearía adecuadamente. Y si saliera una teoria que explicara lo observado de una forma mas intuitiva (si eso es posible), se adaptara a los resultados experimentales y fuera capaz de hacer predicciones comprobables, seguro que sería rapidamente asimilada por tod@s

Saludos!


De: sandra
2008-10-29 00:54:37

Es maravilloso tener la oportunidad de tener esta informacion disponible, gracias


De: Anónimo
2009-03-27 11:33:07

El tema es que existen diferentes capas de la realidad.
La realidad de un observador que esté fuera de la caja, y en esa realidad, el gato está medio vivo medio muerto, y en este caso tendría razón Schrodinger, pero existe una realidad más profunda,
la de un observador que esté dentro de la caja, donde en cada momento el gato está vivo o está muerto, y aquí es donde tiene razón Albertito (Einstein), me da la sensación de que al gran genio pocos le entendían.
En cualquier caso los estados cuánticos sólo tienen sentido precisamente ahí, a nivel cuántico, y a ese nivel existen todos los posibles estados al mismo tiempo.


De: Anónimo
2009-03-27 11:34:51

Sorry, vengo de leer el gato de schrodinger y se me ha colado este comentario.


De: Eso que llamamos “Tiempo” – En la Relatividad General | El Cedazo
2009-04-02 16:19:51

[...] –o masa, da igual– a aceptar las implicaciones de sus trabajos, no sólo de la Relatividad sino también de la Cuántica, utilizando pretextos algo rebuscados pero astutos, para mantener su ideal y no ceder en el [...]


De: Carlos
2009-05-16 18:08:59

""Pero no podemos medir el alargamiento del muelle sin alterarlo de alguna manera, de modo que oscile, con lo que no podemos saber la masa con precisión absoluta. De hecho, combinando esta imprecisión con la del cierre de la puerta (que no puede ser instantáneo), se obtiene…la fórmula del Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Una vez más, Einstein se veía derrotado.""

Pero eso es más bien una pega del tipo incertidumbre en la medida (de los aparatos), que del principio de incertidumbre propiamente. ¿No?

A lo mejor es que al final no me ha quedado nada claro de nada ...


De:
2010-01-18 15:17:17

[...] [...]


De: elton
2010-10-27 00:30:33

Las discusiones entre Einstein y Bohr eran tremendas pues sus argumentos eran legales en el marco de la fisica moderna, aunque poco despues se desvirtuara por personas como Bohr. Sin embargo, me nace una duda. Si Einstein usaba sus argumentos relativisticos para atacar a la TEORIA (NO MECANICA) CUANTICA, y sabiendo que al tiempo eran desvirtuados, entonces ¿ que tan legitima es la Teoria de la relatividad general?.¿Son cosas distintas la relatividad y la cuantica?. De ser asi, ¿cual es la conexion entre ambas que buscaria una teoria de gran unificacion?. De no existir relacion directa entonces ¿Existe un sistema privilegiado, tal que ambas teorias funcionen?
QUE TEMA TAN INTERESANTE.


De: Andrea
2012-10-25 19:52:47

mmm Actualmente se hacen muchos experimentos de teletransportación basados en estas teórias. Sin embargo hay algo muy importante que practicando esto podemos darnos cuenta que es destruir y copiar...imaginense que en un futuro se puede utilizar la teletransportacion como un medio...copiarnos una y otra vez copiar la informacion de nuestras particulas como si fueramos un e mail o una imagen escaneada...lo que me da curiosidad es...si el objeto b de la teletransportación es identicamente igual al objeto a , y como el clima influencia en esto? mmmm dudas.


De: Desidiactivo
2013-01-19 15:22:36

"Los experimentos realizados desde entonces han demostrado que la “acción fantasmal a distancia” existe realmente"

¿Sí? ¿Han podido comprobar que cuando se mide una partícula entrelazada con otra, es precisamente ese acto de medir una de las dos el que hace cambie su pareja? ¿Han logrado descartar definitivamente que lo que ocurre al medir es simplemente que se descubre el estado en el que estaban las dos partículas desde el principio? Es decir, cuando se mide un fotón "aquí", ¿podemos afirmar con total rotundidad que cambiamos instantáneamente el estado del fotón entrelazado "allí"? Si es así, me parece fascinante.


De:
2014-02-27 08:08

Los problemas conceptuales de la mecánica cuántica vienen de la interpretación, muchos de ellos se resuelven adoptando una interpretación mas realista y por tanto más física, déjenme preguntarles a ustedes ¿Entendemos realmente lo que esta pasando en el mundo cuántico? Si tomamos como prueba de una teoría su poder de predicción entonces podríamos decir que la gravitación newtoniana no tiene ningún problema y por lo tanto es correcta, sabemos que no es así.

De: Juan Eduardo Montoya Goyeneche
2014-09-21 07:04

Con el entrelazamiento de partículas vinculadas y por su puesto la teletransportación, no creen que este es el fenómeno que ocurre cuando aparecen en la tierra los extraterrestres que luego desaparecen misteriosamente, a lo mejor convertidos en un montón de protones y neutrones en la tierra? Puede ser!!!!!

De: Alejandro Coria
2014-09-21 23:21

Juan, todo puede ser :P

Pero la evidencia no existe, así que...

De: HECTOR C CEPEDA Q
2015-03-14 19:00

Será verdad, que el universo está hecho de silencio ? Y entonces de qué estará hecho el silencio ? O será, que quién lo dijo, lo que trató de decir es que no podemos caer en especulaciones baratas y que calladitos nos vemos más bonitos ?

De:
2015-05-19 23:41

Buen artículo!

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