3-Mecánica cuántica

Mecánica cuántica

No figura en el Diccionario filosófico marxista · 1946

Diccionario filosófico abreviado · 1959:345-347

Capítulo de la física que trata de las leyes del movimiento de los
micro-objetos: electrones, protones y demás partículas “elementales”,
así como de los átomos y de los núcleos atómicos. El movimiento de
los micro-objetos se distingue cualitativamente del movimiento de los
cuerpos ordinarios en que no es una traslación a lo largo de una
trayectoria. Como lo muestra la experiencia, los micro-objetos
manifiestan una naturaleza doble: presentan ciertas propiedades de los
corpúsculos y, al mismo tiempo, ciertas propiedades de las ondas: si
bien en colisiones violentas la partícula microscópica actúa en un
espacio muy reducido, a la manera de un corpúsculo, su movimiento,
igual que el de la onda, abarca una región del espacio mucho más
extensa. Este movimiento tiene un carácter de periodicidad en el
espacio y en el tiempo. A cada momento del tiempo, el movimiento de
la partícula depende de las condiciones físicas existentes en todo el
sistema material de que forma parte. Estas particularidades de los
micro-objetos determinan las propiedades de los sistemas complejos que
constituyen. Por ejemplo, no se puede representar el átomo como
constituido por partículas netamente aisladas las unas de las otras,
como lo hacía la física precuántica; cada electrón que entra en la
composición de un átomo complejo no está aislado de otro electrón en
el espacio; cada partícula pertenece al sistema entero aunque conserva
al mismo tiempo, la facultad de localizarse en una parte reducida del
sistema y de manifestar su individualidad independientemente del
sistema.

Estas propiedades de las micro-partículas y de los micro-sistemas
hallan su expresión en las leyes de la mecánica cuántica. Las leyes
fundamentales de la mecánica cuántica expresan la correlación
existente entre los valores físicos que caracterizan las propiedades
corpusculares de la partícula, su energía y su impulso, y los valores
que caracterizan sus propiedades ondulatorias: frecuencia y longitud
de onda. La energía de una partícula es proporcional a la frecuencia
del proceso ondulatorio ligado a su movimiento, mientras que su
impulso (la cantidad de movimiento) es inversamente proporcional a la
longitud de onda. Por consiguiente, el movimiento de la partícula
está caracterizado por valores que, por su contenido, no coinciden
enteramente con los valores análogos de la física clásica. Por
ejemplo, el impulso (cantidad de movimiento) es la medida del
movimiento de la partícula no en un estado cualquiera (como el que se
produce para los cuerpos microscópicos) sino considerada en estado
libre, cuando la partícula no está sino débilmente ligada a lo que la
rodea. Las coordenadas de la partícula (región del espacio en el que
está localizada) dependen de las condiciones exteriores, del grado de
ligazón de esta partícula con las otras.

Se infiere de las leyes de la mecánica cuántica lo que se llama las
relaciones de incertidumbre. Estas relaciones establecen un vínculo
entre la región de localización de la partícula y el grado de
incertidumbre de su impulso: cuanto más ligada se halla la partícula,
más indeterminado es el impulso que caracteriza en acción individual
como partícula “libre”. Y al contrario, cuanto menos ligada se halla
la partícula, más vasta es la región del espacio en la cual se mueve,
y más determinado es su impulso.

El descubrimiento de las leyes del movimiento de las partículas
permitió explicar numerosos hechos y leyes establecidos
experimentalmente, ante todo, el hecho de la estabilidad particular de
los átomos y de las moléculas, su propiedad de liberar o absorber
energía por “porciones” discretas llamadas cuantos (de ahí el nombre
de mecánica cuántica) y también de prever toda una serie de fenómenos
desconocidos hasta entonces, particularmente la difracción de los
electrones y de otras partículas. La difracción de los electrones que
pone tan bien en evidencia la doble naturaleza de las partículas,
consiste en lo siguiente: cuando un flujo de electrones de impulso
igual atraviesa un sistema de átomos dispuesto regularmente (cuando
atraviesa, por ejemplo, una película de cristal) y, dispersado por
ella, es proyectado enseguida sobre una pantalla que da un efecto
luminoso en el punto de incidencia de cada electrón, se ve aparecer en
la pantalla anillos (o franjas) alternativamente en sombra y en luz.
Se obtiene un cuadro totalmente idéntico al de la difracción
cristalina de los rayos X (ondas). Así, al tiempo de ejercer una
acción local semejante a la de las partículas, los electrones se
desplazan a la manera de ondas. La mecánica cuántica explica la
cuantificación de la energía del átomo (o de la molécula) de la manera
siguiente: dado que el movimiento estacionario de un electrón está en
concordancia con toda la estructura del campo eléctrico que lo liga al
núcleo del átomo y a los otros electrones y posee los caracteres del
movimiento ondulatorio (obedece a la ecuación de onda), no puede ser
fortuito; la energía del electrón en el átomo no puede variar
continuamente en una cantidad arbitrariamente pequeña. Por eso, los
movimientos prolongados del electrón dentro del átomo son
cuantificados y su energía sólo puede tomar una serie discontinua de
valores. Eso explica la estabilidad excepcional del átomo el que,
aunque entra cada segundo centenares de millones de veces en colisión
con los otros átomos, conserva, en la gran mayoría de los casos, su
estructura y el carácter de sus movimientos internos. La mecánica
cuántica ha explicado igualmente numerosos hechos más, especialmente,
la naturaleza de la afinidad química, la diferencia existente entre
los diversos cuerpos sólidos: metales, semiconductores, aisladores
(dieléctricos), la estructura de los espectros emitidos por los
átomos, &c. La mecánica cuántica sirve de base a ciertas ramas de la
técnica moderna.

Sin embargo, a pesar de grandes éxitos, el desarrollo de la mecánica
cuántica se vio aminorado en su marcha por falsificaciones idealistas
subjetivas difundidas entre los físicos de los países capitalistas que
han ejercido su influencia igualmente sobre ciertos físicos
soviéticos. Partiendo de posiciones filosóficas subjetivistas
idealistas, numerosos físicos de los países capitalistas
(especialmente los que contribuyeron en mayor grado a la creación de
la mecánica cuántica) presentan a ésta bajo un aspecto deformado.
Considerando los electrones (y las demás partículas microscópicas)
como partículas en el sentido antiguo de la palabra, los científicos
idealistas declaran como ininteligibles en su principio las leyes
particulares de su movimiento, que son, en realidad, condicionadas por
su naturaleza. Pretenden que los valores físicos que caracterizan los
movimientos de las partículas son macroscópicos, inadecuados a la
naturaleza de los micro-objetos. Según ellos, la ciencia no puede,
por principio, dar otras características al movimiento que no sean las
características macroscópicas, dado que todo “conocimiento físico” es,
por su propia naturaleza, “macroscópico”, y el sujeto que conoce, el
hombre, un ser macroscópico también. Esos científicos sostienen que,
según los instrumentos empleados, la partícula microscópica posee
tales o cuales propiedades (“complementarias” las unas de las otras).
Es como si el instrumento “creara” el estado del objeto considerado.
Llegan hasta negar toda causalidad en los procesos microscópicos, a
atribuir un libre albedrío al electrón, y hasta admiten otras
invenciones místicas. Todo eso es acompañado por una deducción
reaccionaria que afirma la universalidad de la mecánica cuántica y la
imposibilidad de una teoría más profunda de los procesos
microscópicos. El contenido real de la mecánica cuántica echa por
tierra esas lucubraciones idealistas que han hecho un daño
considerable a la ciencia. El movimiento de las partículas
microscópicas está determinado por las condiciones físicas en las
cuales existen independientemente del observador, y no por el
instrumento macroscópico que no sirve más que para poner en claro el
movimiento real de la partícula. En realidad, las nociones de la
mecánica cuántica expresan de manera adecuada la especificidad de las
leyes del movimiento de las partículas microscópicas y no son sólo
“macroscópicas”. Los científicos soviéticos han mostrado toda la
inconsistencia y el carácter reaccionario de esta interpretación
subjetivista. Sin embargo, los físicos soviéticos tienen que resolver
todavía como materialistas consecuentes, el problema de la
interpretación, de la generalización y del desarrollo de la mecánica
cuántica.

Diccionario filosófico · 1965:305-306

Mecánica cuántica (teoría cuántica)

Parte de la física que estudia el movimiento de los microobjetos. Los
fundamentos de la mecánica cuántica fueron establecidos en 1924 por
Louis de Broglie, quien descubrió la naturaleza
corpuscular-ondulatoria de los objetos físicos. En 1925-27,
Schrödinger, Heisenberg y otros crearon el esquema sistemático de la
mecánica cuántica. Los rasgos capitales de esta mecánica como teoría
física (dualismo corpuscular-ondulatorio, relación de incertidumbre,
&c.), se desprenden de la presencia del cuanto de acción. Cuando la
magnitud del cuanto de acción puede considerarse desdeñable por
pequeña, la mecánica cuántica pasa a mecánica clásica (Principio de
correspondencia). En la mecánica cuántica, a diferencia de lo que
ocurre en la mecánica clásica la conducta de una partícula como tal
siempre tiene un carácter de probabilidad, estadístico. Ello hace
que, en mecánica cuántica, pierdan su sentido el concepto de
trayectoria del movimiento y la idea clásica de causalidad. Las
propiedades extraordinarias de la micropartícula se reflejan, mediante
la denominada función de onda, que da la caracterización mecánica
cuántica del estado del microobjeto. Esta función se determina
partiendo de la “ecuación de onda” mecánica cuántica, que constituye
la ley fundamental del movimiento de los microobjetos. Cuando las
velocidades son pequeñas, esta ley está dada por la ecuación de
Schrödinger. Si las velocidades del movimiento de los microobjetos
son grandes, la ley del movimiento se expresa mediante la ecuación de
Dirac, que tiene en cuenta las exigencias de la teoría de la
relatividad. La mecánica cuántica ha permitido explicar un círculo
amplísimo de fenómenos en física, en química e incluso en biología –la
estructura del átomo, la radiactividad, el sistema periódico de los
elementos, &c. Como quiera que la mecánica cuántica, en comparación
con la física clásica, hace referencia a un nivel más profundo de la
materia, ha planteado con mayor hondura problemas filosóficos como el
de la relación entre el sujeto y el objeto, el del conocimiento y la
realidad física, el de la casualidad y la necesidad, el de
determinismo e indeterminismo, el de la “evidencia” física y el
formalismo matemático, &c. La distinta visión filosófica de tales
problemas se revela directamente en la diferente interpretación de los
rasgos específicos de la mecánica cuántica, ante todo de la función de
onda. En el lenguaje de la física clásica, no es posible expresar, en
principio, la esencia de la función de onda según la cual las
propiedades de la micropartícula constituyen una síntesis de
propiedades ondulatorias y corpusculares contradictorias, que se
excluyen mutuamente en el sentido clásico. Para comprender la
micropartícula, no sólo es necesario situarse en el punto de vista de
la dialéctica materialista, que permite examinar acertadamente la
contradicción y la síntesis dialécticas, sino que es necesario ante
todo ahondar en nuestras representaciones acerca del espacio y del
tiempo y rebasar, con ello, los límites de la mecánica cuántica. En
el periodo en que la propia física no podía hacerlo, alcanzó amplia
difusión la “interpretación de Copenhague” de la mecánica cuántica, a
saber: que la función de onda es sólo una “anotación de los datos que
poseemos sobre el estado del microobjeto” (Bohr, Escuela de
Copenhague, Principio de complementariedad). Algunos científicos y
pensadores idealistas llegaron a negar en general el carácter del
microcosmo, de la causalidad en él, llegaron a hipertrofiar el papel
del observador y del instrumento. En realidad, la función de onda
refleja las propiedades objetivas del microobjeto, y el hecho de que
tales propiedades resulten insólitas no justifica que se infieran
conclusiones subjetivistas. Es perfectamente comprensible que varios
eximios hombres de ciencia (por ejemplo Heisenberg y Bohr) se hayan
ido apartando de la metodología positivista a medida que se
desarrollaba la física moderna, que ha descubierto la recíproca
transmutación de las partículas “elementales”, su estructura, su nexo
indisoluble con el vacío, todo lo cual ha confirmado el carácter
objetivo de las “paradojas” de la mecánica cuántica.

Diccionario de filosofía · 1984:281

Sección de la física que estudia los fenómenos del micromundo. El
surgimiento de la mecánica cuántica, su desarrollo e interpretación
están vinculados con los nombres de Planck, Broglie, Heisenberg, Bohr.
Los científicos soviéticos Vavílov, V. Fok, I. Tamm, A. Landau, D.
Blojíntsev y otros hicieron un gran aporte a la elaboración e
interpetación científicas de los problemas físicos y filosóficos de la
mecánica cuántica. Esta última hizo más evidente el hecho de que, sin
intervenir activamente en el sistema de objetos en interacción, el
investigador no puede conocerlos adecuadamente. Aunque también en
nuevas condiciones se conserva la base de principio de la interacción
del hombre y el mundo exterior –el carácter primario del objeto y el
carácter secundario del sujeto–, ellos se entrelazan más
estrechamente. En torno a estos problemas filosóficos de la mecánica
cuántica se desplegó una enconada polémica. Dichos problemas se
convirtieron, particularmente en el período inicial de desarrollo de
la mecánica cuántica, en objeto de distintas especulaciones
anticientíficas, comprendidas las positivistas, asociadas en cierta
medida a los enunciados de varios adeptos de la denominada Escuela de
Copenhague. La interpretación errónea de la especificidad del
microcosmos exclusivamente como consecuencia de las particularidades
del proceso de conocimiento y medición conducía a la exageración del
papel del “observador”, a las afirmaciones sobre el “crac de la
causalidad”, el “libre albedrío” del electrón, &c. La renuncia a
semejantes afirmaciones, la evolución de las concepciones de algunos
representantes de la antigua Escuela de Copenhague, como en conjunto
la situación en la física moderna, atestiguan que vence “el espíritu
principal materialista de la física” (Lenin). En nuestros días, la
mecánica cuántica no sólo permite explicar de modo científico una
vasta gama de fenómenos en la esfera de la física, la química y la
biología, sino que alcanzó el nivel de la ciencia aplicada,
ingenieril. Esto confirma nuevamente que en el conocimiento de los
secretos del micromundo son ilimitadas las posibilidades de la razón
humana; pertrechada con la metodología de vanguardia.

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