El Problema de la Medición (Cuántica) en la Mecánica Clásica Christian de Ronde Instituto de Filosofía Dr. A. Korn (UBA-CONICET) Instituto de Ingeniería (UNAJ) and Centro Leo Apostel de Estudios Interdisciplinarios (Universidad Libre de Bruselas) En este trabajo analizamos el vínculo profundo entre la refundación positivista de la física en el siglo XX y el famoso problema de medición de la mecánica cuántica. Intentamos mostrar por qué este no es un problema łobviož ni łevidente por sí mismož para la teoría de los cuantos, sino más bien una consecuencia directa de la comprensión empírico-positivista de las teorías físicas cuando se aplica al formalismo cuántico ortodoxo. En contraposición, discutimos una explicación realista representacional tanto de las teorías físicas como de la medición que se remonta a los trabajos de Einstein, Heisenberg y Pauli. Después de presentar un análisis crítico de las definiciones de medición de Bohr, continuamos discutiendo la forma en que varios enfoques contemporáneos de la mecánica cuántica Ðcomo la decoherencia, las interpretaciones modales y el QBismÐ siguen comprometidos con la metodología general de Bohr. Finalmente, con el fin de exponer las muchas inconsistencias presentes dentro de los presupuestos (empírico-positivistas) responsables de crear el problema de la medición cuántica, mostramos cómo a través de este mismo conjunto de presupuestos es fácil derivar una paradoja completamente análoga para el caso de la mecánica clásica. . I. EL PROBLEMA DE LA MEDICIÓN EN LA MECÁNICA CUÁNTICA Todavía hoy, el problema de la medición sigue siendo considerado por muchos como el obstáculo más importante para una comprensión adecuada de la Mecánica Cuántica (QM, Quantum Mechanics). El problema está estrictamente relacionado con la existencia de estados superpuestos dentro del formalismo cuántico y el hecho aparentemente contradictorio de que nunca observamos tales superposiciones en el laboratorio. Como sostiene la ortodoxia, en lugar de superposiciones cuánticas, solo observamos resultados individuales después de realizar una medición cuántica. Esta aparente contradicción entre el formalismo matemático Ðque en la mayoría de los casos da cuenta de situaciones físicas en términos de superposiciones cuánticasÐ y la observación da lugar al famoso problema de medición de QM, que puede enunciarse en los siguientes términos: El Problema de la Medición Cuántica (QMP, Quantum Measurement Problem): Dada una base (o contexto) específica, la QM describe matemáticamente un estado cuántico en términos de una superposición de, en general, múltiples estados. Dado que la evolución descrita por QM nos permite predecir que el sistema cuántico se enredará con el aparato y, por lo tanto, las posiciones de sus punteros también se convertirán en una superposición.1 La pregunta es £por qué observamos un resultado único en lugar de una superposición de ellos? 1 Dado un sistema cuántico representado por una superposición de más de un término, ∑ 𝑐𝑖 |𝛼𝑖 ⟩, cuando está en contacto con un aparato listo para medir, |𝑅0 ⟩, QM predice que el sistema y el aparato se łenredaránž de tal manera que el ‘sistema + aparato’ final será descrito por ∑ 𝑐𝑖 |𝛼𝑖 ⟩|𝑅𝑖 ⟩. Por lo tanto, como consecuencia de la evolución cuántica, los punteros también se han convertido Ðcomo el sistema cuántico originalÐ en una superposición de punteros ∑ 𝑐𝑖 |𝑅𝑖 ⟩. ésta es la razón por la que el problema de medición puede plantearse como un problema solo en el caso de que el estado cuántico original se describa mediante una superposición de más de un término. Una forma obvia de salir del QMP es adoptar un punto de vista antirrealista y simplemente disolverlo. Al negarse a adjuntar cualquier referencia representativa a las superposiciones cuánticas, los antirrealistas escapan a la paradoja desde el principio. Este camino está claramente ejemplificado por Chris Fuchs y Asher Peres [46, p. 70] quienes sostienen que łla teoría cuántica no describe la realidad física. Lo que hace es proporcionar un algoritmo para calcular las probabilidades de los eventos macroscópicos (’clics del detector’) que son las consecuencias de nuestras intervenciones experimentalesž. En la esquina opuesta, para el realista, que intenta comprender lo que está sucediendo más allá de la medición, las cosas son bastante diferentes. Como señaló recientemente Matthias Egg [42]: łmuchos metafísicos (y algunos físicos) consideran que el abandono del realismo es un precio demasiado alto y, por lo tanto, insisten en que el problema de la medición requiere una solución (realista) en lugar de una disolución a lo largo de líneas no realistasž. En consecuencia, Egg sostiene que solo existen dos opciones: ło [...] modificar la física (como teorías con variables adicionales o colapsos espontáneos) o inflar drásticamente el contenido empíricamente inaccesible de la realidad (como las interpretaciones de muchos mundos)ž. Como discutiremos en detalle, estos ÐsupuestamenteÐ enfoques realistas de QM asumen acríticamente el punto de vista empirista ingenuo Ðque se remonta a la comprensión positivista de las teoríasÐ según el cual las observaciones pueden ser consideradas como dados de la experiencia, previos e independientes de la representación teórica. En consecuencia, el mapa de Egg restringe las posibilidades de análisis a la aceptación de la presuposición empirista ingenua que acabamos de mencionar. Tomando distancia tanto del antirrealismo como de las versiones empiristas del realismo, argumentaremos que una explicación verdaderamente realista de la QM implica necesariamente una reconsideración crítica del papel que juega la observación dentro de las teorías físicas. Contra el realismo ingenuo y el empirismo ingenuo, las observaciones en física no pueden considerarse como dados de sentido común. Por el contrario, su papel se deriva de las teorías mismas, ya que Ðcomo lo subrayaron repetidamente Einstein, Heisenberg y PauliÐ es solo la teoría la que decide lo que se puede observar. Y es solo a través de la creación y el desarro- 2 llo de conceptos físicos adecuados que finalmente podremos comprender los fenómenos cuánticos. El QMP da por sentado una serie de presupuestos empíricopositivistas que no abordan las observaciones de manera crítica (realista). En este trabajo intentamos exponer su insostenibilidad mostrando que, tomando como punto de vista los presupuestos empírico-positivistas, también se puede derivar un problema de medición análogo para la mecánica clásica. El artículo está organizado de la siguiente manera. En la sección 2 consideramos el esquema principal y las piedras angulares de la vigésima refundación positivista de la física. En la sección 3 revisamos la profunda relación entre el QMP y la comprensión empírico-positivista de las teorías físicas. La sección 4 reafirma de una manera contemporánea el significado griego original del realismo dentro de la física como estrictamente fundado en la posibilidad de una representación teórica (formal-conceptual) de física. En la sección 5, con el fin de exponer la insostenibilidad del QMP para las perspectivas realistas, mostramos cómo un problema análogo también se puede derivar en el caso de la mecánica clásica. II. LA REFUNDACIÓN POSITIVISTA DE LA FÍSICA DEL SIGLO XX En el siglo XVII, la metafísica había escapado de las limitaciones de la experiencia y avanzaba salvajemente como un łperro rabiosož produciendo todo tipo de historias asombrosas sobre la existencia y la realidad. No había límite ni coacción para la metafísica dogmática que debatía sin duda alguna, no solo sobre la existencia de Dios, sino también sobre las propiedades de los ángeles. En su lucha contra la metafísica dogmática, el físico y filósofo Immanuel Kant volvió al punto de vista sofista ÐaparentementeÐ más humilde. Por un lado, reconoció que el punto de vista de la ciencia tenía que ser la experiencia humana; por otro, aceptaba la finitud del hombre y, en consecuencia, la imposibilidad de acceder a las infinitas cosas en sí mismas Ð es decir, los objetos tal como son, independientes de la percepción humana. Kant reconfiguró el fundamento del conocimiento mismo fundamentando su nueva filosofía en un sujeto trascendental que capturó a través de la tabla de categorías (aristotélicas) y las formas de intuición (es decir, espacio y tiempo newtonianos), la forma en que nosotros , los humanos, experimentan fenómenos. Desde este punto de vista, supo desarrollar una nueva arquitectónica metafísica en la que el sujeto (trascendental) jugaba el papel más fundamental, proporcionando las condiciones de posibilidad para la experiencia objetiva misma; es decir, la experiencia sobre los objetos. En su Crítica de la razón pura, pudo explicar cómo la física newtoniana podría entenderse como un conocimiento objetivo sobre los fenómenos observados por sujetos (empíricos). Al comprender los límites de la experiencia humana, la metafísica finalmente seguiría el camino seguro de la ciencia mostrando, al mismo tiempo, cómo el conocimiento (científico) es posible. Desafortunadamente, muy pronto, las formas a priori de la intuición (es decir, el espacio y el tiempo absolutos newtonianos) fueron tomadas como las piedras angulares fundamentales e inamovibles de toda experiencia posible, restringiendo así todo acceso a nuevos fenómenos y convirtiendo a la metafísica kantiana en un nuevo dogma. Ya a mediados del siglo XIX, las grietas en la estructura del edificio kantiano comenzaron a hacerse visibles. Las categorías y formas de intuición planteadas por Kant se habían convertido en las mismas que él se había esforzado por atacar en la metafísica de su tiempo, elementos dogmáticos e indiscutibles del pensamiento. Como señaló van Fraassen [69, p. 2]: łKant expuso las ilusiones de la Razón, la forma en que la razón se sobrepasa en la metafísica tradicional y los límites de lo que se puede lograr dentro de los límites de la razón sola. Pero, por un lado, los argumentos de Kant no fueron perfectos y, por otro, hubo una parte positiva en el proyecto de Kant que, en sus sucesores, comprometió una nueva metafísica. Aproximadamente un siglo después, las rebeliones generalizadas contra la tradición idealista expresaron la queja de que la razón había vuelto a sus preciadas ilusiones, aunque quizás de diferentes manerasž. A mediados del siglo XIX, Ernst Mach Ðotro físico y filósofoÐ produjo entonces la deconstrucción más radical de los principales conceptos de la mecánica clásica Ðque también estaban fundando el esquema kantiano. Mach fue capaz de obtener una nueva comprensión positivista de la física en la que las sensaciones jugarían el papel más fundamental. Sus investigaciones lo llevaron a la conclusión de que la ciencia no es más que el registro sistemático y sinóptico de datos de la experiencia. En su famoso libro, Análisis de Sensaciones, escribió: łLa naturaleza esá formada por los elementos dados por los sentidos. El hombre primitivo primero les extrae ciertos complejos de estos elementos que se presentan con cierta estabilidad y son los más importantes para él. Las primeras y más antiguas palabras son nombres para ‘cosas’. [...] Las sensaciones no son ‘símbolos de cosas’. Por el contrario, la ‘cosa’ es un símbolo mental de un complejo de sensaciones de relativa estabilidad. No las cosas, los cuerpos, sino los colores, los sonidos, las presiones, los tiempos (lo que solemos llamar sensaciones) son los verdaderos elementos del mundož. [57] Mach concluyó que las sensaciones primarias constituyen los bloques de construcción últimos de la ciencia, infiriendo al mismo tiempo que los conceptos científicos solo son admisibles si pueden definirse en términos de sensaciones. En estrecha analogía con las ideas darwinistas, Mach concibió la evolución del conocimiento en las teorías físicas como un proceso de łlucha por la vidaž y łsupervivencia del más aptož. Aunque Mach había sido él mismo un neokantiano, dentro de su nueva concepción positivista de la ciencia, afirmó que deberíamos rechazar todo elemento a priori en la constitución de nuestro conocimiento sobre las cosas. Este movimiento devolvió la experiencia y la observación a su forma ingenua pre-kantiana. Las proposiciones científicas deberían ser empíricamente verificables y la ciencia no sería más que un reflejo conceptual de los hechos Ðproporcionados por las sensaciones. El punto de vista empirista pre-kantiano de Mach le permitió no sólo criticar los conceptos físicos de la mecánica clásica, sino también producir una reformulación completa del significado y aplicabilidad de las teorías físicas. Además, la deconstrucción de Mach de los conceptos a priori (clásicos) de espacio, tiempo, sustancia, causalidad, etc., permitió a la siguiente generación de físicos ÐEinstein, Bohr, Heisenberg, Pauli y muchos otros Ð, para usar esta nueva libertad para comenzar 3 a concebir no solo una nueva experiencia Ðmás allá de las nociones clásicasÐ sino también nuevas teorías físicas. Es bien sabido que las ideas filosóficas de Mach tuvieron una gran influencia en el desarrollo de la relatividad especial y general. Albert Einstein señaló en varias ocasiones las relaciones de sus propias ideas con las de Mach, en quien reconoció una guía. Pero la importancia del pensamiento de Mach no debe subestimarse en relación con el desarrollo de la teoría cuántica. Heisenberg, usó el principio machiano según el cual solo los observables deben ser considerados dentro de una teoría para desarrollar la mecánica matricial Ðescapando desde el principio de la pregunta (clásica) sobre las trayectorias de las partículas. 2 A principios del siglo XX, el principio epistemológico machiano había roto finalmente las cadenas de la física newtoniana clásica y la metafísica de Kant. Se reveló una nueva experiencia cuántica, se había creado una nueva región de pensamiento. Sin embargo, aunque la mecánica matricial proporcionó una base matemática a la nueva teoría cuántica, los físicos acostumbrados a la idea de que las teorías físicas tenían que proporcionar necesariamente una anschaulich (alemán: vívido, comprensible por ejemplo, al transmitir información) consideraron muy problemática la falta de una representación del espacio-tiempo contenido de lo que estaban describiendo. Después de la introducción de la mecánica matricial en 1925 por Heisenberg, Born y Jordan, nació una nueva esperanza de restaurar una imagen clásica de la QM cuando, un año después, Schrödinger introdujo su llamada łmecánica ondulatoriaž. Este nuevo enfoque intentó desarrollar las ideas anteriores de De Broglie sobre las łondas de materiaž, escapando de la abstracción introducida por las matrices y finalmente volviendo a una representación del espacio-tiempo. Schrödinger esperaba que a través de la introducción de su nueva ecuación de onda los discontinuos łsaltos cuánticosž encontrados dentro de los fenómenos cuánticos pronto desaparecerían. Pero contrariamente a sus expectativas, ese mismo año, la interpretación de Born de la función de onda cuántica de Schrödinger en términos de una łdensidad de probabilidadž reintrodujo los łsaltos cuánticosž dentro de su formalismo recién nacido. Born [70, p. 57] argumentó en su artículo que no había una explicación causal con respecto a los łsaltosž entre lo posible (la función de onda cuántica) y los reinos reales (los resultados de la medición): łNo se obtiene respuesta a la pregunta, ’cuál es el estado después de la colisión’ pero solo a la pregunta, ’cuán probable es un resultado específico de la colisión’ ž. Algunos meses más tarde, en Copenhague, después de que Bohr casi había convencido a Schrödinger de que los saltos cuánticos no podían eliminarse de la teoría, se dice que dijo: ł¡Si hubiera sabido que no íbamos a deshacernos de este maldito salto cuántico, nunca me habría involucrado en este negocio!ž La posibilidad introducida por Heisenberg de discutir sólo sobre cantidades observables dentro de la mecánica matricial, sin hacer ninguna referencia a una imagen representacional 2 Como lo notó Arthur Fine [19, pág. 1195]: łEl artículo seminal de Heisenberg de 1925 está precedido por el siguiente resumen, anunciando, en efecto, su postura filosófica: ‘En este artículo se intentará obtener bases para una mecánica teórico-cuántica basada exclusivamente en relaciones entre cantidades observables en principio ’.’ ’ metafísica, estaba claramente basada en el positivismo Machiano. Pero el positivismo no era corriente en ese momento. Desde su origen, la física siempre había intentado representar Physis. Desde Newton, esta representación se había limitado a la discusión sobre las propiedades de los sistemas dentro del espacio-tiempo. Esta representación objetiva estaba a una distancia segura de las observaciones subjetivas de los agentes. Con la QM, siguiendo el positivismo, se introdujo un nuevo lenguaje. Como comentó Bryan Roberts: łLa teoría cuántica ortodoxa ha supuesto durante mucho tiempo que los resultados del experimento deben estar representados por los valores propios (y más generalmente el espectro) de un operador autoadjunto, que siempre son números reales. Un operador interpretado de esta manera se denomina ‘observable’.ž Como señala Roberts, en la primera edición de 1930, Dirac usó el término łobservablesž para referirse a todos los operadores lineales, argumentando que el álgebra de observables para QM implica una extensión del significado de observable para incluir los análogos de funciones complejas de variables dinámicas clásicas. Sin embargo, también se apresuró a agregar que ł[un] observable no es necesariamente capaz de medir directamente mediante una sola observación, sino que es una generalización teórica de tal cantidadž (Dirac 1930, p.2728). Dirac revisó este lenguaje en la segunda edición cinco años después, escribiendo, łes preferible restringir la palabra ’observable’ para referirse a funciones reales de variables dinámicas e introducir una restricción correspondiente en los operadores lineales que representan observablesž 3 4 ( Dirac 1935, p. 29) Concomitante con la creación de la relatividad y la QM, una nueva generación de positivistas como Rudolph Carnap, Otto Neurath y Hans Hahn se congregaron en lo que llamaron el Círculo de Viena. En su famoso e influyente manifiesto [16] escribieron lo siguiente: łEn la ciencia no hay ’profundidades’; hay superficie en todas partes: toda experiencia forma una red compleja, que no siempre puede ser examinada y, a menudo, solo puede captarse en partes. Todo es accesible al hombre; y el hombre es la medida de todas las cosas. Aquí hay una afinidad con los sofistas, no con los platónicos; con los epicúreos, no con los pitagóricos; con todos aquellos que representan el ser terrenal y el aquí y ahoraž. La metafísica se entendía ahora como un discurso dogmático sobre 3 4 La referencia a ‘observables’, que terminó casi reemplazando la noción de ’propiedad’, fue la semilla que muy pronto introduciría enormes dificultades. Max Born continuó este camino cuando interpretó la función de onda cuántica de Schrödinger, Ψ, como una onda de probabilidad exclusivamente relacionada con los resultados de la medición Ðen lugar de un estado de cosas existente. En este sentido, Schrödinger [13, p. 115] escribió a Einstein algunos años más tarde: łMe parece que el concepto de probabilidad se maneja terriblemente mal en estos días. Seguramente la probabilidad tiene como sustancia un enunciado sobre si algo es o no es el casoÐ un enunciado incierto, sin duda. Sin embargo, sólo tiene sentido si uno está realmente convencido de que ‘el algo’ en cuestión definitivamente es o no es el caso. Una afirmación probabilística presupone la realidad completa de su sujetož. La nueva referencia de probabilidad aceptada a las observaciones empíricas, más que a un estado de cosas existente, era solo un reflejo del cambio que tendría lugar en el siglo XX sobre la refundación positivista del propio conocimiento físico. la situación paradojica es que el positivismo no era solo la condicion de posibilidad para el desarrollo de la mc, entonces se convierte en el actor dogmatico mas estricto en el desarrollo de la mc (mas alla de la metafisica newtoniana!!) 4 entidades inobservables. Según ellos, la ciencia debería centrarse en łdeclaraciones tal como las hace la ciencia empírica; su significado puede determinarse mediante análisis lógico o, más precisamente, mediante la reducción a los enunciados más simples sobre lo dado empíricamentež. Este nuevo positivismo sedimentó la comprensión de la observación prekantiana de Mach. A su vez, este punto de vista ingenuo les permitió trazar una distinción principal Ðque guiaría la ciencia del nuevo sigloÐ entre łtérminos empíricosž, lo empíricamente łdadož en las teorías físicas y los łteóricos términosž, su traducción en declaraciones simples. Una consecuencia importante de este punto de vista empirista ingenuo es que los conceptos físicos se convierten sólo en elementos suplementarios, partes de una narrativa que podrían agregarse, o no, a una teoría ya empíricamente adecuada. Cuando un fenómeno físico se entiende como un dado evidente Ðindependiente de conceptos físicos y presuposiciones metafísicas Ð, los términos empíricos configuran un conjunto de datos objetivo que puede relacionarse directamente con un esquema formal. El objetivo aquí no se relaciona con un momento de unidad conceptual Ðcomo en el esquema kantiano Ð sino con algo bastante indefinido como una observación buena u honesta hecha por el sujeto.5 Datos empíricos observables ⟶ El proyecto de articular la relación empírico-formal a través de la distinción entre términos teóricos y términos observacionales nunca cumplió la promesa de justificar su independencia Ðespecialmente con respecto a la definición categórica o metafísica de conceptos. La razón fundamental ya había sido discutida en la Crítica de la razón pura de Kant: la observación de un fenómeno no puede considerarse sin tener en cuenta previamente un esquema categórico-metafísico. La descripción de fenómenos siempre presupone necesariamente Ðimplícita o explícitamenteÐ ciertos principios metafísicos. La ’identidad’ o la ’no contradicción’ no son ’cosas’ que vemos caminando por la calle, sino más bien las mismas ’condiciones de posibilidad’ de la experiencia clásica misma. Nunca observamos estos principios (por ejemplo, causalidad); más bien, los presuponemos para dar sentido a los fenómenos. Esta sistematización categórica, que permite una representación teórico-conceptual, es en sí misma metafísica. Como habría dicho el filósofo de Königsberg, es el marco representacional del sujeto trascendental, articulando categorías y formas de intuición, lo que permite una experiencia objetiva del sujeto empírico. 7 De hecho, este fue según Einstein el logro filosófico realmente significativo de Kant: łDe Hume Kant había aprendido que hay conceptos (como, por ejemplo, el de conexión causal), que juegan un papel dominante en nuestro pensamiento, y que, sin embargo, no se pueden deducir mediante un proceso lógico a partir de lo empíricamente dado (un hecho que varios empiristas reconocen, es cierto, pero que siempre parecen volver a olvidar). £Qué justifica el uso de tales conceptos? Supongamos que hubiera respondido en este sentido: Pensar es necesario para comprender lo dado empíricamente, y los conceptos y ’categorías’ son necesarios como elementos indispensables del pensamientož. [43, p. 678] (enfasis en el original) Términos teóricos (Interpretación complementaria o Narrativa ficticia)6 . Dado que una teoría empíricamente adecuada ya es capaz de predecir las observaciones de las que habla, no parece haber una necesidad esencial de agregar una łhistoriaž o łinterpretaciónž sobre la realidad externa fuera de la observación. El papel de los conceptos se vuelve entonces completamente accesorio para aquellos que necesitan creer en narrativas sobre cómo podría ser el mundo según la teoría. Pero como señaló van Fraassen [68, p. 242]: łIndependientemente de cómo respondamos a estas preguntas, creer que la teoría es verdadera o falsa es algo de otro nivelž. Según el punto de vista empirista, el mundo se describe sin problemas en términos de nuestra sentidož, el acceso a la experiencia y una teoría empírica adecuada pueden explicar perfectamente los experimentos sin necesidad de interpretación. 5 6 Las observaciones empíricas reales se convierten entonces en el fundamento mismo de las teorías físicas. La metafísica, entendida como una representación conceptual sistemática de Physis, queda entonces completamente excluida del principal esquema positivista que intenta dar cuenta de las teorías científicas. Esta idea, como señaló más tarde el mismo Popper [63, págs. 98-99], volvió a los orígenes del empirismo: łEn la época de Berkeley, el Sistema Copernicano del Mundo se había convertido en la Teoría de la gravedad de Newton, y Berkeley vio en él un serio competidor de la religión. Estaba convencido de que la nueva ciencia produciría un declive de la fe y la autoridad religiosas si la interpretación de los łlibrepensadoresž era correcta; porque vieron en su éxito una prueba del poder del intelecto humano, sin ayuda de la revelación divina, para descubrir los secretos de nuestro mundo - la realidad escondida detrás de su apariencia. [...] Esto, pensó Berkeley, era una mala interpretación de la nueva ciencia. Analizó la teoría de Newton con total franqueza y gran perspicacia filosófica; y un estudio crítico de los conceptos de Newton lo convenció de que esta teoría no podía ser otra cosa que una łhipótesis matemáticaž, es decir, un instrumento conveniente para el cálculo y la predicción de fenómenos o apariencias; que no podría tomarse como una verdadera descripción de algo realž Quizás debido al fracaso general del programa [53], es difícil encontrar hoy a alguien dispuesto a llamarse positivista. Sin embargo, independientemente de su fracaso, las ideas básicas presentes en el positivismo temprano han llegado a nuestros días y Ðlo que es más importanteÐ continúan configurando los problemas que discutimos en el presente. Los límites del positivismo en sí son, por supuesto, difíciles de encapsular, pero hay cuatro pilares principales que podrían considerarse que conforman el programa positivista principal. Estos pilares han jugado un papel esencial en la profunda refundación posmoderna de la física en el siglo XX. I. Empirismo ingenuo: la observación es un dato evidente por sí mismo de la experiencia del sentido común. II. La física como economía de la experiencia: las teorías físicas son maquinarias matemáticas (formalismos algorítmicos) que producen predicciones sobre resultados de medición observables. 7 En el contexto de la filosofía analítica , este aspecto metafísico de la observación fue redescubierto por Hanson a mediados del siglo XX [49]. Sin embargo, independientemente de la conclusión profunda, el principal esquema de pensamiento positivista permaneció como punto de vista de análisis, dando también por sentado un punto de vista empirista ingenuo . 5 III. Antimetafísica: la metafísica, entendida como una interpretación o narrativa sobre entidades no observables, no se requiere esencialmente dentro de las teorías empíricamente adecuadas. IV. Justificación intersubjetiva: la comunicación intersubjetiva de datos observables teóricamente predichos entre los miembros de una comunidad científica permite considerar una teoría como objetiva. Todos los ismos en la ciencia implican una praxis específica definida por el campo de sus problemas. Los problemas científicos no son independientes de la comprensión de lo que realmente trata la empresa científica. En este sentido, la influencia de los pilares mencionados Ðindependientemente del hecho de que el positivismo se ha convertido en un término bastante impopularÐ continúan desempeñando todavía hoy un papel central dentro de las discusiones y debates que conforman la literatura física y filosófica especializada sobre QM. Es importante darse cuenta de que para ser parte de un programa, realmente no importa si realmente cree en sus piedras angulares; lo que importa es lo que haces. Si sigue un programa, Ð independientemente de sus creencias personales Ð debe abordar sus problemas y discutir lo que es importante para el programa. En este sentido, uno de los principales problemas introducidos por el positivismo dentro de la teoría de los cuantos ha sido el famoso problema de la medición. III. EL ORIGEN POSITIVISTA DEL PROBLEMA DE LA MEDICIÓN CUÁNTICA Como discutimos anteriormente, las ideas positivistas fueron profundamente influyentes para la creación y desarrollo de QM. En 1925, Werner Heisenberg finalmente pudo encontrar la clave para desarrollar el formalismo matemático cerrado de la mecánica matricial a través del punto de vista positivista machista según el cual solo las cantidades observables deben considerarse dentro de una teoría. El positivismo le permitió abandonar el enfoque en las trayectorias clásicas de las partículas y replantear el problema desde un ángulo completamente diferente. Un año más tarde, siguiendo el trabajo de Louis de Broglie sobre ondas de materia, Erwin Schrödinger propuso una ecuación de onda que introdujo la famosa función de onda cuántica, Ψ. Independientemente de las expectativas iniciales para restaurar la representación clásica del espacio-tiempo, pronto se dio cuenta de que la ecuación estaba escrita en espacio de configuración , lo que excluía su comprensión clásica en términos de una onda tridimensional del espacio-tiempo. Ese mismo año, Max Born presentó su interpretación probabilística de Ψ, que solo hacía referencia a la predicción de clics en detectores como consecuencia de partículas elementales. Esta interpretación Ðque Einstein rechazó enérgicamenteÐ, también hizo un uso implícito del Zeitgeist positivista según el cual las teorías, en lugar de describir un estado de cosas real, tenían que entenderse como łherramientasž para predecir observaciones. Como lo señalan Osnaghi et al. en [61]: łDurante las décadas de 1920 y 1930, las ideas que debían identificarse con la ‘visión ortodoxa’ de la mecánica cuántica se hizo bastante popular. El sabor positivista del enfoque desarrollado por Heisenberg, Jordan, Born y Pauli no solo estaba en sintonía con el clima cultural de la Europa continental entre las dos guerras, sino que también era adecuado para hacer frente al cambio de paradigma que los fenómenos atómicos parecían exigirž. Independientemente del hecho de que QM no tenía una referencia representativa clara, en este contexto Ðsiguiendo la comprensión positivista de las teorías físicasÐ , el enfoque se apuntó a la necesidad de asegurar la observabilidad. Después de los desarrollos teóricos de Heisenberg y Schrödinger, Paul Dirac, un joven matemático inglés, intentó proporcionar una presentación matemática axiomática sólida de la nueva teoría. En 1930 presentó su libro, Los principios de la mecánica cuántica, de donde Desde una perspectiva positivista explícita, enfatizó que es łimportante recordar que la ciencia se ocupa solo de las cosas observables y que podemos observar un objeto solo dejándolo interactuar con alguna influencia externa. Por lo tanto, un acto de observación está necesariamente acompañado de alguna perturbación del objeto observado.ž Siguiendo las enseñanzas de Bohr, también comentó que [41, págs. 3-4]: łtenemos que asumir que hay un límite para la finitud de nuestros poderes de observación y la pequeñez de la perturbación acompañante Ðun límite que es inherente a la naturaleza de las cosas y que nunca puede ser superado por una técnica mejorada o una mayor habilidad por parte del observadorž; Dirac fue quizás el primero en darse cuenta de la importancia del principio de superposición que implicaba la existencia de extrañas superposiciones cuánticas. Dirac se dio cuenta de que esto suponía un serio obstáculo para su lectura positivista. El experimento simplemente no proporcionó acceso a los muchos estados superpuestos, sino solo a un resultado único. Para cerrar esta brecha, haciendo uso de un ejemplo de fotones polarizados, Dirac introdujo por primera vez el ahora famoso łcolapsož de la función de onda cuántica: łCuando hacemos que el fotón se encuentre con un cristal de turmalina, lo estamos sometiendo a una observación. Estamos observando un marchitamiento polarizado paralelo o perpendicular al eje óptico. El efecto de hacer esta observación es forzar al fotón completamente al estado de paralelo o completamente al estado de polarización perpendicular. Tiene que dar un salto repentino de estar parcialmente en cada uno de estos dos estados a estar totalmente en uno u otro de ellos. No se puede predecir cuál de los dos estados saltará, sino que se rige únicamente por las leyes de probabilidadž. [41, p. 7] Aunque la explicación no logró proporcionar una łimagenž consistente de lo que estaba sucediendo, Dirac recordó a sus lectores que łel objetivo principal de la ciencia física no es la provisión de imágenes, sino la formulación de leyes que gobiernan los fenómenos y la aplicación de estas leyes al descubrimiento de los fenómenos. Si existe una imagen, tanto mejor; pero si una imagen existe o no es una cuestión de importancia secundariaž. Una teoría empíricamente adecuada podría poseer una ’interpretación’, pero esto no es esencial, el esquema solo łse convierte en una teoría física precisa cuando todos los axiomas y reglas de manipulación que gobiernan las cantidades matemáticas y cuando además se establecen ciertas leyes que conectan los hechos físicos con el formalismo matemáticož. 6 Dos años más tarde, en 1932, un matemático húngaro llamado John von Neumann publicó su famoso Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik donde intentó proporcionar una formulación matemática aún más rigurosa de QM. 8 En este caso, la necesidad de una axiomatización de la teoría podría estar fácilmente relacionada con la comprensión empirista de von Neumann del método de las ciencias físicas ( consulte también [15]). łPara empezar, debemos enfatizar una declaración que estoy seguro de que ha escuchado antes, pero que debe repetirse una y otra vez. Es que las ciencias no intentan explicar, casi nunca intentan interpretar, principalmente hacen modelos. Por modelo se entiende una construcción matemática que, con la adición de algunas interpretaciones verbales, describe fenómenos observados. La justificación de tal construcción matemática es única y precisamente que se espera que funcione Ðpara describir correctamente fenómenos de un área razonablemente ampliaž. [64, p. 9] Este punto de vista empirista asumido tanto por Dirac como por von Neumann parecía confrontar la existencia de superposiciones en QM que no parecían describir lo que realmente se estaba observando. Pero después de que Dirac introdujera el łcolapsož, von Neumann [66, p. 214] estaba listo para transformarlo en un postulado de la teoría misma: łPor lo tanto, si el sistema se encuentra inicialmente en un estado en el que los valores de  no se pueden predecir con certeza, entonces este estado se transforma mediante una medición 𝑀 de  en otro estado: es decir, en uno en el que el valor de  se determina de forma única. Además, el nuevo estado, en el que 𝑀 coloca el sistema, depende no solo de la disposición de 𝑀, sino también del resultado de 𝑀 (que no se pudo predecir causalmente en el estado original) Ðporque el valor de  en el nuevo estado debe ser realmente igual a este 𝑀-resultadož. El postulado de proyección aseguró la observación de clics en detectores y puntos en placas fotográficas, pero esta adición vino con un gran costo. Como un caballo de Troya, el postulado acogió a un invitado no deseado. Aparte de la evolución determinista unitaria guiada por la ecuación de movimiento de Schrödinger, aplicable cuando no observamos lo que está sucediendo, ahora había una nueva evolución indeterminista no unitaria que se producía cada vez que medíamos (u observamos) un cuanto La medición en QM parecía ser responsable 8 Von Neumann fue fuertemente influenciado por Hilbert con respecto a la axiomatización programa. En un artículo conjunto de Hilbert, Nordheim y von Neumann de 1926 (traducido por Redei y Stöltzner) afirman: łEn física, el procedimiento axiomático aludido anteriormente no se sigue de cerca, sin embargo; aquí y por regla general el camino Para establecer una nueva teoría es lo siguiente: uno suele conjeturar la maquinaria analítica antes de haber establecido un sistema completo de axiomas, y luego uno llega a establecer las relaciones físicas básicas sólo a través de la interpretación del formalismo. Comprender tal teoría si estas dos cosas, el formalismo y su interpretación física, no se mantienen claramente separados. Esta separación debe realizarse aquí con la mayor claridad posible aunque, en correspondencia con el estado actual de la teoría, no queremos establecer todavía una axiomática completa. Sin embargo, lo que está determinado de forma única es la maquinaria analítica que Ðcomo entidad puramente matemáticaÐ no se puede modificar. Lo que se puede modificar Ðy es probable que se modifique en El futuroÐ es la interpretación física, que contiene cierta libertad y arbitrariedad.ž de producir un proceso físico real que no estaba representado por la teoría. Sin embargo, desde un punto de vista positivista que abrazó la idea sofística de que el hombre es la medida de todas las cosas, estas ideas no parecían tan extrañas después de todo. Este nuevo łsalto cuánticož, diferente a los popularizados por Bohr,9 Estaba entre la formulación matemática y las observaciones hic et nunc realizadas por temas. La necesidad de introducir un agente capaz de observar implicó la ruptura de la posibilidad de una representación teórica objetiva (independiente del sujeto). Sin ningún éxito en la comunidad de la física, Einstein y Schrödinger alzarían su voz contra esta evolución insatisfactoria de la teoría comandada por lo que podría verse como una alianza silenciosa entre Bohr y los positivistas. Como Einstein [61, p. 7] mencionaría a Everett algunos años más tarde, que łno podía creer que un ratón pudiera provocar cambios drásticos en el universo simplemente con mirarlož. También Schrödinger criticó explícitamente, no solo el colapso, sino también la subjetividad explícita involucrada en el proceso: łPero aparte de las bromas, no perderé el tiempo ridiculizando trivialmente la actitud de que el vector de estado (o función de onda) sufre un cambio abrupto, cuando ’Yo’ elijo inspeccionar una cinta de registro. (Otra persona no lo inspecciona, por lo que para él no se produce ningún cambio.) La escuela ortodoxa rechaza esas sonrisas insultantes llamándonos al orden: £nos percataríamos al fin del hecho de que según ellos la función de onda no indica la estado del objeto físico pero su relación con el sujeto; esta relación depende del conocimiento que haya adquirido el sujeto, que puede diferir para diferentes sujetos, y también debe hacerlo la función de ondaž. [61, p. 9] Desafortunadamente, dado que el Zeitgeist positivista ya había captado la comprensión de las teorías físicas, y las observaciones críticas de Einstein y Schrödinger no fueron consideradas seriamente. La lectura ortodoxa de los libros de texto se convirtió en la siguiente: los estados cuánticos se comportan de una manera determinista cuando no hay medición, pero también hay una evolución indeterminista que tiene lugar cada vez que intentamos observar lo que realmente está sucediendo. Como lo notó Dennis Dieks [38, p. 120]: łLos colapsos constituyen un proceso de evolución que entra en conflicto con la evolución gobernada por la ecuación de Schrödinger. Y esto plantea la pregunta de cuándo exactamente durante el proceso de medición podría producirse tal colapso o, en otras palabras, cuándo se suspende la ecuación de Schrödinger. Esta pregunta se ha vuelto muy urgente en las últimas dos décadas, durante los cuales experimentos sofisticados han demostrado claramente que en los procesos de interacción en las escalas submicroscópicas, microscópicas y mesoscópicas 9 Sin embargo, es importante señalar que los saltos discutidos por Bohr tuvieron lugar dentro de la representación atómica. Los electrones saltaron de una órbita a la siguiente sin una explicación clara. Así, mientras que los saltos de Bohr hacían referencia a un límite de la representación dentro de la teoría, los saltos de Dirac hacían referencia al cambio de la representación matemática de superposiciones al ámbito empírico de observación. 7 nunca se encuentran colapsosž. En las últimas décadas, la investigación experimental parece confirmar que no hay nada como un łcolapso realž ’que tienen lugar cuando se realizan las mediciones. En un artículo más reciente, Dieks [40] reconoce el hecho de que: łLa evidencia contra los colapsos aún no ha afectado a la tradición de los libros de texto, que no ha cuestionado el estado de los colapsos como un mecanismo de evolución junto con la dinámica unitaria de Schrödinger.ž Para desenredar el desorden creado por la aplicación de los pilares positivistas a la QM, sería prudente volver a la comprensión realista representacional de la física y, en particular, a los escritos sobre estos temas de Einstein, Heisenberg y Pauli. IV. REALISMO EN FÍSICA: REPRESENTACIÓN TEÓRICA Y EXPERIENCIA El origen de la física está intrínsecamente relacionado con el intento de la antigua Grecia de estudiar y comprender, en términos teóricos, lo que los físicos y filósofos llamaron física Ðtraducido posteriormente como realidad o naturaleza. La física comienza presuponiendo la existencia de la física, no sólo como fundamento de la existencia misma, sino también como momento de unidad dentro del pensamiento. Este es el pilar fundamental del pensamiento físico (o realista). Las teorías físicas siempre han intentado proporcionar una representación de la realidad (o física). Teoría Física, Representación formal-conceptual. ⟶ Realismo: El supuesto de trabajo de que existe una relación entre teoría y física y que es posible desarrollar representaciones teóricas que son independientes de los sujetos o de cualquier perspectiva preferida. La representación no es sólo matemática o formal, también es conceptual o metafísica. Y esto marca el segundo punto de distinción entre realismo y antirrealismo, a saber, el significado y el papel que juega la metafísica Ðque no es el presentado por los positivistas.11 Mientras que para los antirrealistas la metafísica es un mero discurso o historia sobre el reino no observable, una narrativa que podría agregarse a una teoría empíricamente adecuada; para los realistas, la metafísica es la creación sistemática de una red relacional de conceptos que constituyen la condición de posibilidad del pensamiento y la experiencia mismos. Como lo comentó Einstein: Física, Naturaleza, Realidad. La física y el realismo van de la mano, simplemente porque los físicos están interesados principalmente en la realidad, que es solo una traducción de física [17]. Uno de los principales presupuestos del realismo físico es que la física no es caótica, tiene un orden interno, un logos. Y las teorías son capaces Ðde alguna maneraÐ de expresar los logos de física, lo que hace posible el verdadero conocimiento científico. La física y el realismo toman como punto de vista básico que existe una relación entre teoría y realidad. Pero esto no implica la generalizada afirmación ingenua (pre-kantiana) según la cual la relación entre teoría y realidad debe considerarse como una relación de correspondencia uno a uno. 10 Por supuesto, uno puede pensar en muchas relaciones diferentes más interesantes entre teoría y física [22, 23]. Pero la caracterización del realismo no termina aquí, continúa con un relato particular de la relación entre representación teórica y experiencia. Para los realistas Ðcontrariamente a los antirrealistasÐ la representación teórica es siempre lo primero, la experiencia es necesariamente lo segundo. La experiencia se deriva de la representación teórica misma que está conformada por un marco formal-conceptual interrelacionado. Como Einstein le diría a un muy joven Heisenberg: 10 łEs solo la teoría la que decide lo que se puede observarž. La representación teórica es lo primero, la experiencia y la percepción son necesariamente lo segundo. Esto marca el punto central del desacuerdo entre el empirismo Ða partir del cual se desarrollaron el positivismo, el instrumentalismo e incluso el realismo científicoÐ y el realismo. Según este último, voluntariamente o no, los físicos, estamos produciendo siempre nuestra praxis dentro de una representación específica. Y a este respecto, no existen las realidades internas y externas. El análisis físico toma siempre como punto de vista la representación teórica de un estado de cosas. No hay nada łfueraž de las puertas de la representación. Esta idea, según la cual la teoría que describe la realidad tal como es sólo puede sustentarse en formas extremadamente ingenuas de realismo como el realismo científico; una formulación creada por empiristas mucho más cercana a los pilares positivistas que a la praxis de la ciencia o del realismo. łNo me gusta la actitud positivista básica, que desde mi punto de vista es insostenible, y que me parece que llega a lo mismo que el principio de Berkeley, esse est percipi. El ńserż es siempre algo que construimos mentalmente, es decir, algo que postulamos libremente (en el sentido lógico). La justificación de tales construcciones no radica en su derivación de lo que dan los sentidos. Este tipo de derivación (en el sentido de deducibilidad lógica) no se encuentra en ninguna parte, ni siquiera en el dominio del pensamiento precientífico. La justificación de los constructos, que representan la ’realidad’ para nosotros, radica únicamente en su cualidad de hacer inteligible lo que se da sensorialmentež. [43, p. 669] Es sólo a través de tales generalizaciones que el pensamiento se vuelve posible, que incluso podemos pensar e imaginar una experiencia que nunca fue realmente observada. Como Heisenberg [52, p. 264] señaló: łLa historia de la física no es solo una secuencia de descubrimientos y observaciones experimentales, seguidas de su descripción matemática; también es una historia de conceptos. Para la comprensión de los fenómenos, la primera condición es la introducción de conceptos adecuados. Solo con la ayuda de conceptos correctos podemos saber realmente lo que se ha observadož. Pero esta distinción con respecto al significado de la metafísica es también una distinción con respecto al significado y el papel que juegan 11 Para una discusión detallada del papel ortodoxo que juega la metafísica en la filosofía de la física nos referimos a [3]. 8 los conceptos. Mientras que para los antirrealistas los conceptos se refieren a cosas en el mundo, en el caso del realismo los conceptos siempre están relacionados con otros conceptos. Los conceptos son intrínsecamente relacionales. Los conceptos no pueden existir solos. Un concepto es siempre parte de una red conceptual, un todo en el que cada elemento es apoyado por su vecino Ðy viceversa. Como lo señaló Heisenberg [50, p. 94]: łla conexión entre los diferentes conceptos en el sistema es tan estrecha que uno generalmente no podría cambiar ninguno de los conceptos sin destruir todo el sistemaž. Por ejemplo, la noción de ’objeto’ (p. Ej. , una ’mesa’) implica una arquitectura sistemática sustentada por principios lógicos y metafísicos específicos, a saber, los principios de existencia, no contradicción e identidad. Si omite alguno de estos conceptos, la noción pierde inmediatamente todo su significado. Pero la noción de objeto solo tiene significado cuando también está relacionada con otras nociones Ðcomo, por ejemplo, la noción de espacio, la noción de tiempo, etc. Todas se conectan de tal manera que podemos pensar Ðen un manera específicaÐ sobre la realidad física. Esta es la razón por la que el descubrimiento de un nuevo campo de experiencia implica siempre la creación de nuevos marcos conceptuales y formalismos matemáticos. Como explica Heisenberg [11] : łla transición en la ciencia de campos de experiencia previamente investigados a otros nuevos nunca consistirá simplemente en la aplicación de leyes ya conocidas a estos nuevos campos. Al contrario, un campo de experiencia realmente nuevo conducirá siempre a la cristalización de un nuevo sistema de conceptos y leyes científicosž. En física, las representaciones teóricas no son solo metafísicas o conceptuales, también son formales o matemáticas. Solo en conjunto, una teoría es capaz de producir una representación y comprensión cualitativa y cuantitativa de la experiencia. Mientras que la parte conceptual proporciona un tipo de comprensión cualitativa, la parte formal proporciona una comprensión cuantitativa. Para conformar un todo, ambas partes deben estar vinculadas de manera estructural. Los conceptos metafísicos deben estar relacionados de manera consistente y sistemática con las nociones matemáticas Ðy viceversa. Es esta relación la que proporciona el eslabón perdido entre las matemáticas y la metafísica. Una vez más, la noción de ’objeto’ proporciona un muy buen ejemplo de tal relación intrínseca, ya que los principios de existencia, no contradicción e identidad juegan no sólo un papel metafísico, sino también lógico. De hecho, determinan la lógica clásica (aristotélica) en sí misma, que a su vez, también está relacionada con un formalismo matemático específico que es consistente con estos principios (para una discusión detallada, ver [27, 28]). Otro punto esencial de las representaciones teóricas físicas es la construcción de un esquema en el que su referencia se vuelve completamente independiente de los puntos de vista particulares adoptados por sujetos (empíricos). Los agentes y sus observaciones no pueden desempeñar un papel esencial dentro de la representación física de un estado de cosas. Como Einstein [34, p. 175] señaló: ł[...] el propósito de la física teórica es lograr la comprensión de la realidad física que existe independientemente del observador, y para la cual la distinción entre ’observable directo’ y ’no directamente observable ’no tiene significado ontológico’ ’. Mientras que el aspecto formal que permite separar la representación teórica de los sujetos (empíricos) se proporciona a través de la invariancia del formalismo matemático, el componente conceptual está articulado por la noción kantiana de objetividad. Las nociones de invariancia y objetividad están intrínsecamente relacionadas; uno es la contraparte del otro (consulte para obtener un análisis detallado [29]). Estas dos definiciones, combinadas, permiten que la física represente las cosas como un momento de unidad independientemente de los sujetos y sus observaciones particulares. La física no niega la existencia de sujetos (empíricos), simplemente los considera dentro de la Naturaleza. La empresa científica considera temas, ni más ni menos, sino tan importantes como cualquier otro existente. Esto marca un tercer punto de desacuerdo entre realistas y antirrealistas. Mientras que para los realistas el análisis científico comienza siempre desde un punto de vista teórico, desde la perspectiva física; para los antirrealistas, asumiendo la perspectiva relativa de un sujeto individual, el análisis parte de la observación y la percepción del sentido común. Mientras que este último sostiene que la observación de sujetos (o agentes) proporciona los elementos básicos a partir de los cuales se construyen las teorías, los realistas afirman que la comprensión sistemática de la experiencia solo puede producirse mediante la creación de un marco teórico general (matemático y metafísico). Una vez más, como deja claro Heisenberg: łEntender ’probablemente no signifique nada más que tener las ideas y los conceptos necesarios para reconocer que una gran cantidad de fenómenos diferentes son parte de un todo coherente. Nuestra mente se vuelve menos perpleja una vez que hemos reconocido que una situación especial, aparentemente confusa, es simplemente un caso especial de algo más amplio, que como resultado se puede formular de manera mucho más simple. La reducción de una colorida variedad de fenómenos a un principio general y simple, o, como habrían dicho los griegos, la reducción de los muchos al uno, es precisamente lo que entendemos por comprensión. La capacidad de predecir es a menudo consecuencia de la comprensión, de tener los conceptos correctos, pero no es idéntica a la ’comprensiónž’. [51, p. 63] Sin embargo, el punto de desacuerdo más importante entre realistas y antirrealistas está marcado por los diferentes tipos de problemas Ðbasados en pilares esencialmente diferentesÐ que ambos abordan en cada caso. Lo que es importante para el realista no es importante para el antirrealista y viceversa. En el contexto de QM, como hemos comentado en [23, 25] , estos problemas son simplemente ortogonales. Por un lado, el antirrealista, asumiendo que las observaciones en el laboratorio son łno problemáticasž, todavía tiene que confrontar el hecho de que la representación y la interpretación parecen jugar un papel esencial para conectar las observaciones empíricas con el formalismo matemático. Por otro lado, el realista, que tiene un formalismo matemático que es capaz de realizar predicciones operativas, aún debe producir una representación conceptual (independiente del sujeto) que esté estructuralmente conectada con el formalismo y también sea capaz de proporcionar un contenido anschaulich (intuitivo). a la teoría. Este problema realista es extremadamente difícil de resolver en QM debido a la extrema desviación que la teoría de los cuantos parece implicar con respecto a nuestra repre- 9 sentación metafísica (clásica) de la realidad (clásica) en términos de objetos que se mueven en el espacio-tiempo. Como Heisenberg [50, p. 3], señaló: łel cambio en el concepto de realidad que se manifiesta en la teoría cuántica no es simplemente una continuación del pasado; parece ser una verdadera ruptura en la estructura de la ciencia modernaž. Así, mientras el anti-realista intenta construir un puente entre el formalismo cuántico y nuestra imagen clásica o manifiesta del mundo de łsentido comúnž, el realista se enfrenta a la necesidad de crear un nuevo esquema conceptual no clásico que pueda estar estructuralmente vinculado al formalismo matemático de la teoría. Estos diferentes problemas están intrínsecamente relacionados con dos entendimientos muy diferentes de la física, ya sea como proporcionando representaciones teóricas (formales-conceptuales) de la realidad, o como un algoritmo matemático capaz de predecir las observaciones de los agentes. Tim Maudlin [58, p. xii] ha argumentado recientemente que łlas teorías físicas no son ni realistas ni antirrealistas [...] Es la actitud de una persona hacia una teoría física que es realista o antirrealistaž. Ciertamente no estamos de acuerdo con esta afirmación. Los elementos, la estructura y el esquema general de las teorías realistas y antirrealistas son esencialmente diferentes. Como hemos argumentado anteriormente, mientras que una teoría antirrealista es un formalismo matemático basado en observaciones, una teoría realista está constituida por la relación arraigada entre un marco conceptual, un formalismo matemático y un campo de experiencia de pensamiento. A diferencia del antirrealista, un algoritmo operativo capaz de realizar predicciones Ðcomo QMÐ sin un marco conceptual coherente no puede considerarse todavía una teoría cerrada. Todavía requiere una representación conceptual consistente que proporcione un acceso intuitivo (anschaulicht) a la experiencia de la que habla. Según Maudlin: łEl realista científico sostiene que, al menos en algunos casos, tenemos buenas razones probatorias para aceptar teorías o afirmaciones teóricas como verdaderas, o aproximadamente verdaderas, o en el camino hacia la verdad. El científico antirrealista lo niega. Estas actitudes vienen en grados: puedes ser un realista científico leve, medio o fuerte y, de manera similar, un antirrealista científico leve, medio o fuertež. Como muchas caracterizaciones posmodernas contemporáneas del realismo, Maudlin termina equiparando el realismo con la creencia ingenua de un agente. Frente a esta definición, el realismo debe entenderse como un presupuesto de trabajo en el que la producción de representaciones objetivas (independientes del sujeto) es siempre un objetivo principal a alcanzar. Ser realista no se define por una creencia personal, es más bien una cuestión que se refiere a la elección de los problemas que alguien elige afrontar. En este sentido, ser realista es, por así decirlo, una cuestión de praxis. Realismo: Quienes asumen una praxis según la cual existe una relación entre teoría y física. Aquellos que se involucran y trabajan en problemas realistas como la producción de representaciones teóricas (independientes del sujeto). En resumen, mientras que el realismo implica una perspectiva desde la propia física, el antirrealista siempre asume una perspectiva relativa a un sujeto. El realismo y el antirrealismo también implican pilares diferentes de los que surgen en cada caso dos campos de problemas completamente diferentes. Es- ta distinción implica una praxis diferente. Para saber si es realista, simplemente tiene que averiguar Ðindependientemente de sus creencias personales que pueda profesar en público,Ð que son los pilares que sustentan los problemas en los que está trabajando. Wolfgang Pauli, argumentó al respecto que el principal problema al que se enfrentan los realistas podría implicar una gran revolución en nuestra forma de pensar: łCuando el lego dice ’realidad’, por lo general piensa que está hablando de algo que es evidentemente conocido; mientras que me parece ser específicamente el más importante y extremadamente difícil tarea de nuestro tiempo para trabajar en la elaboración de una nueva idea de la realidadž. [56, p. 193] V. MEDICIÓN: DESDE LA EXPERIENCIA TEÓRICA A LA OBSERVACIÓN REAL Exponiendo el hecho de que las teorías no hacen referencia exclusiva a las observaciones, el análisis teórico escapa al punto de vista empirista desde el principio. Un muy buen ejemplo de esto lo proporciona el teorema de KochenSpecker, que establece Ðtomando como punto de vista el formalismo matemático ortodoxo de QMÐ que los operadores de proyección no pueden estar relacionados con una Valoración binaria global [30]. Este resultado formal tiene una profunda consecuencia a nivel conceptual, es decir, presenta un límite a la posibilidad de interpretar los operadores de proyección en términos de propiedades definidas valoradas. El teorema va explícitamente más allá de las posibilidades mismas de medición y observación, ya que analiza una situación que Ðsi se acepta el formalismo ortodoxoÐ no puede Ðpor definiciónÐ ser objeto de medición (ver un análisis detallado [26]). Esto, por supuesto, no significa que para los físicos (o realistas) las mediciones no sean importantes. Por el contrario, las mediciones son una forma esencial de comprobar si una teoría es capaz de expresar un aspecto de la realidad (o no). En algún momento, la experiencia de pensamiento creada por una teoría en términos de una red de conceptos y un formalismo matemático necesita ser probada a través de mediciones en el laboratorio. Como destaca Einstein [34, p. 175], aunque la observabilidad no juega un papel dentro de la teoría en sí, łel único factor decisivo para la pregunta de si aceptar o no una teoría física en particular es su éxito empíricož. La medición es una forma de conectar la experiencia teórica con la observación hic et nunc, proporciona el vínculo entre una representación teórica objetiva y la observabilidad empírica subjetiva. Dada una representación teórica de un estado de cosas, podemos imaginar las posibles experiencias contenidas dentro de la teoría. Y este pensamiento no está restringido por nuestras capacidades técnicas o instrumentales ni por nuestras observaciones previas, solo está restringido por nuestros esquemas de pensamiento teóricos (matemáticos y conceptuales). Este es el verdadero poder de la física. No solo la posibilidad de escapar del aquí y ahora creando una experiencia de pensamiento sin la necesidad de producirla realmente en el laboratorio, sino también de escapar de las limitaciones técnicas contemporáneas de nuestro tiempo y avanzar a través del pensamiento y la representación en nuestra comprensión y posibilidades de futuros desarrollos. Son los Ge- 10 dankenexperiments los que muestran explícitamente que, en física, la experiencia teórica viene siempre antes que la medición y la observabilidad reales. De hecho, esto es exactamente lo que hicieron en 1935 tanto Einstein como Schödinger en su famoso EPR y ’cat’ Gedankenexperiments donde, más allá de las restricciones técnicas de su época, discutieron las consecuencias experimentales y representativas de la teoría de los cuantos. Se necesitaron medio siglo Ðen parte debido a la falta de voluntad de los positivistas, Bohrian y más tarde de los instrumentistasÐ para investigar realmente la existencia de superposiciones cuánticas y entrelazamiento; dos de las principales nociones que hicieron posible la tecnología actual revolución del procesamiento de la información cuántica.12 La experiencia teórica necesita entrar en contacto con la observación subjetiva. Mientras que el campo de la experiencia del pensamiento está estrictamente limitado por la teoría misma, la observación es una acción consciente puramente subjetiva que no puede representarse teóricamente. Es la medida la que se sitúa justo en el medio entre la representación teórica de la experiencia física y la observación empírica subjetiva hic et nunc. Las mediciones, al menos para el realista, son acciones conscientes realizadas por sujetos humanos que son capaces de seleccionar, reproducir y comprender un tipo específico de fenómeno. Este es, por supuesto, un proceso muy complicado creado por humanos que interrelaciona conocimientos prácticos, técnicos y teóricos. Cualquiera que intente realizar una medición debe poder pensar en un problema específico, también debe ser capaz de construir un arreglo de medición, debe ser capaz de analizar lo que podría estar sucediendo dentro del proceso y, finalmente, debe estar calificado para observar, interpretar y comprender el fenómeno que realmente tiene lugar, hic et nunc, cuando se realiza la medición. Todos estos requisitos implican capacidades humanas y, en particular, conciencia. La tabla que respalda la configuración de medición no comprende qué proceso complicado está teniendo lugar encima de sí mismo. Las mesas y sillas no pueden construir una configuración de medición. La silla que está justo al lado de la mesa no puede observar un resultado de medición y la luz que ingresa al laboratorio a través de la ventana no puede interpretar lo que está sucediendo. Solo un sujeto (o agente) consciente (empírico) es capaz de realizar una medición. Y estas acciones no tienen nada que ver con el łsentido comúnž. La medición es una actividad técnicoteórica controlada. En este punto se vuelve de suma importancia distinguir claramente entre la representación teórica de las interacciones de ’sistemas’ que ya son parte de una imagen conceptual y 12 Como señaló Jeffrey Bub [14], ł[...] no fue hasta la década de 1980 que los físicos, informáticos y criptógrafos comenzaron a considerar las correlaciones no locales de los elementos cuánticos entrelazados afirma como un nuevo tipo de recurso no clásico que podría explotarse, en lugar de una vergüenza que debe explicarsež. La razón detrás de este cambio de actitud hacia el enredo es interesante. Como sigue explicando Bub: łLa mayoría de los físicos atribuyeron las características desconcertantes de los estados cuánticos entrelazados a la visión inapropiada de la teoría física del ’observador desapegado’ de Einstein, y consideraron que la respuesta de Bohr al argumento EPR (Bohr, 1935) reivindicaba la interpretación de Copenhague. Esto fue lamentable, porque el estudio del entrelazamiento fue ignorado durante treinta años hasta que John Bell reconsideró el argumento de EPR (Bell, 1964).ž. la observación empírica que requiere un agente consciente capaz de comprender la teoría e interpretar su observación como un medición. 13 Experiencia teórica: El proceso de interacción y evolución de un estado de cosas representado en términos teóricos a través de la conjunción consistente de marcos conceptuales y matemáticos. Observación empírica por sujetos (o agentes): El aquí y ahora acto consciente de observación de un sujeto (o agente). La teoría del electromagnetismo comprendida a través de las ecuaciones de Maxwell y los conceptos de carga, campo, electricidad, magnetismo, etc., solo se puede aprender en un aula. Como estudiante de física, uno no anda buscando campos sin comprender antes qué significa realmente la noción de campo; cómo se relaciona con otros conceptos de la teoría o cómo calcular matemáticamente la evolución de un estado de cosas específico. La comprensión de las nociones físicas es siempre relacional, en el sentido de que una noción siempre se refiere a otras otras nociones, como una red en la que cada nodo es apoyado por su vecino. Solo una vez que comprenda la teoría del electromagnetismo en su conjunto, tiene sentido ir al laboratorio e intentar medir un campo electromagnético. La observación de un campo solo puede discutirse como una interacción compleja entre el conocimiento teórico Ðconstituido por ecuaciones y conceptos matemáticosÐ y lo que realmente sucede hic et nunc. Las teorías no vienen con un manual del usuario que explique cómo medir las cosas de las que habla la teoría. La física simplemente no funciona así. Las teorías no comienzan con observaciones, terminan con observaciones como corroboraciones de una representación teórica. Solo una vez que tenga una teoría podrá comprender lo que se observa. Las mediciones teóricas solo pueden ser realizadas por sujetos (o agentes) que comprendan la teoría y los dispositivos técnicos utilizados en el laboratorio para reproducir hic et nunc una experiencia teórica ya representada. Una medición física implica, por tanto, el equilibrio más difícil entre teoría y observación. La experiencia teórica requiere marcos conceptuales y matemáticos, pero las teorías no son nada sin un contacto adecuado con la observación empírica. De esto se trata la medición física (o teórica). Medición física (o teórica): El punto de contacto entre la representación teórica objetiva de una situación específica y el acto consciente de observación hic et nunc realizado por un sujeto (o agente) que conoce la teoría e interpreta tanto el experimento como los fenómenos en consecuencia. En este punto también es importante distinguir claramente entre una medición teórica y un procedimiento operativo que también puede terminar en la predicción de una observación. Al igual que las teorías, algunos modelos matemáticos también son capaces de predecir observaciones específicas. Sin embargo, en el caso de los modelos, en general, no existe una unidad conceptual-formal y, en consecuencia, no hay consistencia lograda por la representación. Un muy buen ejemplo de esto es el modelo cuántico del átomo de Bohr, que es un 13 Es importante no confundir un sujeto consciente con un sistema descrito por una teoría. 11 conjunto de reglas łmágicasž que permiten calcular las líneas espectrales del átomo de helio. El propio Bohr aceptó en muchas discusiones con Heisenberg, Pauli e incluso Schrödinger que su modelo no era una teoría; no solo era inconsistente, simplemente no proporcionaba una representación sostenible de cómo pensar sobre el átomo. Fueron todos estos problemas reconocidos que llevaron a los esfuerzos de la época a desarrollar una teoría con un formalismo matemático cerrado que permitiera explicar y comprender los fenómenos observados. Una observación operacional no está vinculada a una representación conceptual formal consistente. A diferencia de las teorías físicas que describen ‘estados de asuntos ’a través de momentos formales y conceptuales de unidad proporcionados en términos invariantes y objetivos, los modelos algorítmicos solo son capaces de hacer referencia a resultados de medición, como’ clics ’en detectores y’ puntos ’en placas fotográficas que no se refieren a nada más allá de ellos mismos. Observación operativa: La observación de un resultado de medición, como un ‘clic ’en un detector o un‘ punto’ en una placa fotográfica, que se predice en términos operativos a través de un modelo algorítmico sin unidad conceptual. Una observación operacional no requiere la referencia a un concepto físico que captura, como un momento de unidad, el fenómeno en cuestión. De hecho, la referencia a clics en detectores en el contexto de QM, expone la completa falta de representación conceptual. 14 Esta es la razón por la que la QM debe ser considerada todavía como una proto-teoría que, aunque posee un formalismo matemático cerrado capaz de realizar predicciones cuantitativas operacionales, todavía necesita una representación conceptual capaz de explicar cualitativamente la experiencia teórica de la que habla.15 Esto debería ser considerado como uno de los principales problemas realistas (o físicos) dentro de QM; es decir, el desarrollo de una representación conceptual que proporcione no sólo un momento de unidad conceptual al formalismo matemático, sino también un contenido anschaulich (intuitivo) a la teoría. 14 15 No es cierto que los clics predichos por el formalismo cuántico puedan considerarse Ðcomo Bohr y los positivistas hicieronÐ como algo łclásicož. Son las desigualdades de Boole-Bell las que han demostrado que tales clics no pueden considerarse dentro de ninguna teoría clásica que represente la realidad como un estado de cosas real (para una discusión detallada, consulte [30]). Las predicciones implícitas en la teoría de los cuantos simplemente no pueden considerarse como surgidas de los presupuestos clásicos implícitos en las teorías de Newton y Maxwell. En resumen, debe entenderse que las desigualdades de Boole-Bell proporcionan las condiciones mismas de una posible experiencia clásica [62]. Las mediciones operativas de Aspect han demostrado que los clics que surgen en un experimento de tipo EPR no pueden considerarse clics clásicos (consulte [2]). Es interesante notar que la referencia de Bohr a los ’clics’ en los experimentos cuánticos como łclásicosž es el punto central que demuestra que Ðdespués de todoÐ Bohr estaba mucho más cerca del empirismo que de la filosofía kantiana. Esto es lo que Tim Maudlin ha caracterizado como una łreceta prácticaž que en el contexto de QM permite hacer predicciones desde el formalismo matemático. łLo que se presenta en el libro de texto de física promedio, lo que los estudiantes aprenden y los investigadores usan, resulta no ser una teoría física precisa en absoluto. Es más bien una receta muy eficaz y precisa para hacer ciertos tipos de predicciones. Lo que los estudiantes de física aprenden es cómo usar la receta.ž VI. SOBRE LO QUE NO ES LA ’MEDICIÓN’: DESDE BOHR A LOS NEO-BOHIANOS Durante la refundación de la física en el siglo XX, una de las alteraciones más influyentes fue producida por la redefinición de Niels Bohr de la noción de medición en el contexto de QM. Esta nueva caracterización del significado de medida va de la mano con lo que podría llamarse el ’esquema pendular de argumentación de Bohr’ que consistía en una oscilación equilibrada entre una referencia operativa (o instrumentalista) a ’clicks’ en detectores y un atomista (metafísico) narrativa basada en nociones ficticias como partículas cuánticas, saltos cuánticos, etc., ambos conectados mediante la introducción ad hoc de un principio de correspondencia. Esto le permitió a Bohr crear una justificación circular que se mantuvo constantemente en movimiento sin llegar nunca a ninguna referencia ni comprensión. Después de muchas pequeñas batallas, fue en 1935 cuando Bohr pudo popularizar su esquema pendular dentro de la ciencia cuando la mayoría de los físicos aceptaron acríticamente su respuesta al famoso artículo de EPR [8, p. 1025] como el triunfo final del propio QM sobre los comentarios conservadores de Einstein. Sin dejar de lado las muchas lagunas, ambigüedades e incluso inconsistencias dentro del documento, Bohr fue felicitado y aplaudido por la comunidad de físicos como el nuevo campeón. En su respuesta, el físico danés había comenzado por cambiar inmediatamente el enfoque del análisis de la definición teórica de la realidad física de EPR a la discusión sobre la aplicabilidad de los aparatos de medición clásicos. Una vez que la representación clásica se introdujo en la discusión con extremo detalle, creó una historia Ðsin relación con el formalismo matemático ni con ninguna prueba operativaÐ mediante la introducción de nociones ficticias irrepresentables como las partículas cuánticas. , ’saltos cuánticos’, ’individualidad cuántica’, etc. De esta manera, de acuerdo con la narrativa de Bohr, la medición en QM fue causada por la interacción de partículas cuánticas elementales que afectaron a través de saltos cuánticos los aparatos de medición clásicos de una manera que, debido al cuanto de acción, no podría ser descrito por la teoría. Como argumentó [8, p. 701]: łLa imposibilidad de un análisis más detallado de las reacciones entre la partícula y el instrumento de medición no es de hecho una peculiaridad del procedimiento experimental descrito, sino más bien una propiedad esencial de cualquier arreglo adecuado para el estudio de los fenómenos del tipo en cuestión, donde tenemos que ver con una característica de la individualidad [cuántica] completamente ajena a la física clásicaž. Bohr ya había aplicado esta łsoluciónž en una discusión con Schrödinger sobre la existencia de saltos cuánticos dentro del átomo. Durante una reunión en Copenhague en 1926 bajo la atenta mirada de Heisenberg, Schrödinger presentó varios argumentos exponiendo no sólo la falta de explicación sino también las contradicciones alcanzadas al introducir estos saltos a-causales. La falta de apoyo teórico permitió a Schrödinger concluir que‘ ‘toda la idea de los saltos cuánticos es pura fantasíaž. [51, p. 73] Pero aunque el físico austriaco no estaba dispuesto a aceptar la completa falta de representación teórica dentro del átomo Ðuna posición crítica compartida sólo por Einstein Ð, Bohr estaba dispuesto a culpar a la teoría de los cuantos de la falta de una representación coherente. Como le explicó a Schrödinger: 12 łLo que dices es absolutamente correcto. Pero no prueba que no haya saltos cuánticos. Solo demuestra que no podemos imaginarlos, que los conceptos de representación con los que describimos los acontecimientos de la vida diaria y los experimentos de la física clásica son inadecuados a la hora de describir los saltos cuánticos. Tampoco debería sorprendernos encontrarlo así, viendo que los procesos involucrados no son objetos de experiencia directaž. [51, p. 74] Según Bohr, la QM fue más allá de nuestra imagen clásica del mundo y, por lo tanto, ÐargumentóÐ no fue una sorpresa que nuestros conceptos (clásicos) fueran incapaces de explicar lo que realmente estaba sucediendo en el dominio cuántico. La QM se refería a un reino microscópico que simplemente no podía representarse. No había nada que hacer más que aceptar las limitaciones físicas y técnicas que finalmente habíamos alcanzado dentro de la ciencia. Según Bohr, estas restricciones epistemológicas fueron impuestas ontológicamente por la propia Naturaleza. De esta manera, Bohr convirtió su propia incapacidad para desarrollar una representación consistente de QM en una prueba de las dificultades y límites de la teoría. 16 . Como líder de la comunidad, Bohr [70, p. 7] prohíbe a los físicos ir más allá de los límites impuestos por los conceptos clásicos. A nadie se le permitió buscar una solución diferente. Como advirtió a todos: łSería un error creer que las dificultades de la teoría atómica pueden eludirse reemplazando eventualmente los conceptos de la física clásica por nuevas formas conceptualesž. Por supuesto, como acabamos de ver, Bohr lo hizo. No respetó su propio dictamen y repetidamente introdujo muchos conceptos no clásicos (como partículas cuánticas, saltos cuánticos, ondas cuánticas, etc.) que le permitieron crear ilusiones que, a su vez, también le permitieron evitar explicaciones. Estas nociones recién introducidas realmente no significaban nada, no estaban relacionadas con el formalismo matemático ni podían probarse operativamente. Sin embargo, jugaron un papel esencial dentro del esquema de Bohr, es decir, para detener preguntas difíciles. Al respecto, David Deutsch, uno de los pocos físicos contemporáneos que ha criticado en profundidad el esquema de pensamiento de Bohr, ha señalado lo siguiente: 16 Reconociendo el peligro del esquema de Bohr Karl Popper [63] criticó fuertemente la solución de complementariedad de Bohr. Popper esperaba que los físicos reconocieran la insostenibilidad de la propuesta de Bohr: łConfío en que los físicos pronto se darán cuenta de que el principio de complementariedad es ad hoc y (lo que es más importante) que su única función es evitar la crítica y para evitar la discusión de interpretaciones físicas; aunque la crítica y la discusión son urgentes para reformar cualquier teoría. Entonces ya no creerán que la estructura de la teoría física contemporánea les impone el instrumentalismož. Desafortunadamente, las expectativas de Popper no se cumplieron. Algunas décadas después de Deustch [33, págs. 309-310] caracterizó el efecto del esquema de Bohr: łDurante décadas, varias versiones de todo lo que se enseñaron como hechos Ðvaguedad, antropocentrismo, instrumentalismo y todoÐ en los cursos universitarios de física. Pocos físicos afirmaron comprenderlo. Ninguno lo hizo, por lo que las preguntas de los estudiantes se encontraron con tonterías como Si cree que ha entendido la mecánica cuántica, entonces no es así. La inconsistencia fue defendida como complementariedad o dualidad; el parroquialismo fue aclamado como sofisticación filosófica. Por tanto, la teoría afirmaba estar fuera de la jurisdicción de los modos normales (es decir, todos) de crítica Ðun sello de la mala filosofíaž łPermítanme definir ’mala filosofía’ como una filosofía que no es simplemente falsa, sino que impide activamente el crecimiento de otros conocimientos. En este caso, el instrumentalismo estaba actuando para evitar que las explicaciones de las teorías de Schrödinger y Heisenberg fueran mejoradas, elaboradas o unificadas. El físico Niels Bohr (otro de los pioneros de la teoría cuántica) desarrolló entonces una ’interpretación’ de la teoría que más tarde se conoció como la interpretación de Copenhague. Decía que la teoría cuántica, incluida la regla empírica, era una descripción completa de la realidad. Bohr excusó las diversas contradicciones y lagunas utilizando una combinación de instrumentalismo y estudió la ambigüedad. él Negó la posibilidad de hablar de fenómenos como existentes objetivamenteÐ, pero dijo que solo los resultados de las observaciones deberían contar como fenómenos. También dijo que, aunque la observación no tiene acceso a’ la esencia real de los fenómenos ’, sí revela las relaciones entre ellos , y que, además, la teoría cuántica desdibuja la distinción entre observador y observado. En cuanto a lo que ocurriría si un observador realizara una observación a nivel cuántico sobre otro, él eludió la cuestión. [...]ž [33, p. 308] La técnica de argumentación bohriana consistía en discutir sobre dos niveles paralelos desconectados que saltaban de uno a otro, evitando así preguntas que no podían ser respondidas. La metodología es bastante simple, si una pregunta no se puede responder en un nivel, simplemente cambie al otro. Pasando de nuestra imagen manifiesta del mundo de łsentido comúnž a historias ficticias sobre un reino cuántico que no podía ser representado, Bohr fue capaz de crear la ilusión de comprensión. Pero al final, su análisis circular comenzó con arreglos experimentales descritos de manera clásica y terminó en la predicción de clics en los detectores. En este sentido, como señaló Deutsch, el esquema de Bohr podría recordarnos más trucos que una explicación científica. łAlgunas personas pueden disfrutar de hacer trucos sin querer saber cómo funcionan. De manera similar, durante el siglo XX, la mayoría de los filósofos y muchos científicos consideraron que la ciencia es incapaz de descubrir nada sobre la realidad. Partiendo del empirismo, sacaron la conclusión inevitable (que sin embargo habría horrorizado a los primeros empiristas) de que la ciencia no puede hacer más que predecir válidamente los resultados de las observaciones, y que nunca debería pretender describir la realidad que produce esos resultados. Esto se conoce como instrumentalismo. Niega que lo que he estado llamando explicación pueda existir en absoluto. Siguen siendo muy influyentes. En algunos campos (como el análisis estadístico) la misma palabra explicación ha llegado a significar predicción, por lo que se dice que una fórmula matemática explica un conjunto de datos experimentales. Por łrealidadž se entiende simplemente los datos observados a los que se supone que se aproxima la fórmula. Eso no deja ningún término para las afirmaciones sobre la realidad misma, excepto quizás para la ’ficción útil’ ž. [33, p. 15] De esta manera, la explicación teórica se confundió con la 13 postulación ad hoc de reglas y las interpretaciones inconsistentes se confundieron con la explicación teórica. Bohr creó una narrativa cuántica ficticia que permitió a los físicos creer en algo que no entendían. El poder del esquema pendular de Bohr fue que permitió un discurso dual. Mientras que el creyente realista podría afirmar que las partículas cuánticas realmente existían y eran responsables del mundo macroscópico que observamos, al anti-realista se le permitió mantener su posición escéptica de que QM solo hacía referencia a la predicción de clics en detectores o puntos. en placas fotográficas. Ambas afirmaciones coexistieron en la retórica inconsistente de Bohr. La sustitución de la representación teórica (formalconceptual) por reglas ad hoc e historias de ficción significó también el abandono de la metodología y los objetivos que implica la investigación física (sección 4). El programa de Bohr, en consonancia con el Zeitgeist positivista del siglo XX, estaba listo para dar un paso más y redefinir el significado de la física en sí: de las partículas no puede significar nada más que establecer una correlación entre su comportamiento y algún instrumento rígidamente fijado al soporte que define el marco de referencia espacialž. Una vez más, la existencia de este proceso se construyó de manera ficticia sin proporcionar ningún vínculo consistente con el formalismo matemático de la teoría. Sistemas de Medición de Interacción-Correlación: La interacción entre un sistema y un aparato producida por una interacción incontrolable (debido al cuanto de acción) que permite una correlación entre ellos. Este proceso, independientemente de los sujetos, termina en la impresión de un punto en una placa fotográfica o en el sonido de un clic en un detector. Añadiendo a la confusión, a su manera pendular, Bohr argumentó: łComo hemos visto, cualquier observación necesita una interferencia con el curso de los fenómenos, que es de tal naturaleza que nos priva del fundamento subyacente al modo causal de descripción. El límite, que la naturaleza misma nos ha impuesto así, a la posibilidad de hablar de los fenómenos como existentes objetivamente encuentra su expresión, hasta donde podemos juzgar, sólo en la formulación de la mecánica cuántica. El descubrimiento del cuanto de acción nos muestra, de hecho, no solo la limitación natural de la física clásica, sino que, al arrojar una nueva luz sobre el viejo problema filosófico de la existencia objetiva de los fenómenos independientemente de nuestras observaciones, nos enfrenta a una situación hasta ahora desconocido en las ciencias naturalesž. [7, p. 115] łLa física debe considerarse no tanto como el estudio de algo dado a priori, sino más bien como el desarrollo de métodos para ordenar y estudiar la experiencia humana. En este sentido, nuestra tarea debe ser de dar cuenta de dicha experiencia de una manera independiente del juicio subjetivo individual y, por lo tanto, objetivo 17 , en el sentido de que se puede comunicar sin ambigüedades en el lenguaje humano ordinario.ž [10] (énfasis agregado) Este cambio Ðque ya formaba parte del esquema de pensamiento positivistaÐ, alejó la física de la física y la acercó a las observaciones y mediciones de sentido común del sujeto (empírico). Dado que el concepto de medición siempre había hecho referencia a la realidad física, la redefinición de una nueva física separada de física implicaba también la necesidad de redefinir la noción de medición, en consecuencia, haciendo uso de su retórica pendular, Bohr proporcionó dos definiciones enfrentadas de medición. Por un lado, él [9, p. 209] relacionó la medición con la comunicación intersubjetiva de observaciones por sujetos (empíricos) argumentando que łcon la palabra ’experimento’ nos referimos a una situación en la que podemos decirles a otros lo que hemos hecho y lo que hemos aprendido y que, por lo tanto, la descripción del arreglo experimental y de los resultados de las observaciones debe expresarse en un lenguaje inequívoco con la aplicación adecuada de la terminología de la física clásicaž. Medición Consciente de Observación-Comunicación: El aquí y ahora consciente acto de observación de un sujeto (o agente) que es capaz de comunicar lo que observó a otros sujetos (o agentes). Por otro lado, Bohr también hizo referencia a una comprensión de medición en términos de sistemas interactuantes. Cambiando a un nivel metafísico de descripción, ahora se asumió que una medición era esencialmente un proceso en el que se producía un clic en un detector o la huella en una placa fotográfica debido a la interacción entre una partícula cuántica y un aparato clásico: łDe hecho, medir la posición de una 17 ‘Objetivo’ para Bohr significa de hecho ‘intersubjetivo’. Ver sección 6.3 Independientemente de las contradicciones, inconsistencias y ambigüedades internas, el esquema pendular de Bohr ha seguido desempeñando un papel esencial dentro de los debates contemporáneos sobre QM. Hoy en día, existen muchas interpretaciones que exponen el impacto aún presente de las ideas, argumentos y razonamientos de Bohr dentro de la literatura fundacional y filosófica especializada del siglo XXI. A continuación, nos interesa discutir tres enfoques neobohrianos diferentes que abordan explícitamente la cuestión de la medición en QM: el modelo de decoherencia de Zurek, las interpretaciones modales y el QBism. A. Una łSolución Técnicaž Neo-Bohriana: Decoherencia Desde un punto de vista positivista que tiende a centrarse en el análisis de modelos formales (matemáticos y lógicos) que son capaces de dar cuenta de las observaciones empíricas, uno de los principales problemas en los escritos de Bohr es la total falta de referencia al formalismo matemático ortodoxo de la QM. Bohr eludió ese análisis y centró su atención Ðy la de la comunidadÐ en el análisis de las situaciones de medición clásicas ya conocidas. Se justificó a sí mismo explicando que después de todo [70, p. 7]: ł[...] la interpretación inequívoca de cualquier medida debe enmarcarse esencialmente en términos de teorías físicas clásicas, y podemos decir que en este sentido el lenguaje de Newton y Maxwell seguirá siendo el lenguaje de los físicos para siemprež. A principios de la década de 1970, en un intento de llenar este vacío formal, Dieter Zhe [71] discutió el significado de la medición en QM en un 14 artículo que sería pionero en lo que luego se conocería como decoherencia. La decoherencia fue concebida por Zeh como un modelo que finalmente cerraría la brecha entre QM y nuestro mundo macroscópico clásico; explicando cómo las extrañas superposiciones microscópicas cuánticas podrían terminar transformándose en mesas y sillas. Durante la década de 1980, Wojciech Zurek popularizó estas ideas relacionándolas de manera más explícita con la comprensión de Bohr de la medición y el límite cuántico al clásico [72, 73]. Hay una circularidad esencial en la propuesta, ya que la aplicación de la metafísica de partículas al formalismo cuántico es lo que hay que explicar, en lugar de presuponer. Uno puede entender fácilmente la forma en que las łpequeñas partículasž pueden constituir łgrandes objetosž, lo que es difícil de explicar es la forma en que las łpequeñas partículasž pueden representarse en términos de superposiciones cuánticas o cómo los estados entrelazados pueden llegar a ser una mesa. Usando una analogía con la termodinámica clásica sin un vínculo obvio con el formalismo matemático de QM, se agregó una nueva noción ficticia al esquema de decoherencia, a saber, la de oscilador armónico cuántico. Al considerar una suma infinita de tales łosciladores armónicosž, se esperaba que la łcoherenciaž de las partículas cuánticas disminuyera. Para aumentar la confusión, la formulación de estado relativo de Everett Ðestrechamente conectada con las ideas de Bohr sobre la contextualidadÐ fue otro condimento esencial del esquema original. Sin embargo, independientemente de los esfuerzos por crear una narrativa, según el formalismo, la decoherencia nunca tuvo lugar. Se encontró que una suma de estados cuánticos retiene su entrelazamiento independientemente de cuántos de ellos se consideren. Incluso una suma infinita de estados cuánticos no pierde coherencia. En este punto del núcleo, de una manera completamente bohriana, se argumentó que lo que de hecho se necesitaba era la adición de un łbaño continuož (clásico) también llamado łentornož. Después de todo Ðse argumentó Ð, lo que rodea al reino microscópico cuántico es nuestro reino macroscópico clásico. Este cambio de una representación (cuántica) discreta Ðconsecuencia del postulado cuánticoÐ de Planck a una representación (clásica) continua puede parecerle al lector atento un intento desesperado de imponer una solución Ðen lugar de encontrándolo. De hecho, una suma infinita y numerable de hamiltonianos de osciladores armónicos elementales con frecuencias naturales 18 No es lo mismo que una integral de los hamiltonianos de un continuo de osciladores con frecuencias reales. Es esta adición matemática del continuo lo que esconde la imposición ad hoc de una representación clásica. Lo que necesitaba ser explicado físicamente en términos conceptuales y formales Ðes decir, la aparición de lo clásico a partir del formalismo cuánticoÐ se presupuso simplemente como una adición natural. La introducción de este łbaño continuož de osciladores armónicos se justificó luego a través de la idea de que un łsistema abiertož (es decir, un gran número de sistemas que interactúan) es łmás realž o łmenos idealizadož.ž, que un łsistema cerradož (es decir, un sistema completamente aislado). 18 Debe señalarse que la noción de oscilador armónico tiene un significado claro dentro de la física clásica; sin embargo, su extensión a la mecánica cuántica está lejos de ser evidente. Si QM no describe partículas ni ondas, £entonces qué está oscilando? El argumento apunta al hecho aparentemente obvio de que lo que realmente sucede en nuestro mundo es que los sistemas siempre están en interacción con otros sistemas. Debido a razones técnicas, podría ser imposible łcerrar un sistemaž por completo y esa es la razón por la que los estados cuánticos se vuelven clásicos. Después de ir más allá de la representación y tratar los sistemas como cosas en el mundo real, el argumento también hace uso de la presuposición positivista de Bohr según la cual un objeto, para tener existencia, debe ser observado por alguien o algo. Como Bohr destacó repetidamente, un sistema cuántico no se puede describir independientemente de su contexto de existencia, siempre debe estar relacionado con un aparato clásico o Ðen el caso de decoherenciaÐ con el entorno. La inconsistencia presente en estas ideas es muy extrema. Como hemos argumentado anteriormente, una representación teórica caracteriza a los existentes de los que habla y las interacciones entre ellos son solo parte de la representación; una representación no puede considerarse como łabiertaž o łcerradaž. La representación de una łpartícula únicaž es tan abstracta como la de łmuchas partículasž. De hecho, no se puede pensar en łmuchas partículasž sin presuponer la representación de una łpartícula únicaž. La termodinámica es una generalización de la mecánica clásica, pero sería ridículo afirmar que es łmás realž que la mecánica clásica, ya que solo tiene sentido si la presupone. Es simplemente ridículo afirmar que si consideramos muchas partículas, la representación se vuelve łmás realž que si consideramos solo una partícula Ð ya que la primera presupone la última. Además, según QM existe una discreción intrínseca debido al postulado cuántico inherente al formalismo matemático que hace insostenible la descripción de una sola partícula. De hecho, Max Planck creó QM reemplazando un número entero de energía continua por una suma de paquetes cuánticos de energías discretas. Ese es el punto sobre el cuanto, es decir, que es discreto. Haciendo uso de la idea atomista de łsentido comúnž de que es imposible łcerrar un sistemaž por completo, se culpa a la suma discreta de superposiciones de ser parte de una representación łinexactaž de la realidad. Como si la idea de łsistema abiertož Ð que no es más que muchos sistemas (cerrados) que interactúan Ð no fuera parte de la misma representación, la adición del continuo se convierte en una condición necesaria para una representación más precisa de las cosas como realmente son. La decoherencia no solo muestra la completa falta de comprensión con respecto al alcance de la representación teórica y la medición, sino que también expone la inconsistencia del programa en sí mismo, ya que si las superposiciones cuánticas son łmenos realesž que el entorno Ðque está łmás cerca de realidadžÐ £por qué deberíamos molestarnos en encontrar un límite? Además de estos saltos formales injustificables y maniobras ad hoc en las descripciones conceptuales y formales, hay muchos otros aspectos técnicos que también exponen el fracaso del programa. El hecho de que la diagonalización no sea completa, ya que łmuy pequeñož obviamente no es łigual a cerož,19 El hecho de que la diagonalización puede recomponerse en mezclas no diagonalizadas si se dispone de tiempo 19 Observe que dentro de una explicación epistemológica, łmuy pequeñož podría considerarse superfluo cuando se compara a łmuy grandež; sin embar- 15 suficiente considerado [1, 18] y el hecho de que el principio convierte mezclas impropias (no diagonales) en mezclas impropias (łaproximadamentež en diagonal) que aún no pueden interpretarse en términos de ignorancia son solo algunos de los muchos fallos del programa de decoherence.20 Después de muchas críticas dentro de la literatura especializada, y solo para hacer cosas aún menos claras, Zurek [74, p. 22] Ðcon un espíritu verdaderamente bohrianoÐ decidió introducir también una explicación subjetiva de la medición argumentando que: łLos vectores de estado cuántico pueden ser reales, pero solo cuando el principio de superposición Ðes una piedra angular de einselection desactiva el comportamiento cuántico Ð. Sin embargo, una selección es causada por la transferencia de información sobre observables seleccionados. Por tanto, las características ontológicas de los vectores de estado Ðexistencia objetiva de los estados einseleccionadosÐ se adquieren a través de la ’transferencia de información’ epistemológicaž. Fue debido al insistente análisis crítico proveniente principalmente de los filósofos de QM, que el fracaso del programa de decoherencia para explicar el cuanto al límite clásico y el problema de la medición tuvo que ser reconocido por sus partidarios. 21 Pero en un movimiento retórico asombroso Ðque nos recuerda el método de Bohr Ð, haciendo uso del hecho de que ya se habían construido algunos resultados y modelos operacionales, los teóricos decoherentes argumentaron que aunque la decoherencia no proporcionó una explicación teórica del cuántico al límite clásico ni del problema de medición, sí proporcionó una solución łPara todos los propósitos prácticosž (una łsolución FAPPž). Al crear un nuevo tipo de łsoluciónž, el proceso de decoherencia justificó su propia existencia y se convirtió en parte Ðjunto con los łsaltos cuánticosž y las łpartículas cuánticasžÐ de la narrativa posmoderna contemporánea de física cuántica. Hoy, la aceptación generalizada de la decoherencia muestra la influencia del legado instrumentalista de ficción de Bohr. La creación de una nueva ciencia que no necesita dar un relato teórico consistente de lo que habla y permite justificarse mediante la aplicación de modelos operacionales sustentados en un compuesto inconsistente fragmentado de ficciones e ilusiones. 20 21 go, este no es claramente el caso desde una explicación ontológica. Desde una perspectiva ontológica, no existe una diferencia esencial entre łmuy grandež y łmuy pequeñož, ambos tienen exactamente la misma importancia. El reconocimiento tardío de este hecho por parte de Zurek lo ha llevado a incursionar en la interpretación de muchos mundos, en cuyo caso también existen serias inconsistencias que amenazan el proyecto [20]. Ruth Kastner incluso ha señalado con bastante claridad por qué Ðincluso si se dejaran de lado estos muchos puntos Ð el razonamiento principal del programa de decoherencia es circular [54]. Independientemente de esto, como se señaló por Guido Bacciagaluppi [5]: ł[algunos físicos y filósofos] todavía creen que la decoherencia proporcionaría una solución al problema de medición de la mecánica cuántica. Sin embargo, como han señalado muchos autores (por ejemplo, Adler 2003; Zeh 1995, págs. 14-15), esta afirmación no es sostenible. [...] Desafortunadamente, las afirmaciones ingenuas del tipo de que la decoherencia da una respuesta completa al problema de la medición todavía forman parte del folklore de la decoherencia y atraen merecidamente la ira de los físicos (por ejemplo, Pearle 1997) y los filósofos (por ejemplo, Bub 1997, Cap. 8) por igual.ž B. Una łSolución Formalž Neo-Bohriana: Interpretaciones Modales Casi concomitante con la creación de la decoherencia, a principios de la década de 1980 Bas van Fraassen, uno de los empiristas contemporáneos más influyentes de la actualidad, propuso otra interpretación neobohriana de la QM. La idea principal de Van Fraassen era introducir lógicas modales a fin de proporcionar una explicación coherente de la teoría en términos empiristas [67, págs. 202-203] que significaba para él: łretener la creencia en cualquier cosa que vaya más allá de los fenómenos observables reales, y no reconocer ninguna modalidad objetiva en la naturaleza. Desarrollar una explicación empirista de la ciencia es describirla como una búsqueda de la verdad solo sobre el mundo empírico, sobre lo que es real y observablež. Siguiendo las ideas de Bohr sobre la comprensión puramente algorítmica de la función de onda cuántica, van Fraassen [68, pag. 288] argumentó que: ł[el surgimiento de un resultado es]ž como si el Postulado de Proyección fuera correcto. Porque al final de una medición de 𝐀 en el sistema 𝑋 , de hecho es cierto que 𝐀 tiene el valor real que es el resultado de la medición. Pero, por supuesto, el Postulado de la proyección no es realmente correcto: ha habido una transición del valor posible al valor real, por lo que lo que implica sobre los valores de los observables es correcto, pero eso es todo. No ha habido una transición de estado acausalž. Dado que lo ’posible’ se abordó en términos de lógica modal, la interpretación de van Fraassen se conoció como la ’interpretación modal’. Siguiendo la misma línea de razonamiento, Dennis Dieks ha intentado recientemente explicar por qué el físico danés nunca consideró explícitamente el problema de la medición cuántica: 22 ł[...] los dispositivos de medición, como todos los objetos macroscópicos que nos rodean, pueden y deben describirse de forma clásica. Es una consecuencia inmediata de esto que las mediciones necesariamente tienen un solo resultado. Los punteros solo pueden tener una posición a la vez, una luz parpadea o no parpadea, etc. Ðtodo esto es inherente a la singularidad de la descripción clásica. Debido a esto, la interpretación de Bohr no se enfrenta al łproblema de la mediciónž en la forma en que se plantea a menudo en la literatura fundamental, es decir, como el problema de cómo explicar Ðante la presencia de superposiciones en el formalismo matemáticoÐ de que solo se obtiene un resultado cada vez que ejecutamos un experimento. Para Bohr, esto no es algo que deba explicarse, sino algo que se da y que debe asumirse desde el principio. Es un dato primitivo, en el mismo sentido en que la aplicabilidad del lenguaje clásico a nuestro mundo cotidiano es un 22 Respecto al problema de la medición, Petersen [61, p. 249] en su carta de 1957 a Hugh Everett argumentó en la misma línea que Dieks: łDesde el punto de vista [de Bohr] no puede haber ningún problema de observación especial en la mecánica cuántica de acuerdo con el hecho de que la idea misma de observación pertenece al marco de los conceptos clásicos. El objetivo del análisis [de Bohr] es sólo hacer explícito lo que implica el formalismo sobre la aplicación de los conceptos físicos elementales. El requisito de que estos conceptos son indispensables para un relato inequívoco de las observaciones se cumple sin más supuestos [...].ž 16 hecho bruto al que necesariamente debe ajustarse la interpretación de la mecánica cuántica. Una interpretación que predeciría que los punteros pueden tener más de una posición, que un gato puede estar vivo y muerto, etc., no sería nada desde el punto de vista de Bohr. Por tanto, el problema de la medición en su forma habitual no existe; se disuelvež. [39, p. 24] Esta disolución del problema de la medición simplemente reafirma el punto de vista empirista ingenuo presente en la comprensión empírico-positivista y bohriana de las teorías en general, y de la QM en particular. Eso es justo. Pero yendo más allá de la referencia empirista a las realidades, el propio Dieks propuso a fines de la década de 1980 una versión łrealistaž de la interpretación modal en la que se abordaban explícitamente las partículas cuánticas. En lugar de hacer referencia a los resultados de la medición, la QM debería entenderse mejor łen términos de las propiedades que poseen los sistemas físicos, independientemente de la conciencia y las mediciones (en el sentido de las intervenciones humanas)ž [37]. Siguiendo las ideas de Bohr sobre contextualidad y la propuesta de Simon Kochen [55], Dieks tomó la descomposición de Schmidt (bi-ortogonal) y la base preferida como un punto de vista necesario para interpretar QM. 23 . |𝑎𝑘 ⟩⟨𝑎𝑘 | está determinada por el dispositivo que posee la lectura |𝑏𝑘 ⟩⟨𝑏𝑘 |.24 Sin embargo, hay un inconveniente esencial. T corriendo sobre los grados de libertad del sistema, se obtiene una mezcla impropia que no puede interpretarse en términos de ignorancia [31]. En consecuencia, no se puede considerar que el camino de lo posible a lo real hace referencia a un sistema subyacente preexistente con propiedades definidas valoradas. En este punto crucial, con un espíritu verdaderamente bohriano, Dieks regresó a la seguridad de una explicación instrumentalista de la teoría que Ðdejando atrás los sistemas cuánticosÐ se remonta a la posibilidad de predecir los resultados de las mediciones. 25 La ruta de Dieks postuló entonces el formalismo matemático de la observación real en términos de una regla algorítmica ad hoc completamente equivalente al postulado de la proyección: łAhora propongo la siguiente regla de interpretación: tan pronto como haya una descomposición única de la forma [|Ψ𝛼𝛽 ⟩ = ∑ 𝑐𝑗 |𝜙𝑗 ⟩ ⊗ |𝑅𝑗 ⟩], el sistema parcial representado por |𝜙𝑘 ⟩, tomado por sí mismo, se puede describir como poseedor de uno de los valores de la cantidad física correspondiente al conjunto |𝜙𝑘 ⟩, con probabilidad |𝑐𝑘 |2 . Se pretende que esta regla tenga la siguiente consecuencia importante. Los datos experimentales que pertenecen solo al sistema de objetos y que dicen que poseen la propiedad asociada con, por ejemplo, |𝜙1 ⟩, no solo cuentan como respaldo para la descripción teórica |𝜙1 ⟩|𝑅1 ⟩ , sino también como respaldo empírico para la descripción teórica (2) .ž [35, p. 39] Theorem VI.1 Dado un estado |Ψ𝛼𝛽 ⟩ en  = 𝛼 ⊗ 𝛽 . El teorema de Schmidt asegura que siempre existen bases ortonormales para 𝛼 y 𝛽 , {|𝑎𝑖 ⟩} y {|𝑏𝑗 ⟩} tal que |Ψ𝛼𝛽 ⟩ se puede escribir como: |Ψ𝛼𝛽 ⟩ = ∑ 𝑐𝑗 |𝑎𝑗 ⟩ ⊗ |𝑏𝑗 ⟩. Los diferentes valores en {|𝑐𝑗 |2 } representan el espectro del estado. Cada 𝜆𝑗 representa una proyección en 𝛼 y una proyección en 𝛽 definida como 𝑃𝛼 (𝜆𝑗 ) = ∑ |𝑎𝑗 ⟩⟨𝑎𝑗 | y 𝑃𝛽 (𝜆𝑗 ) = ∑ |𝑏𝑗 ⟩⟨𝑏𝑗 |, respectivamente. Además, si los {|𝑐𝑗 |2 } no son degenerado, hay una correlación uno a uno entre las proyecciones 𝑃𝛼 = ∑ |𝑎𝑗 ⟩⟨𝑎𝑗 | y 𝑃𝛽 = ∑ |𝑏𝑗 ⟩⟨𝑏𝑗 | perteneciente a subsistemas 𝛼 y 𝛽 dados por cada valor del espectro. □ Si asumimos la no degeneración, la interpretación modal basada en la descomposición de Schmidt establece una correlación uno a uno entre los estados reducidos de sistema y aparato. Como señaló Kochen [55, p. 152]: łCada interacción da lugar a una correlación única entre ciertas propiedades definidas canónicamente de los dos sistemas que interactúan. Estas propiedades forman un álgebra booleana y, por tanto, obedecen las leyes de la lógica clásicaž. La descomposición biortogonal proporciona de esta manera una correlación uno a uno entre el aparato y el sistema (cuántico) de acuerdo con la siguiente interpretación: El sistema 𝛼 posiblemente posee una de las propiedades {|𝑎𝑗 ⟩⟨𝑎𝑗 |}, y la propiedad real poseída En lugar de utilizar el formalismo matemático para describir sistemas con propiedades definidas y la forma en que terminan produciendo clics, el formalismo se aplicó repentinamente de manera instrumentalista para predecir la observación real de los resultados de las mediciones. Dieks [34, p. 182] argumentó que ł[...] no hay necesidad del postulado de la proyección. A nivel teórico siempre se mantiene la superposición total de estados y la evolución temporal es unitaria. Se podría decir que la ’proyección’ se ha desplazado del nivel del formalismo teórico al de la semántica: es solo la interpretación empírica de la superposición que los términos componentes a veces, y hasta cierto punto, reciben un estatus independientež. El postulado de la proyección fue rebautizado como una regla interpretativa que fue aceptada en el nivel de la predicción operativa pero rechazada en el nivel de la interpretación realista. De repente, la referencia a sistemas y propiedades desapareció y Dieks [34, p. 177] volvió a un análisis sobre los resultados de la medición: ł[...] una teoría estadística irreductible solo habla de resultados posibles, no del real; esto solo 24 23 Es interesante notar que Carl Friedrich von Weizsäcker y Theodor Görnitz [48, p. 357] se refirió específicamente a la propuesta de Kochen en un documento titulado łObservaciones sobre la interpretación de la mecánica cuántica de S. Kochenž. En este trabajo afirman: łConsideramos que es una esclarecedora aclaración de la estructura matemática de la teoría, especialmente apta para describir el proceso de medición. Sin embargo, sentiríamos que no significa una alternativa sino una continuación de la interpretación de Copenhague (Bohr y, hasta cierto punto, Heisenberg)ž 25 Como señala Bacciagaluppi [4] con respecto a la interpretación de Kochen: łParece que él concibe [los estados en la descomposición de Schmidt] más bien como estados que son relativos entre sí. Parece que él defiende una visión Everettiana de que los sistemas tienen estados sólo relativos entre sí, pero que considera la atribución de estados relativos (en el sentido de Everett) solo en la situación simétrica en la que no solo el |𝑎𝑗 ⟩ es relativo al |𝑎𝑖 ⟩, sino que al mismo tiempo el |𝑎𝑗 ⟩ es relativo al |𝑎𝑖 ⟩.ž Para hacerlo, mientras que Van Fraassen distingue entre estados dinámicos y estados de valor [68], Dieks y Vermaas hacen exactamente lo mismo al distinguir entre estados matemáticos y estados físicos [65]. 17 predice distribuciones de probabilidad de todos los resultados y no dice nada sobre el resultado que realmente se realizará en un solo caso. En resumen, tal teoría no se trata de lo que es real y actual, sino solo de lo que podría ser el casož. Como queda claro, esta interpretación instrumentalista de las modalidades cuánticas no entra en contacto con una interpretación realista subyacente sobre los ’sistemas’. Dieks Ðsiguiendo el esquema de BohrianÐ va y viene entre una interpretación realista del formalismo matemático que supuestamente describe sistemas cuánticos (independientemente de los resultados de la medición) y una interpretación pragmática empirista del mismo formalismo utilizado como caja negra en orden para predecir los resultados reales de la medición (consulte [38]). El fracaso del proyecto se extiende a la base preferida de Schmidt, que se vuelve sólo esencial en la creación de una nueva narrativa formal sobre los sistemas cuánticos que interactúan con los aparatos clásicos. ł[...] debería haber una correlación uno a uno entre las propiedades definidas de un sistema y las propiedades definidas de su entorno [...] puede verse como una forma de generalizar (y hacer rigurosa) una parte significativa de la interpretación de Bohr de la mecánica cuántica. Según Bohr, la aplicabilidad de los conceptos depende del tipo de dispositivo macroscópico de medición que esté presente; dado un fenómeno existe una correspondencia biunívoca entre las propiedades del dispositivo de medición y las del sistema de objetos. Nuestro segundo requisito implementa esta idea también en situaciones en las que no existe un dispositivo de medición macroscópico, sino solo una correlación con el entorno (posiblemente microscópico). La idea de que existe una correspondencia entre las propiedades de un sistema y las de su entorno también está motivada físicamente por otros enfoques para la interpretación de la mecánica cuántica, especialmente el enfoque de decoherencia (el łmonitoreož de un sistema por su entorno, ver Ref. [5] y referencias en el mismo)ž. [36, p. 368] Independientemente de las lagunas y ambigüedades iniciales, durante la década de 1990 la referencia realista modal de Dieks a los sistemas se enfrentó al formalismo matemático de la teoría misma. Es interesante notar que este tipo de análisis e investigación metafísicos no se había realizado explícitamente en QM desde el trabajo crítico de Einstein y Schrödinger durante la década de 1930. Como resultado profundamente provocador, muchos teoremas de imposibilidad (no-go), diseñados específicamente para interpretaciones modales, comenzaron a exponer las dificultades ya conocidas para vincular el formalismo matemático ortodoxo con la noción de sistema Ð es decir, una entidad física compuesta de propiedades definidas valoradas.26 Como en el caso de Bohr, Dieks se vio obligado a asumir una forma aún más extrema de relativismo Ðya implícita en la restricción autoimpuesta a la base preferida de Schmidt. La propuesta perspectivista de Dieks, en coautoría con Gyula Bene, agregó una referencia no invariante adicional a través de la hielo de una nueva factorización del espacio total de Hilbert [6]. Como en el caso de la decoherencia, la dificultad esencial de la interpretación modal es que aunque parezca existir una explicación de los sistemas correlacionados, no hay una representación independiente de los constituyentes. Entonces, aunque la interpretación intenta evadir una explicación de los sistemas únicos Ðmediante la referencia a la descomposición y factorizaciones bi-ortogonales Ð , sin embargo, habla de compuestos que crean la ilusión de una referencia que simplemente no existe. La versión realista de la interpretación modal no explica los conceptos básicos. £Qué es un sistema cuántico ? £Qué es un aparato clásico? £Cómo interactúa un sistema cuántico con un sistema clásico o cómo un solo clic genera una partícula? Una interpretación realista debería poder responder a estas preguntas en lugar de proporcionar una respuesta instrumentalista que solo haga referencia a la predicción de resultados. C. Una łSolución Subjetivistaž Neo-Bohriana: QBism La comprensión de Bohr del formalismo matemático de QM como una referencia exclusiva a los resultados de medición tuvo como consecuencia un cambio radical del carácter objetivo de la representación teórica Ðen términos de momentos conceptuales de unidadÐ a la comunicación intersubjetiva. de observaciones individuales entre sujetos empíricos. De esta manera, las experiencias adquiridas por los diferentes agentes, se desprendieron de una referencia y representación objetivas comunes. 27 Esto también implicaba un reemplazo silencioso de la noción de objeto Ðconstituido categóricamente a través de los principios generales de existencia, no contradicción e identidad Ð; por el de evento (p. ej., ‘clics ’y‘ puntos’) Ðque no tiene una constitución categórica ni conceptual.28 Bohr pasó de la objetividad a la intersubjetividad, pero no estaba dispuesto a abandonar el término objetivo. Entonces, en lugar de llamar a las cosas por su nombre, simplemente renombró ’declaraciones intersubjetivas’ y las llamó ’declaraciones objetivas’. Haciendo hincapié en la afirmación de que su interpretación de la QM era tan objetiva como en la física clásica, él [32, p. 98] argumentó que: łLa descripción de los fenómenos atómicos tiene [...] un carácter perfectamente objetivo, en el sentido de que no se hace referencia explícita a ningún observador individual y que, por lo tanto ... no hay ambigüedad involucrados en la comunicación de la observaciónž. Bernard D’Espagnat explica esta cita de la siguiente manera: łQue Bohr identificaba la objetividad con la intersubjetividad es un hecho que la cita anterior deja muy claro. En vista de esto, uno no puede dejar de sorprenderse por el gran número de sus comentaristas, incluidos los competentes, que apenas están de acuerdo a medias en esto, y solo con palabras 27 26 Remitimos al lector interesado al análisis detallado presentado en [21]. Para un análisis de la contextualidad de Kochen-Specker y sus implicaciones para la interpretación de los operadores de proyección, consulte [26]. 28 En su libro, [32], D’Espagnat distingue claramente entre enunciados objetivos y enunciados intersubjetivos de Bohr. , que él llama: declaraciones débilmente objetivas. Mientras que el objeto actúa como un momento de unidad que es capaz de explicar la multiplicidad de experiencias , el clic sólo hace referencia a una experiencia fragmentada sin unidad interna. 18 ambiguas. Parece que no podían resignarse al ominoso hecho de que Bohr no era realistaž. Con la llegada del nuevo milenio y en sintonía con el Zeitgeist posmoderno antirrealista del siglo XX Ðque había confundido maliciosamente el realismo como una correspondencia entre la teoría y la realidad en sí o la creencia de un sujetoÐ , El bayesianismo cuántico (QBism para abreviar) fue desarrollado por un grupo de investigadores como uno de los enfoques neobohrianos más honestos de QM. Siguiendo a Bohr, QBism [46, p. 70] tomó como punto de vista el divorcio tácito entre la teoría cuántica y la realidad física: ł[...] la teoría cuántica no describe la realidad física. Lo que hace es proporcionar un algoritmo para calcular las probabilidades de los eventos macroscópicos (’clics del detector’) que son las consecuencias de las intervenciones experimentalesž. Como lo hizo explícito Chris Fuchs [47]: łQBism está de acuerdo con Bohr en que el concepto primitivo La experiencia es fundamental para la comprensión de la ciencia.ž29 Es en este contexto que se introduce la interpretación subjetivista bayesiana de la probabilidad. łQBism toma explícitamente el punto de vista ’subjetivo’, ’crítico’ o ’personalista’ de la probabilidad, que, aunque es común entre los estadísticos y economistas contemporáneos, sigue siendo raro entre los físicos: las probabilidades se asignan a un evento por un agente y son particulares de ese agente. Las asignaciones de probabilidad del agente expresan sus propios grados personales de creencia sobre el evento. El carácter personal de la probabilidad incluye casos en los que el agente tiene certeza sobre el evento: incluso las probabilidades 0 y 1 son medidas de la creencia (muy fuertemente sostenida) de un agentež. [47, p. 750] Independientemente de nuestra obvia distancia filosófica con respecto al QBism, creemos que esta explicación puramente instrumentalista de QM evita la referencia pendular impuesta por la retórica de Bohr. Al menos en una primera etapa, QBism permite dejar explícitamente claro el punto de vista subjetivista que implican los enfoques antirrealistas. 30 . La coherencia de su enfoque está asegurada por su negación explícita de cualquier referencia a la realidad física Ð algo que no muchos antirrealistas están ansiosos por aceptar. La comprensión de QBist de la medición se relaciona exclusivamente con un acto de observación puramente consciente [Op. Cit., P. 750]: łUna medición en QBism es más que un procedimiento en un laboratorio. Es cualquier acción que realiza un agente para provocar un conjunto de experiencias posibles. El resultado de la medición es la experiencia particular de ese agente obtenida de esta manera. Dado un resultado de medición, el formalismo cuántico guía al agente en la actualización de sus probabilidades para mediciones posterioresž. De hecho, como QBist deja explícitamente claro: łUna medición, como sugiere el término desafortunadamente, no revela un estado de cosas 29 30 En los últimos años, David Mermin se ha convertido también en parte del equipo de QBist, publicando varios artículos que no solo respaldan, sino que también aclaran la conexión del QBism con la interpretación bohriana de QM. Ver: [59, 60]. Recientemente, Chris Fuchs ha cambiado sus afirmaciones antirrealistas y ha presentado algo llamado łrealismo participativož preexistente .ž Las mediciones son personales, individuales y QM es una łherramientaž para el łusuariož Ðcomo Mermin prefiere llamar al łagentež [60]. Al igual que un teléfono móvil o una computadora portátil, QM es una herramienta que utilizamos los sujetos para organizar nuestra experiencia. łQBist considera que la mecánica cuántica es un modo de pensamiento personal Ð, una herramienta muy poderosa que cualquier agente puede utilizar para organizar su propia experiencia. Que cada uno de nosotros pueda utilizar esta herramienta para organizar su propia experiencia con un éxito espectacular es un hecho objetivo extremadamente importante sobre el mundo en el que vivimos. Pero la mecánica cuántica en sí misma no se ocupa directamente del mundo objetivo; trata de las experiencias de ese mundo objetivo que pertenecen a cualquier agente particular que esté haciendo uso de la teoría cuánticaž. [Op. cit., p. 751] Según Fuchs, la medición es un łacto de creaciónž irrepresentable: łEl programa de investigación del bayesianismo cuántico (o QBism) es un enfoque de la teoría cuántica que espera mostrar con precisión matemática que su mayor lección es la plasticidad del mundo. Con cada medición cuántica establecida por el libre albedrío de un experimentador, el mundo se modela un poco a medida que participa en un momento de creación. Lo mismo ocurre con cada acción de cada agente en todas partes, no solo de los experimentales en los laboratorios. La medición cuántica representa esos momentos de la creación que se buscan o se notanž. [45, p. 2114] QBism Ðsiguiendo a BohrÐ acepta el fracaso de la ciencia para proporcionar una representación del mundo en el que vivimos. ł[...] un aparato de medición debe entenderse como una extensión del propio agente, no como algo ajeno y separado. Un dispositivo de medición cuántica es como una mano protésica, y el resultado de una medición es una experiencia impredecible e indeterminada compartida entre el agente y el sistema externo. La teoría cuántica, por lo tanto, no es un reflejo de lo que es el mundo, sino más bien un ’manual de usuario’ que cualquier agente puede adoptar para navegar mejor en un mundo impregnado de creación: el agente lo usa para su pequeña parte y participación en esta creación. .ž [45, p. 2042] La pregunta simple que surge es la siguiente: si una teoría física como QM no proporciona comprensión del mundo y la naturaleza, £qué disciplina se supone que haga esto? Y si las historias que cuenta la ciencia no hacen referencia a la realidad, a partículas, campos u otro tipo de entidades, £deberíamos simplemente aceptar que todo lo que observamos como sujetos es parte de una ilusión? £Una historia ficticia que creamos nosotros mismos? 19 VII. EL PROBLEMA DE LA MEDICIÓN (CUÁNTICA) EN LA MECÁNICA CLÁSICA Como discutimos anteriormente, el QMP se basa en uno de los principales pilares empiristas del positivismo según el cual una teoría debe dar cuenta de lo que se observa acríticamente en el laboratorio. Este ingenuo enfoque empirista según el cual puede haber un łacceso directož al mundo que nos rodea con łsimplemente observar lo que está sucediendož fue fantásticamente abordado Ðe irónicamente criticadoÐ por el escritor argentino Jorge Luis Borges en un hermoso cuento titulado Funes el memorial [12]. 31 Borges recuerda su encuentro con Ireneo Funes, un joven de Fray Bentos que tras sufrir un accidente quedó paralizado. Desde entonces, la percepción y la memoria de Funes se volvieron infalibles. Según Borges, el menos importante de sus recuerdos era más minucioso y más vivo que nuestra percepción de un placer físico o un tormento físico. Sin embargo, como también remarcó Borges: łEra, no lo olvidemos, casi incapaz de ideas platónicas generales. No sólo le resultaba difícil comprender que el término genérico perro abarcaba tantos especímenes distintos de distintos tamaños y formas; le inquietaba el hecho de que un perro de tres y catorce años (visto de perfil) tuviera el mismo nombre que el perro de las tres y cuarto (visto de frente). [...] Sin esfuerzo, había aprendido inglés, francés, portugués, latín. Sospecho, sin embargo, que no era muy capaz de pensar. Pensar es olvidar diferencias, generalizar, hacer abstracciones. En el bullicioso mundo de Funes solo había detalles, casi inmediatos en su presenciaž. Usando la historia como un experimento Gedanken Borges muestra por qué, para un empirista radical como Funes, no hay razón para creer en la identidad (metafísica). de ’el perro a las tres y cuarto (visto de perfil)’ y ’el perro a las tres y cuarto (visto de frente)’. Para Funes, el empirista radical capaz de aprehender la experiencia más allá de los presupuestos conceptuales, no hay perro; simplemente porque la experiencia no contiene el (metafísico) momento de unidad requerido para hacer referencia a lo mismo a través del tiempo. łLocke, en el siglo XVII, postuló (y rechazó) un lenguaje imposible en el que cada cosa individual, cada piedra, cada pájaro y cada rama, tendría su propio nombre; Funes proyectó una vez un lenguaje análogo, pero lo descartó porque le parecía demasiado general, demasiado ambiguo. De hecho, Funes recordaba no solo cada hoja de cada árbol de cada bosque, sino también cada una de las veces que lo había percibido o imaginadož. Es a través de la metafísica de Aristóteles y la aplicación de los principios ontológicos y lógicos de la existencia, identidad y no contradicción, que la ciencia fue capaz de aportar una arquitectónica conceptual que nos permite conectar el ’perro a las tres y catorce (visto de perfil)’ y ’el perro a las tres y cuarto (visto de frente)’ en términos de una igualdad. En general, 31 La primera piedra angular del positivismo que también fue parcialmente aceptada por la afirmación de Bohr de que la experiencia es siempre łclásicaž. A pesar de que el enfoque neokantiano de Bohr reconoció el hecho de que la experiencia clásica no era una constitución dada sino más bien una constitución compleja proporcionada por los sujetos categorías trascendentales y formas de intuición, la prohibición de considerar cualquier otra experiencia colocó las observaciones en el mismo lugar que los positivistas. : como fundamento de todo conocimiento científico posible. Esta coincidencia es la que permitió sellar la alianza silenciosa entre positivistas y neokantianos. es solo presuponiendo estos principios que podemos pensar en términos de sistemas individuales Ðcomo, por ejemplo, un perro. Borges muestra por qué estos principios no son datos evidentes por sí mismos de la experiencia, y tampoco lo es un perro. Y esta es la razón por la que Borges también sospechaba que Funes łno era muy capaz de pensarž. Funes podría ser considerado como el verdadero empirista no ingenuo, que entiende que toda observación es solo un conglomerado fragmentado de sensaciones sin unidad interna. . Volviendo ahora a nuestra discusión, lo que es importante entender es que el QMP no hace referencia a medidas teóricas, hace referencia a observaciones operativas de clics en detectores y puntos en placas fotográficas. Tales clics y puntos juegan exactamente el mismo papel que las observaciones fragmentadas puras de Funes. Como las observaciones estáticas de pura sensación de Funes, un clic no tiene ninguna referencia más allá de sí mismo. Un clic no es un momento de unidad, no tiene constitución metafísica y, en consecuencia, escapa a la representación teórica desde el principio. No es de extrañar, entonces se vuelve imposible relacionarlo con un concepto físico o con el formalismo matemático. Ahora podemos exponer la insostenibilidad del llamado problema de medición que, de hecho, debería llamarse łel problema de la observabilidadž. Si asumimos que las observaciones pueden ser singulares y sin un momento conceptual de unidad, como en el caso de un clic en un detector, entonces se puede derivar un problema de medición análogo también en el caso de la mecánica clásica. Si, siguiendo la comprensión empírico-positivista, una teoría debe describir observaciones, entonces es fácil demostrar que la mecánica clásica no lo hace exactamente de la misma manera que la QM. Expliquemos esto. La mecánica clásica describe teóricamente una mesa en términos de un cuerpo rígido; es decir, un objeto tridimensional en el que varios átomos constituyen la tabla como una unidad total. El punto principal que queremos recalcar es que, si entramos en un laboratorio en el que hay una mesa, la mecánica clásica no nos dice qué perfil de la mesa vamos a observar en cada instante de tiempo. La mecánica clásica describe la tabla y su evolución Ðen caso de que haya fuerzas que actúen sobre ella Ð, pero guarda silencio sobre las observaciones empíricas particulares realizadas por los agentes. La mecánica clásica simplemente no habla de observaciones o mediciones. En cambio, proporciona una representación (independiente del sujeto) en términos de objetos en el espaciotiempo. Si a Funes se le enseñara la comprensión positivista de las teorías y luego entrara al laboratorio para observar la tabla en cuestión, ciertamente no relacionaría la tabla vista desde el frente en 3.15 con la tabla vista desde arriba en 3.20. Al observar la mesa desde diferentes perspectivas, Funes tendría razón al concluir que la mecánica clásica simplemente no describe lo que observó, es decir, los perfiles de la mesa. También estaría justificado derivar el siguiente problema de medición para la mecánica clásica. Problema de medición clásico (CMP): Dado un sistema específico de referencia, la mecánica clásica describe matemáticamente un cuerpo rígido en términos de un sistema constituido en 3 por un conjunto de propiedades diferentes. Dado que la mecánica clásica predice la existencia de todas las propiedades y perfiles simultáneamente, la pregunta es £por qué observamos un solo perfil en lugar de todos los perfiles al mismo tiempo? 20 La mecánica clásica simplemente no nos dice qué perfil observaremos, solo describe el objeto como un todo. Entonces, £cuál es el camino desde la descripción teórica proporcionada por la mecánica clásica hasta el perfil que observamos? Desde un empírico-positivista también debe haber algo mal con la mecánica newtoniana, ya que no es capaz de dar cuenta de lo que realmente observamos, es decir, los perfiles de la mesa. [17] Cordero, N.L., 2014, Cuando la realidad palpitaba, Buenos Aires, Biblos. BIBLIOGRAFÍA [19] Curd, M. & Cover, J.A., 1998, Philosophy of Science. The central issues, Norton and Company (Eds.), Cambridge University Press, Cambridge. 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