¿Filosofía de la física?

Colaboración especial de Pablo Rosillo (Graduado en Física, actualmente es Becario IFISC- Fundación Sicómoro  del Máster en Física de Sistemas Complejos de la UIB) 

Es ampliamente conocido que la mecánica cuántica (MC) cuenta con numerosos problemas derivados de la falta de compatibilidad de la teoría con una perspectiva realista e intuitiva de la naturaleza. No obstante, los conflictos derivados de la búsqueda de una comprensión profunda de lo que la ciencia encuentra no son exclusivos de la era moderna y son una de las principales fuentes de motivación para científicos y filósofos, pues ambas disciplinas persiguen la adquisición de verdad, al menos hasta el punto al que es posible llegar.

Desde los comienzos de lo que se considera física como una disciplina independiente, la influencia que sobre ella tuvo la filosofía es notable. Aunque una revisión histórica concienzuda no es el propósito de este texto, es de relevancia contextual mencionar las batallas internas a las que se enfrentó Newton al reflexionar sobre sus descubrimientos y propuestas en gravitación, inmerso en concepciones cartesianas. Descartes rechazó las nociones aristotélicas sobre propiedades metafísicas como calor y sabor para dar lugar a atributos cuantificables empíricamente. Posteriormente, Newton añadió la fuerza como un concepto útil para explicar la dinámica de los cuerpos. Sus explicaciones fueron fructíferas y encajaban con el movimiento de los planetas y la caída de cuerpos materiales en la superficie terrestre, pero no quedaba satisfecho con ello. Exigía a su teoría un significado último y fundamental en lo relativo a la descripción metafísica de la realidad. En una carta a Richard Bentley, escribió (Cohen, 1978):

Que la gravedad debe ser innata e inherentemente esencial a la materia, de manera que un cuerpo puede influir en otro a distancia a través del vacío sin mediación de algo a través de lo cual la fuerza o acción de uno sobre otro pueda transmitirse, es tan absurdo a mi parecer que no creo que ningún hombre mínimamente competente en materias filosóficas se lo pueda creer. La gravedad debe estar causada por un agente actuando constantemente acorde a ciertas leyes, pero la cuestión sobre si dicho agente es material o inmaterial la dejo a consideración de mis lectores.[1]

En este sentido, vemos cómo sus convicciones metafísicas, que van más allá de la física, influyeron en su actividad científica y le llevaron a cuestionarse el significado de sus resultados, considerando absurdas algunas conclusiones precipitadas. Desde su perspectiva filosófica, decidió tomar su teoría como una descripción de la realidad antes que una mera herramienta de cálculo. Lo mismo haría Einstein siglos más tarde en lo concerniente a la MC y el entrelazamiento (Einstein, 1935), como podemos leer en Born, 1971, p. 58:

Admito, por supuesto, que hay una validez considerable en el enfoque estadístico que por vez primera identificaste claramente como necesario, dado el formalismo existente. No puedo creer seriamente en él porque dicha teoría no puede reconciliarse con la idea de que la física debe representar una realidad en el espacio y el tiempo, libre de acciones a distancia fantasmales.

Einstein no apoyaba las predicciones de la MC relativas a la acción a distancia incluso en intervalos de tipo espacial[2], y la causa fue su interés en la filosofía y su desarrollada perspectiva realista[3]; para él, una teoría confiable y buena era aquella en la que cada uno de sus elementos se correspondía con un elemento de la realidad (EPR, 1935).

Así, está claro que tanto Newton como Einstein, por poner dos notables ejemplos, tuvieron una fuerte y fructífera relación con cuestiones metafísicas. De hecho, el primero estableció los fundamentos de una nueva concepción del mundo, un universo mecanicista cuyos elementos siguen ciertas reglas, las leyes, las cuales podemos descubrir. Y, por si fuera poco, sus conflictos con la acción a distancia motivaron la aparición de los campos en física, elementos fundamentales de las teorías clásicas y modernas más exitosas. El segundo, por otro lado, expresó repetidamente su interés en asuntos filosóficos, hasta el punto de haber afirmado, en una carta a Moritz Schlick (Hentschel, 1988) refiriéndose a la influencia que sus lecturas de Mach y Hume tuvieron en su desarrollo de la Relatividad:

Es muy posible que, sin estos estudios filosóficos, nunca hubiera llegado a la solución.

La influencia de los estudios de estos filósofos en las preconcepciones de Einstein acerca de la realidad está fantásticamente explicado en Norton, 2014. Siguiendo la autobiografía de Einstein, solo cuando abandonó la concepción de lo absoluto de la simultaneidad y el tiempo, fue capaz de desarrollar la Relatividad, proceso que fue propulsado enormemente por su bagaje filosófico.

El lector debería, a estas alturas, haberse convencido del grado en que el bagaje filosófico estimula la actividad científica, al menos en dos casos principales. Filosofía y física comúnmente se perciben como dos maneras yuxtapuestas de entender la realidad, pero es precisamente en el estudio de lo que es, cómo es, por qué es y por qué es como es, donde convergen en un fructífero debate.

Que las investigaciones de los físicos tienen como objetivo explicar y comprender fenómenos de la naturaleza no sorprende a nadie. No obstante, los requisitos que una teoría adecuada debe cumplir para ser válida en lo que a hacer física respecta son una fuente de conflicto. Para que un constructo ideal sea considerado una teoría científica, debería implicar algo de complejidad y rigor, con base en altos niveles conceptuales y empíricos de confianza, y aquí es donde la filosofía juega su papel.

Un posible abordaje (Maudlin, 2019) considera dos pilares básicos en la construcción de una teoría: por un lado, es necesario describir en detalle lo que debe ser entendido, explicado o predicho; por otro, la naturaleza y comportamiento de los elementos de la teoría que nos permiten entender, explicar o predecir deben estar también bien definidos. En esencia, una teoría científica válida y correcta debería incluir una ontología y una dinámica claras[4]. Otra característica con la que una buena teoría física debería contar es la generalidad. Enunciados concretos con alcances predictivos y explicativos restringidos no constituyen teorías científicas.

Efectivamente, dichos requisitos son cumplidos por casi cualquier teoría considerada científica actual. Lo previamente explicado se podría tomar por obvio, y podría llegarse a pensar que es absurdo incluirlo en este escrito. Y lo sería si no fuera por la exitosa irrupción de la MC. Los relativamente recientes avances en MC y sus previamente mencionados conflictos hacen oídos sordos a los citados requisitos. La MC es la teoría más predictiva y exitosa de los tiempos modernos, y aun así no incluye la definición de algunos conceptos básicos y sus fundamentos.

A la vista de esto, la pregunta que surge en este punto es si el problema es la teoría en sí misma o la naturaleza del enfoque ontológico. Aunque una investigación más profunda y concienzuda por parte del autor aún debe llevarse a cabo, expondremos algunos conflictos que son claramente interesantes.

En primer lugar, la respuesta a este dilema podría encontrarse en futuras investigaciones y mejoras de la teoría. Esto podría poner un poco de luz en los entresijos de la naturaleza fundamental de conceptos como la función de onda o el problema de la medida. Para que concluya en éxito, es necesaria una intensa colaboración entre físicos y filósofos.

Pero ¿qué ocurre si es la propia teoría la que supone un reto para los actuales enfoques filosóficos en lo relativo a la evaluación de la corrección de su construcción? Podría darse el caso de que la realidad no fuera independiente de las condiciones en las que es observada y, por tanto, al describir la preexistencia e independencia de algunas características de los sistemas físicos con los que se puede experimentar, se puede estar faltando a la realidad en sentido literal.

En segundo lugar, una falacia ingenua que algunos investigadores utilizan como argumento al defender la inutilidad de la filosofía de la física[5] es el hecho de que, pese a la incompletitud de las bases conceptuales de algunas teorías, prosperarán mientras den predicciones correctas de las medidas en experimentos. Esta es una manera fuertemente empirista de quedar satisfecho con la predicción de los experimentos. ¿Es el cometido último de la ciencia puramente la predicción? ¿No es igual – o más – importante la descripción de los fenómenos?

Esencialmente, al reflexionar sobre cuál es el abordaje apropiado para analizar los datos experimentales o para proponer nuevas conjeturas, al decidir si el propósito de una teoría es o bien describir la realidad o exclusivamente predecir resultados experimentales; al defender un proyecto científico que necesita financiación, uno está filosofando. Como científico, uno normalmente se considera a sí mismo como un individuo independiente en lo que respecta a la producción científica. Sin embargo, mientras ni experimentalmente ni derivado de argumentos filosóficos esté claro cuál es el abordaje correcto – si realismo, antirrealismo, instrumentalismo, positivismo y un largo etcétera – uno tomará parte en alguna tendencia inconscientemente. ¿Por qué Planck consideró el hecho de introducir la discretización en el corazón de la física atómica un acto de desesperación cuando presentó sus ideas ante la Sociedad de Física de Berlín? Porque colisionaba con el continuo aceptado por los físicos del siglo XIX tardío. No ser consciente de la historia, contexto y bagaje filosófico le hace a uno dependiente, y puede llevar a malinterpretar lo que la física nos dice acerca de la naturaleza de la realidad.

El lector no debe malentender esta línea de pensamiento, pues contemplar una revisión concienzuda de los entresijos de las teorías físicas exitosas actuales no es la única vía de adquisición de conocimiento. En numerosas ocasiones, justamente lo contrario ha sucedido, y la información bruta e inexplicable a priori que la naturaleza arroja a nuestros instrumentos de medida ha definido el génesis de una teoría. Cuando Planck postuló las discontinuidades en el espectro energético de los átomos o cuando Kepler delineó sus elipses cósmicas, ambos estaban proponiendo nuevas explicaciones en vista de datos empíricos sobre la naturaleza de las cosas. No obstante, para que estas teorías fueran exitosas, un posterior y profundo análisis filosófico de sus implicaciones y consecuencias necesita ser implementado.

A estas alturas, la influencia e importancia de la filosofía para la física están claras. Pero ambas disciplinas coexisten en una relación simbiótica – no sólo es la primera importante para la segunda, sino que la segunda ha dado forma a conceptos de la primera a menudo.

La ciencia es actualmente un acercamiento particularmente globalizado a la comprensión de la naturaleza[6], y producir ciencia de calidad requiere encontrarse con muchos científicos internacionales, además de entender y aceptar culturas y hábitos muy diversos. En el mundo polarizado y conflictivo en el que vivimos, eso es útil para la sociología y las relaciones humanas. Al fin y al cabo, la ciencia, en el sentido del intercambio de conocimiento y debates fructíferos entre diferentes líneas de pensamiento, constituye un laboratorio para la filosofía. Y no sólo sirve la ciencia para fines sociológicos, sino que para fines más teóricos y fundamentales también. Grandes ejemplos de esto son Husserl – matemático que encontró en su disciplina la motivación para el desarrollo de su método fenomenológico – o Newton, cuyo universo mecánico estimuló debates sobre el libre albedrío y la ética.

¿Cuál es la mejor manera de entender la naturaleza? ¿Cómo podemos medir y confiar posteriormente en los resultados de las medidas? Desde mi punto de vista, la mejor manera de explorar estos conceptos filosóficos es analizando la física, pues es, entre todas las disciplinas que persiguen la descripción de la naturaleza, en la que las teorías y los procesos de medida están más desarrollados y mejor definidos, y en la que se apoyan el resto de las disciplinas usualmente. Esto también hace de la física un asunto de análisis filosófico complejo; por ello, la filosofía de la física debería ser más desarrollada y estimulada por los físicos y los filósofos de la ciencia – los primeros ofrecen un sólido bagaje científico y mucha confianza moviéndose entre conceptos y teorías físicas, mientras que los segundos tienen experiencia en el análisis de las teorías científicas y sus métodos desde un punto de vista que no puede desarrollarse desde la física de manera independiente.

Finalmente, la física y la filosofía ejercen una influencia no trivial entre ellas. Podemos ver, como se ha intentado explicar en este escrito, cómo la física confía en la filosofía al intentar resolver problemas relacionados con la interpretación de teorías y resultados experimentales, y también cómo la filosofía puede alimentarse del conocimiento y las conclusiones de la física para desarrollar conceptos acerca de la realidad. La interacción entre ambas disciplinas es innegable e inmensamente importante para la prosperidad de la ciencia.

Referencias

• Born, M.; Einstein, A., “The Born-Einstein Letters”, Macmillan Press, 1971
• Cohen, I. Bernard, “Isaac Newton’s Papers Letters on Natural Philosophy” 279-312, 2nd edition, Cambridge, Mass. and London, Harvard University Press, 1978
• Einstein, A.; B. Podolsky; N. Rosen (1935), «Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?». Physical Review. 47 (10): 777–780
• Freedman, S. J. ; Clauser, J. F., (1972), «Experimental test of local hiddenvariable theories». Phys. Rev. Lett. 28 (938): 938–941
• Hentschel, A. M., “The Collected Papers of Albert Einstein”, Volume 8: “The Berlin Years: Correspondence, 1914-1918”, 1988
• Howard, Don A. and Marco Giovanelli, «Einstein’s Philosophy of Science», The Stanford Encyclopaedia of Philosophy (Fall 2019 Edition), Edward N. Zalta (ed.), https://plato.stanford.edu/archives/fall2019/entries/einsteinphilscience
• Jackson, J. D., “Classical Electrodynamics”, John Wiley and Sons, Inc. 3rd edition, 1999
• Maudlin, T., “Philosophy of Physics. Quantum Theory”, Princeton University Press, Princeton and Oxford, 2019
• Norton, J. D., “How Hume and Mach Helped Einstein Find Special Relativity”, 2004.
• Rovelli, C., “Physics needs philosophy. Philosophy needs physics”. Foundations of Physics, 48, 481-491, 2018

[1] Esta y todas las citas del texto han sido traducidas del inglés por el autor.

[2] En este tipo de intervalos espaciotemporales, dos eventos están fuera del llamado cono de luz, y esto significa que cualquier influencia entre ellos está prohibida por la Relatividad. Para una explicación técnica del asunto puede consultarse Jackson, 1999, Sec. 11.3.

[3] Numerosas claves acerca de los razonamientos de Einstein pueden encontrarse en Howard, 2019.

[4] Este argumento es utilizado por Maudlin (2919) para hacer énfasis en la relevancia de las interpretaciones de la MC y para criticar las recetas de la interpretación de Copenhage.

[5] Un concienzudo y bello análisis de las razones por las que este y otros argumentos no se sostienen se puede encontrar en Rovelli, 2019.

[6] Al menos dentro del alcance de lo que el autor considera que debe ser el propósito de la ciencia.