La física clàssica, és completament determinista?

Investigadors de l'acadèmia de ciències austríaca, de la Universitat de Viena i de la Universitat de Ginebra, han proposat una nova interpretació de la física clàssica sense números reals. Aquest nou estudi repta la visió tradicional de la física clàssica com a determinista.

En física clàssica se sol suposar que si es sap on és un objecte i la seva velocitat, es pot predir exactament cap a on anirà. Una suposada intel·ligència superior, amb el coneixement de tots els objectes existents actualment, seria capaç de conèixer amb certesa el futur així com el passat de l’univers amb una precisió infinita. Més tart, a principis del 1800 en Pierre-Simon Laplace va il·lustrar aquest argument,  anomenat el dimoni de Laplace,  que permet explicar el concepte de determinisme de la física clàssica. En general, ss creu  que només la física quàntica  podrà desafiar el determinisme. Els científics van descobrir que no tot es pot dir amb certesa i només es pot calcular la probabilitat que alguna cosa es pugui comportar d’una determinada manera.

Font: Concepto

Però, realment, la física clàssica és completament determinista? Flavio Del Santo, investigador de l’Institut de Viena per a l’òptica quàntica i la informació quàntica de l’Acadèmia austríaca de les ciències i la Universitat de Viena, i Nicolas Gisin de la Universitat de Ginebra, aborden aquesta qüestió en el seu nou article "Física sense determinisme: interpretacions alternatives de Physical Classical ", publicat a la revista Physical Review A. Basant-se en obres anteriors d’aquest darrer autor, es mostra que l’interpretació habitual de la física clàssica es basa en supòsits tàcits addicionals. Quan es  mesura alguna cosa, per exemple, la longitud d’una taula amb un regla, es troba un valor amb una precisió finita, és a dir, amb un nombre finit de dígits. Fins i tot si s'utilitza un instrument de mesura més precís,  trobarem més dígits, però encara  és  un nombre finit. Tanmateix, la física clàssica suposa que, fins i tot, potser no es pot mesurar, si hi ha un nombre infinit de dígits predeterminats. Això significa que la longitud de la taula sempre es  perfectament determinista.

Font: Lorenzo Nocchi

Per exemple, si es  juga a una variant del joc de Bagatelle o Pin-Board (com el de la figura), on un tauler s’omple simètricament de pins. Quan una  bola comenci a rodar pel tauler, tocarà els pins i es desplaçarà cap a la dreta o a l'esquerra de cadascun d'ells. En un món determinista, el coneixement perfecte de les condicions inicials en què la bola entra al tauler (la seva velocitat i posició) determina sense embuts el camí que seguirà la pilota entre els pins. La física clàssica suposa que si no es pot obtenir el mateix camí en diferents tirades, és només perquè a la pràctica no s'ha pogut establir precisament les mateixes condicions inicials. Per exemple, perquè no es te un instrument de mesura infinitament precís per definir la posició inicial de la pilota en entrar al tauler.

Font: Fisicalandia

Els autors d’aquest nou estudi proposen una visió alternativa: després d’un cert nombre de pins, el futur de la bola és genuïnament aleatori, fins i tot en principi, i no per les limitacions dels  instruments de mesura. A cada cop, la pilota té una certa tendència o tendència al rebot a la dreta o a l’esquerra, i aquesta elecció, a priori, no es determina. Per als primers cops, es pot determinar amb certesa el camí, és a dir, la propensió és del 100% per un costat i del 0% per l’altre. Després de trobar-se un cert nombre de pins, però, l’elecció no està predeterminada i la propensió assoleix gradualment el 50% per la dreta i el 50% per l’esquerra. D’aquesta manera, es pot pensar en cada dígit de la longitud de la taula com a determinat per un procés similar a l’elecció d’anar a l’esquerra o a la dreta a cada cop  petit de la pilota. Per tant, després d’un determinat nombre de dígits, la longitud ja no es determina.

El nou model introduït pels investigadors,  refusa l’atribució habitual d’un significat físic als nombres reals matemàtics (nombres amb dígits infinits predeterminats). En canvi, afirma que després d'un determinat nombre de dígits, els seus valors es fan veritablement aleatoris i que només es defineixen si  la propensió es de prendre un valor específic. Això  porta a noves visions sobre la relació entre la física clàssica i la quàntica. De fet, quan, com i en quines circumstàncies una quantitat indeterminada pren un valor definit és una qüestió notòria en els fonaments de la física quàntica, conegut com el problema de mesurament quàntic. Això està relacionat amb el fet que al món quàntic és impossible observar la realitat sense canviar-la. De fet, el valor d'una mesura en un objecte quàntic encara no està establert fins que un observador no el mesura realment. 

Font: Universitat de Viena