El embrollo

Átomos o cuantos?

Sea lo que fuere, parece conveniente examinar la  materia desde varios ángulos. Un punto de vista muy sugerente,  es el de las actuales dificultades de  la ciencia física van vinculadas a la evidente complicación conceptual inherente  a la idea de continuum. Me explicaré.¿ Como van vinculadas? ¿Cuál es exactamente su mutua relación?

Si consideramos el desarrollo de la física en el último medio siglo, se saca la impresión de que el aspecto discontinuo de la naturaleza se nos  ha impuesto muy en contra de nuestra voluntad. Parecíamos muy satisfechos con el continuum. A Max Planck le asustaba  profundamente la idea del intercambio energético discontinuo que él mismo propuso en  1900 para explicar la distribución de energía en la radiación del cuerpo negro. Hizo asombrosos esfuerzos para debilitar la hipótesis y, en la medida de lo posible, distanciarse de ella. Todo en vano. Veinticinco años después, los inventores de la mecánica ondulatoria cayeron temporalmente en la fundada esperanza de que desbrozaban el camino a la descripción clásica continua, pero vieron también frustradas sus esperanzas. La propia naturaleza parecía rechazar la descripción continua, y este rechazo no parecía tener nada que ver con las aporías de los matemáticos al tratar sobre el  continuum.

Esta es la impresión que se obtiene de los últimos 100 años. Pero la teoría cuántica  se remonta  a 25 siglos, a los tiempos de Leucipo y Democrito, inventores de la primera discontinuidad: los átomos aislados flotando en el espacio. Nuestra noción de partícula elemental procede históricamente de su noción de átomo y deriva, en su concepción, de su noción  de átomo; nos hemos atenido simplemente a ella. Estas partículas resultan ser ahora “cuanta” de energía, porque, como  descubrió Einstein en 1905, Masa  y Energía son una misma cosa. Por lo tanto, la idea de discontinuidad es realmente muy antigua. ¿Cómo surgió?. Hay que puntualizar que se origina precisamente en la complejidad del continuum; es como, si dijéramos, un arma defensiva contra esta complejidad.

¿Cómo tuvieron los antiguos atomistas la idea del atomismo de la materia? La cuestión  cobra en nuestro tiempo algo más  que un simple interés histórico y se convierte en epistemológicamente importante. A veces se plantea la pregunta del siguiente  modo, con el ánimo de un profundo asombro: ¿como se les ocurrió a aquellos pensadores, con tan escasos conocimientos  de las leyes físicas y en absoluta ignorancia de  cualquier hecho experimental  relevante, la teoría correcta sobre la composición de los cuerpos materiales? A veces la gente muestra tal desconcierto ante semejante  “golpe de suerte” que prefiere afirmar que fue por casualidad  antes  que atribuir a los antiguos atomistas mérito alguno. Alegan que su teoría atómica  no pasa de ser una simple suposición sin fundamento que podría perfectamente haber resultado errónea. Ni que decir tiene que quienes llegan a tan curiosa conclusión son siempre científicos, nunca un humanista.

Rechazo  esta argumentación, por  lo que  respondo a  la pregunta. No es muy difícil. Los atomistas y sus ideas no surgen espontáneamente de la nada; les precede la gran evolución que empieza con Tales de Mileto (hacia el 585 a.C) más de cien años antes. Fueron los continuadores de la pasmosa línea especulativa de los Fisiólogoi jónicos. Su predecesor inmediato fue Anaxímenes, cuya doctrina principal consistía en señalar la importancia primordial de la “ra-refaccion y la condensación”. A partir de un minucioso análisis de la experiencia cotidiana, Anaxímenes elaboró su tesis según la cual toda partícula de materia adopta el estado sólido, liquido, gaseoso e “ígneo”; que los cambios de un estado a otro no implican un cambio de naturaleza, sino que se producen de un modo geométrico, por decirlo así, al expandirse la misma cantidad de materia en un volumen cada vez mayor (rarefacción)o , en las transiciones opuestas, reduciéndose o comprimiéndose en  volumen cada vez menor. Esta idea se ajusta tanto a la realidad que podría  figurar de prólogo en cualquier  tratado moderno  de física sin necesidad de modificaciones sustanciales. Además, no es ni mucho menos una suposición  infundada, sino el resultado  de una cuidadosa observación.

Si intentan asimilar la idea de Anaxímenes, deducirán por lógica que el cambio de propiedades de la materia-la rarefacción, pongamos por caso- se debe sin duda alguna a que sus partes  se separan enormemente entre  sí. Pero éste es un proceso  muy difícil   de imaginar si se piensa en la materia como en un continuum sin interrupción. ¿Qué  se aparta de qué? Los matemáticos de aquella época consideraban que una línea geométrica está formada por puntos. Quizás sea cierto considerada aisladamente, pero,  si es una línea material y la estiramos, ¿no se apartan los puntos entre sí dejando huecos? El alargamiento no puede producir nuevos puntos, y la misma serie de puntos no puede cubrir un intervalo mayor.

La mejor salida a estas dificultades, que radican en él carácter misterioso del continuum, es la que han adoptado los atomistas, es decir, la de considerar la materia formada por “puntos” aislados, o pequeñas partículas, que se apartan unas de otras en la rarefacción y se aproximan en la condensación sin sufrir modificación alguna. Este último dato es importante. Sin él, el concepto de que  en estos procesos la materia se mantiene intrínsecamente inalterable  sería muy vago. Los atomistas lo explican diciendo que las partículas no sufren alteración y que solo cambia su constelación geométrica.

Por lo tanto, parece que la ciencia  física en su estado actual-en el que es producto directo y la continuación ininterrumpida de la antigua ciencia-surge desde sus orígenes gracias al deseo de evitar la vaguedad intrínseca del concepto de continuum, cuyo aspecto precario se percibía en aquella época más que en los tiempos modernos, hasta hace muy poco. Nuestra impotencia en lo que respecta al continuum, reflejada en las actuales dificultades de la teoría cuántica, no es una escuela, sino una comadrona diabólica  como la del cuento de la Bella Durmiente. Su mal de ojo ha sido exorcizado durante mucho tiempo con la genial invención del atomismo. Esto  explica por qué el atomismo ha resultado tan fructífero, duradero e indispensable.  No fue una brillante ocurrencia de pensadores que “en el fondo nada sabían al respecto”, sino un poderoso exorcismo del que no podemos prescindir mientras perdure la dificultad contra la que actúa.

Con esto no queremos decir que haya que tirar por la borda al atomismo. Sus inapreciables hallazgos - en particular la teoría estadística termodinámica - son logros importantísimos. Nadie puede preveer el futuro. El atomismo se enfrenta a una grave crisis; los atomos-nuestros atomos modernos, las partículas finales-ya no pueden considearse entidades identificables. Lo cual supone una evidente desviación de la idea original de un átomo que nadie hubiera jamás contemplado.

Hay que estar preparados para cualquier eventualidad.