Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 9 de Julio, 2015, 19:34

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Hace unos días comencé a escribir sobre la teoría de la transformación de Dirac. Antes de eso, comenté dos temas de Dirac de su Principles of Quantum Mechancis:

Polarización del Fotón
Interferencia de Fotones

Quisiera completar ese comentario, exponiendo y traduciendo la sección Superposition and indeterminacy de ese libro. Leo:

The reader may possibly feel dissatisfied with the attempt in the two preceding sections to fit in the existence of photons with the classical theory of light....

El lector posiblemente se sienta insatisfecho por el intento de las dos secciones precedentes para conciliar la existencia de fotones con la teoría clásica de la luz...

Esas dos secciones anteriores son las que comenté en los enlaces mencionados, la polarización de fotones y la interferencia de fotones.

... He may argue that a very strange idea has been introduced—the possibility of a photon being partly in each of two states of polarization, or partly in each of two separate beams— but even with the help of this strange idea no satisfying picture of the fundamental single-photon processes has been given. He may say further that this strange idea did not provide any information about experimental results for the experiments discussed, beyond what could have been obtained from an elementary consideration of photons being guided in some vague way by waves. What, then, is the use of the strange idea ?

... Podría argüir que una idea muy extraña ha sido introducida - la posibilidad de un fotón estando parcialmente en uno de dos estados de polarización, o parcialmente en dos haces separados - pero aún con la ayuda de esta idea extraña no se ha dado una imagen satisfactoria de los procesos fundamentales de un fotón aislado. Podría todavía agregar que esta idea extraña no provee ninguna información sobre los resultados experimentales discutidos, más allá de lo que podría ser obtenido por la consideración elemental de los fotones como guiados de alguna vaga manera por ondas. ¿Cuál es, entonces, el uso de esta extraña idea?

Y acá viene una postura muy típica de Dirac: aceptar el modelo matemático, sin necesidad de un modelo clásico del proceso:

In answer to the first criticism it may be remarked that the main object of physical science is not the provision of pictures, but is the formulation of laws governing phenomena and the application of these laws to the discovery of new phenomena. If a picture exists, so much the better; but whether a picture exists or not is a matter of only secondary importance. In the case of atomic phenomena no picture can be expected to exist in the usual sense of the word 'picture', by which is meant a model functioning essentially on classical lines. One may, however, extend the meaning of the word 'picture' to include any way of looking at the fundamental laws which makes their self-consistency obvious. With this extension, one may
gradually acquire a picture of atomic phenomena by becoming familiar with the laws of the quantum theory.

En respuesta a la primera crítica puede notarse que el principal objeto de la ciencia física no es la provisión de imágenes, sino la formulación de leyes que gobiernen los fenómenos y la aplicación de estas leyes al descubrimiento de nuevos fenómenos. Si una imagen existe, mejor, pero que una imagen exista o no es asunto de segunda importancia. En el caso de los fenómenos atómicos no hay imagen que pueda esperarse que existe en el sentido usual de la palabra 'imagen', entendida como un modelo funcionando esencialmente de acuerdo a las líneas clásicas. Sin embargo uno puede extender el significado de la palabra 'imagen' para incluir cualquier modo de ver a las leyes fundamentales que muestre como obvia a su auto-consistencia. Con esta extensión, uno puede gradualmente adquirir una imagen de los fenómenos atómicos al habituarse a las leyes de la teoría cuántica.

Es una postura fuerte. Yo cambiaría 'imagen' por 'modelo'. Para Dirac, le basta la auto-consistencia de lo que va a proponer, y la adecuación a los experimentos. En otros artículos, llegó a preferir la lógica de la teoría, a su adecuación a los resultados experimentales, por ejemplo, cuando explicó el efecto Compton: sus resultados indicaban un valor que difería en un 25% de los experimentos conocidos hasta entonces. En una actitud típica de Dirac, afirmó que los valores deberían estar equivocados, y la teoría correcta. Tenía razón, Compton al tiempo le escribió confirmando los nuevos valores.

With regard to the second criticism, it may be remarked that for many simple experiments with light, an elementary theory of waves and photons connected in a vague statistical way would be adequate to account for the results. In the case of such experiments quantum mechanics has no further information to give. In the great majority of experiments, however, the conditions are too complex for an elementary theory of this kind to be applicable and some more elaborate scheme, such as is provided by quantum mechanics, is then needed. The method of description that quantum mechanics gives in the more complex cases is applicable also to the simple cases and although it is then not really necessary for accounting for he experimental results, its study in these simple cases is perhaps a suitable introduction to its study in the general case.

Con respecto a la segunda crítica, puede notarse que para muchos experimentos simples con la luz, una teoría elemental de las ondas y fotones conectados de una manera estadística vaga podría ser adecuada para explicar los resultodas. En el caso de esos experimentos, la mecánica cuántica no tiene más información para ofrecer. Sin embargo, en la gran mayoría d los experimentos las condiciones son tan complejas para que una teoría sencilla de ese tipo pueda ser aplicable, y se necesita un esquema más elaborado, como el que es provisto por la mecánica cuántica. El método de descripción que la mecánica cuántica provee para esos casos complicado es aplicable también a los casos simples y aunque no es realmente necesaria para dar cuenta de esos resultados experimentales, su estudio en estos casos simples es posiblemente una introducción adecuada al estudio del caso general.

Es interesante notar que Dirac busca explicar más casos que los considerados simples, por ejemplos, los casos relativísticos.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia