Causalitat (física): diferència entre les revisions

Contingut suprimit Contingut afegit
m bot: - com "principi + com a "principi
ortografia
Línia 21:
 
== Principi de causalitat ==
El '''principi de causalitat''' postula que tot efecte -tot esdeveniment- ha de tenir sempre una causa (que, en idèntiques circumstàncies, una causa tingui sempre un mateix efecte es coneix com a "principi d'uniformitat"). S'usa per a la recerca de [[llei experimental|llei]]éss definides, que assignen a cada causa el seu corresponent efecte.
 
Aquest principi reflecteix un comportament mecànic de la naturalesa, que fins al segle XX s'havia acceptat i interpretat en un sentit determinista. No obstant això, a principis d'aquest segle [[Heisenberg]] va introduir el seu '''principi d'incertesa''', que modificava profundament el principi de causalitat clàssic.
Línia 33:
* Existeixen propietats de la matèria ('''observables''') que no es poden amidar simultàniament ('''observables que no commuten'''). Per exemple, la posició i la velocitat d'una mateixa partícula seria un parell de propietats d'aquest tipus. Per a il·lustrar aquesta situació amb un anàleg clàssic bast, pensi's que, si un microscopi és prou sensible com per a fer visible un electró, haurà d'enviar una quantitat mínima de llum o altra radiació apropiada sobre ell, que ho faci visible. Però l'electró és tan petit que aquest mínim de radiació (diguem, un '''fotó''') és suficient per a fer-li canviar de posició tot just ho toqués, de manera que en el precís instant d'amidar la seva posició, alteraríem aquesta.
 
* Suposem que hem amidatmesurat una d'aquestes propietats observables, de manera que coneixem amb precisió el seu valor. Quan un instant després amidem la segona propietat, obtindrem un dels possibles valors d'aquesta segona propietat, però no podem predir abans quin: només es pot predir la probabilitat amb la qual cadascun dels valors possibles seran obtinguts.
 
Per a alguns autors, des del punt de vista filosòfic, això suposa renunciar al principi de causalitat: podem trobar dos sistemes físics que han estat preparats exactament de la mateixa manera, però tals que, a l'amidar una mateixa propietat d'ambdós, obtenim un resultat distint en cada cas. No existeix cap '''causa''' per la qual hàgim obtingut els resultats diferents: la Naturalesa no és determinista. No obstant això, sí que es poden determinar amb precisió les probabilitats d'obtenir les possibles mesures. I com els objectes macroscòpics estan formats per nombres gegantescs de partícules, les prediccions probabilístiques quàntiques acaben sent, estadísticament parlant, totalment precises, el que fa de la Mecànica Quàntica una teoria extraordinàriament exacta.
 
La interpretació descrita de la mecànica quàntica és la qualque s'ha imposat amb el temps, i se l'anomena ''interpretació de Copenhaguen'' en honor de l'escola del físic danès [[Niels Bohr]]. Inicialment, la renúncia al principi de causalitat en aquesta interpretació no fou acceptada per molts físics, incloent a [[Albert Einstein|Einstein]], qui va afirmar: "Déu no juga als daus". De fet, el mateix Einstein, en col·laboració amb Podolski i Rosen, va idear un experiment ([[Paradoxa EPR]], per les sigles dels seus autors) tal que les conclusions de la interpretació de [[Copenhaguen]] semblaven absurdes. [[Bohr]] va mostrar que, encara que molt estranyes, aquestes conclusions no són absurdes. Experiments d'aquest tipus van ser portats a terme a la fi del segle XX per [[Alain Aspect]], i han confirmat la interpretació de [[Copenhaguen]].
 
No obstant això, aquesta interpretació s'enfronta encara a l'anomenada paradoxa del [[gat de Schrödinger]] (remarquem que Schrödinger, com Einstein, va ser un dels pares de la Mecànicamecànica Quànticaquàntica). Aquesta paradoxa, que afecta a la definició del que és un procés de mesura (la distinció entre la matèria observada i la ment de l'observador), no ha pogut ser encara explicada de formamanera satisfactòria.
 
ExisteixenHi ha multitud d'efectes que es deriven del principi d'incertesa. Un d'ells, que afecta a l'exemple d'incertesa posició-velocitat anterior, és la impossibilitat de l'absència completa d'[[energia]] cinètica o, diguem, velocitat, per a una partícula (ni tan sols en el [[zero absolut]]). Si l'energia cinètica arribés al punt zero i les partícules quedessin totalment immòbils, seria possible confinar-les i determinar la seva posició amb precisió arbitrària, alhora que coneixeríem la seva velocitat (que seria zero). Per tant, ha d'existir alguna "energia residual del punt zero", fins i tot en el zero absolut, per a mantenir les partícules en moviment, i també, per així dir-lo, la nostra incertesa. Aquesta energia "punt zero" es pot calcular, i resulta suficient per a evitar que l'heli líquid se solidifique, fins i tot a temperatures tan pròximes com es vulgui del zero absolut (el zero en si resulta inaccessible).
 
Les conseqüències del principi d'incertesa es constaten en totes les parts de la microfísica, i acaben resultant sorprenents quan s'extrapolen a l'Univers en el seu conjunt. Així: