Indeterminismo

En 1729, el testamento de Jean Meslier afirma:

"La materia, en virtud de su propia fuerza activa, se mueve y actúa de manera ciega". ^{[ 10 ]}

Poco después Julien Offroy de la Mettrie en su L'Homme Machine. (1748, anónimo) escribió:

«¿Quizás la causa de la existencia del hombre reside simplemente en la existencia misma? ¿Quizás fue arrojado por casualidad a algún punto de esta superficie terrestre sin ningún cómo ni por qué ?».

En su Anti-Sénèque [ Traité de la vie heureuse, par Sénèque, avec un Discours du traducteur sur le même sujet , 1750] leemos:

"Entonces, la suerte nos ha deparado la vida". ^{[ 11 ]}

En el siglo XIX, el filósofo francés Antoine-Augustin Cournot teorizó el azar de una manera nueva, como una serie de causas no lineales. Escribió en Essai sur les fondements de nos connaissances (1851):

"No es por su rareza que la probabilidad es real. Al contrario, es por la casualidad que producen muchas otras posibles." ^{[ 12 ]}

En teoría de la probabilidad , un proceso estocástico , o a veces aleatorio, es la contraparte de un proceso determinista (o sistema determinista ). En lugar de considerar una única realidad posible sobre cómo podría evolucionar el proceso a lo largo del tiempo (como ocurre, por ejemplo, con las soluciones de una ecuación diferencial ordinaria ), en un proceso estocástico o aleatorio existe cierta indeterminación en su evolución futura, descrita por distribuciones de probabilidad. Esto significa que, incluso si se conoce la condición inicial (o punto de partida), existen muchas posibilidades para la evolución del proceso, pero algunas trayectorias pueden ser más probables y otras menos.

La idea de que la física newtoniana demostraba el determinismo causal tuvo una gran influencia a principios de la Edad Moderna. «Así, el determinismo físico [...] se convirtió en la fe dominante entre los hombres ilustrados; y todo aquel que no abrazara esta nueva fe era considerado oscurantista y reaccionario». ^{[ 25 ]} Sin embargo: «El propio Newton puede contarse entre los pocos disidentes, pues consideraba que el sistema solar era imperfecto y, por consiguiente, propenso a la destrucción». ^{[ 26 ]}

El caos clásico no suele considerarse un ejemplo de indeterminismo, ya que puede ocurrir en sistemas deterministas como el problema de los tres cuerpos .

John Earman ha argumentado que la mayoría de las teorías físicas son indeterministas. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Por ejemplo, la física newtoniana admite soluciones donde las partículas se aceleran continuamente, dirigiéndose hacia el infinito. Debido a la reversibilidad temporal de las leyes en cuestión, las partículas también podrían dirigirse hacia el interior, sin la influencia de ningún estado preexistente. Él denomina a estas partículas hipotéticas « invasores del espacio ».

John D. Norton ha sugerido otro escenario indeterminista, conocido como la cúpula de Norton , donde una partícula se sitúa inicialmente en el vértice exacto de una cúpula. ^{[ 29 ]}

El espacio-tiempo ramificado es una teoría que unifica el indeterminismo y la teoría especial de la relatividad . La idea fue concebida por Nuel Belnap . ^{[ 30 ]} Las ecuaciones de la relatividad general admiten soluciones tanto indeterministas como deterministas.

Ludwig Boltzmann fue uno de los fundadores de la mecánica estadística y de la teoría atómica moderna de la materia . Se le recuerda por su descubrimiento de que la segunda ley de la termodinámica es una ley estadística derivada del desorden . También especuló que el universo ordenado es solo una pequeña burbuja en un vasto mar de caos. El cerebro de Boltzmann es una idea similar.

La evolución darwiniana se basa más en el elemento aleatorio de la mutación que la teoría evolutiva anterior de Herbert Spencer . Sin embargo, la cuestión de si la evolución requiere un indeterminismo ontológico genuino está abierta a debate ^{[ 31 ].}

En el ensayo Azar y necesidad (1970), Jacques Monod rechazó el papel de la causalidad final en biología , argumentando en cambio que una mezcla de causalidad eficiente y "azar puro" conduce a la teleonomía , o simplemente a una aparente intencionalidad.

El genetista de poblaciones teórico japonés Motoo Kimura enfatiza el papel del indeterminismo en la evolución. Según la teoría neutral de la evolución molecular : "a nivel molecular, la mayor parte del cambio evolutivo es causado por la deriva aleatoria de mutantes genéticos que son equivalentes frente a la selección. ^{[ 32 ]}

En su libro de 1997, El fin de la certeza , Prigogine sostiene que el determinismo ya no es una creencia científica viable. «Cuanto más sabemos sobre nuestro universo, más difícil resulta creer en el determinismo». Esto representa una importante ruptura con el enfoque de Newton , Einstein y Schrödinger , quienes expresaron sus teorías en términos de ecuaciones deterministas. Según Prigogine, el determinismo pierde su poder explicativo ante la irreversibilidad y la inestabilidad . ^{[ 33 ]}

Prigogine remonta la disputa sobre el determinismo a Darwin , cuyo intento de explicar la variabilidad individual según poblaciones en evolución inspiró a Ludwig Boltzmann a explicar el comportamiento de los gases en términos de poblaciones de partículas en lugar de partículas individuales. ^{[ 34 ]} Esto condujo al campo de la mecánica estadística y a la comprensión de que los gases experimentan procesos irreversibles. En la física determinista, todos los procesos son reversibles en el tiempo, lo que significa que pueden proceder hacia atrás y hacia adelante en el tiempo. Como explica Prigogine, el determinismo es fundamentalmente una negación de la flecha del tiempo . Sin la flecha del tiempo, ya no existe un momento privilegiado conocido como el "presente", que sigue a un "pasado" determinado y precede a un "futuro" indeterminado. Todo el tiempo es simplemente dado, con el futuro tan determinado o indeterminado como el pasado. Con la irreversibilidad, la flecha del tiempo se reintroduce en la física. Prigogine menciona numerosos ejemplos de irreversibilidad, como la difusión , la desintegración radiactiva , la radiación solar , el clima y el origen y la evolución de la vida . Al igual que los sistemas meteorológicos, los organismos son sistemas inestables que existen lejos del equilibrio termodinámico . La inestabilidad se resiste a las explicaciones deterministas convencionales. En cambio, debido a su sensibilidad a las condiciones iniciales, los sistemas inestables solo pueden explicarse estadísticamente, es decir, en términos de probabilidad .

Prigogine afirma que la física newtoniana se ha "extendido" tres veces: primero con el uso de la función de onda en la mecánica cuántica , luego con la introducción del espacio-tiempo en la relatividad general y, finalmente, con el reconocimiento del indeterminismo en el estudio de sistemas inestables.

En el pasado, en las ciencias físicas se asumía que si el comportamiento observado en un sistema no se podía predecir, el problema se debía a la falta de información detallada, de modo que una investigación suficientemente minuciosa acabaría dando como resultado una teoría determinista ("Si se conocieran con exactitud todas las fuerzas que actúan sobre los dados, se podría predecir qué número sale").

Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica eliminó el fundamento de ese enfoque, al afirmar que (al menos según la interpretación de Copenhague ) los constituyentes más básicos de la materia a veces se comportan de manera indeterminista . Esto se debe al colapso de la función de onda , en el que el estado de un sistema al ser medido no puede predecirse en general. La mecánica cuántica solo predice las probabilidades de los posibles resultados, dadas por la regla de Born . El comportamiento no determinista en el colapso de la función de onda no es solo una característica de la interpretación de Copenhague, con su dependencia del observador , sino también del colapso objetivo y otras teorías .

Los opositores al indeterminismo cuántico sugirieron que el determinismo podría restablecerse formulando una nueva teoría en la que información adicional, denominadas variables ocultas , ^{[ 35 ]} permitiría determinar resultados definidos. Por ejemplo, en 1935, Einstein, Podolsky y Rosen escribieron un artículo titulado "¿ Puede considerarse completa la descripción cuántico-mecánica de la realidad física? " , argumentando que dicha teoría era, de hecho, necesaria para preservar el principio de localidad . En 1964, John S. Bell logró definir una prueba teórica para estas teorías de variables ocultas locales, la cual fue reformulada como una prueba experimental viable gracias al trabajo de Clauser, Horne, Shimony y Holt . El resultado negativo de las pruebas realizadas en la década de 1980 por Alain Aspect descartó tales teorías, siempre que se cumplieran ciertos supuestos sobre el experimento. Por lo tanto, cualquier interpretación de la mecánica cuántica , incluidas las reformulaciones deterministas, debe rechazar la localidad o rechazar por completo la definitividad contrafactual . La teoría de David Bohm es el principal ejemplo de una teoría cuántica determinista no local.

Se dice que la interpretación de los muchos mundos es determinista, pero los resultados experimentales aún no se pueden predecir: los experimentadores no saben en qué "mundo" terminarán. Técnicamente, falta certeza contrafactual .

Una consecuencia notable del indeterminismo cuántico es el principio de incertidumbre de Heisenberg , que impide la medición precisa y simultánea de todas las propiedades de una partícula.

Las fluctuaciones primordiales son variaciones de densidad en el universo primitivo que se consideran las semillas de toda la estructura del universo. Actualmente, la explicación más aceptada para su origen se sitúa en el contexto de la inflación cósmica . Según el paradigma inflacionario, el crecimiento exponencial del factor de escala durante la inflación provocó que las fluctuaciones cuánticas del campo inflatón se estiraran a escalas macroscópicas y, al abandonar el horizonte , se "congelaran". En las etapas posteriores de dominación de la radiación y la materia, estas fluctuaciones volvieron a entrar en el horizonte, estableciendo así las condiciones iniciales para la formación de estructuras .

Neurocientíficos como Björn Brembs y Christof Koch creen que los procesos termodinámicamente estocásticos en el cerebro son la base del libre albedrío , y que incluso organismos muy simples como las moscas tienen una forma de libre albedrío. ^{[ 36 ]} Ideas similares son planteadas por algunos filósofos como Robert Kane .

A pesar de reconocer que el indeterminismo es un prerrequisito necesario de nivel muy bajo, Björn Brembs afirma que ni siquiera se acerca a ser suficiente para abordar cuestiones como la moralidad y la responsabilidad. ^{[ 36 ]}

Frente a Einstein y otros defensores del determinismo , el indeterminismo —promovido por el astrónomo inglés Sir Arthur Eddington— sostiene que un objeto físico posee un componente ontológicamente indeterminado que no se debe a las limitaciones epistemológicas de la comprensión de los físicos. El principio de incertidumbre , entonces, no se debería necesariamente a variables ocultas , sino a un indeterminismo inherente a la naturaleza misma. ^{[ 37 ]}

El determinismo y el indeterminismo se examinan en «Causalidad y azar en la física moderna» de David Bohm . Él especula que, dado que el determinismo puede surgir del indeterminismo subyacente (a través de la ley de los grandes números ) ^{[ 38 ]} y que el indeterminismo puede surgir del determinismo (por ejemplo, del caos clásico ), el universo podría concebirse como poseedor de capas alternas de causalidad y caos. ^{[ 39 ]}