Fenómenos irreversibles en física cuántica

S. FORTIN; C. LÓPEZ; M. LOSADA

Mar del PLata

Congreso; XIX Congreso Nacional de Filosofía AFRA; 2019

Universidad Nacional de Mar del Plata

El concepto de irreversibilidad ha sido central en la física y la filosofía de la física en los últimos cien años. Originalmente, las discusiones en torno a procesos reversibles e irreversibles se circunscribieron casi exclusivamente a la conflictiva relación entre la termodinámica y la mecánica estadística: mientras que la enorme mayoría de los procesos macroscópicos que la termodinámica describe son eminentemente irreversibles en tanto tienden a aproximarse espontáneamente al equilibrio pero no a escapar de él, los procesos microscópicos descriptos por la mecánica estadística clásica que constituyen tales procesos termodinámicos macroscópicos son irrevocablemente reversibles. Esto dio origen al famoso problema de la irreversibilidad: cómo explicar tales procesos irreversibles si la microfísica constituyente es reversible. O, dicho de otra manera, ¿cuál es el origen de tal irreversibilidad? Además, discusiones en torno a procesos reversibles/irreversibles han sido fundamentales a la hora de explicar el origen de la flecha del tiempo: pareciese que mientras que los procesos irreversibles a nivel macroscópico tienen una dirección temporal, no sucede lo mismo con la microfísica constituyente.Con el correr del siglo veinte y con la aparición de nuevas teorías físicas el problema, mutatis mutandis, comenzó a discutirse en otros ámbitos teóricos. En particular, la aparición de la mecánica cuántica dio lugar a las mismas discusiones, pero bajo conceptos y herramientas distintas: dado que la evolución de los sistemas cuánticos es unitaria y reversible, ¿cómo explicar la irreversibilidad de los sistemas macroscópicos desde estas bases? En la bibliografía existen dos respuestas posibles que merecen la pena ser investigadas: el eco de Loschmidt y la decoherencia. Ambos fenómenos están íntimamente relacionados tanto con el problema de la irreversibilidad, así como también con el problema del límite clásico. El objetivo general de este trabajo es analizar conceptualmente el problema de la irreversibilidad desde el marco teórico de la mecánica cuántica. En particular, argumentaremos que la decoherencia, el eco de Loschmidt, el límite clásico y la llegada al equilibrio forman parte, en el ámbito cuántico, del fenómeno más general de la irreversibilidad. Mostraremos además que, al formar parte de un mismo fenómeno más general, pueden ser tratados bajo un formalismo común: el formalismo de operadores no Hermíticos.