El físico ganador del Premio Nobel explica el poder de la intuición

El nacimiento de las ideas es un tema que muchos estudiosos han encontrado en sus escritos. Comencemos con los famosos matemáticos franceses Henri Poincaré y Jacques Hadamard. Los dos hombres, que vivieron en los siglos XIX y XX, describieron repetidamente las formas en que nacieron sus ideas matemáticas y tenían una visión común sobre el tema: Hay distintas etapas en la formulación de una teoría.

• Hay una primera etapa preliminar en la que se estudia el problema, se lee la literatura existente y se hacen los primeros intentos fallidos para encontrar una solución. Es un período que puede durar entre una semana y un mes, y finaliza sin avances.
• Luego hay un período de incubación en el que se deja ir el problema, al menos conscientemente.
• Esta incubación termina abruptamente con un momento de luz, que a menudo ocurre en una situación ajena al problema que está tratando de resolver. Puede ocurrir, por ejemplo, al hablar con un amigo sobre temas que no tienen conexión aparente con el problema.
• En última instancia, después de que la iluminación proporciona el método general para abordar el problema, se debe formular la solución. Esto puede llevar mucho tiempo. Tiene que validar su idea y si la ruta que ha esbozado puede funcionar o no, seguida de todos los pasos matemáticos necesarios para probar la solución.

Está claro que a veces el momento de la iluminación es engañoso, al suponer la corrección de pasos que de hecho no pueden tomarse. En estos casos hay que empezar de nuevo.

También hay una intuición en la física. Se diferencia de la intuición matemática y ha evolucionado con el tiempo. Galileo, como ha señalado el historiador de la ciencia Paolo Rossi, tuvo una gran intuición de que los mundos celestial y terrenal eran similares y que a ambos se les podrían haber aplicado las mismas leyes. Este fue el punto de partida de muchos de los descubrimientos de Galileo, aunque no es fácil probarlos, ya que pensar muchas veces tiene el rabo en la boca, por así decirlo, como afirmaba el irreverente filósofo de la ciencia Paul Feyerabend. Las manchas en el sol mostraron que el reino celestial es perecedero, pero solo si no es un efecto producido por el propio telescopio. Dado que no fue posible probar si el telescopio representó con precisión el cielo, las observaciones de Galileo sugirieron que existían manchas solares y que el mundo celeste era tan variable como el mundo terrestre o que el telescopio producía imágenes falsas y reaccionaba de manera diferente a la luz de la tierra y cuerpos celestiales. Voluntad. Obviamente, esta segunda hipótesis es muy difícil de mantener ya que las manchas solares giran a una velocidad constante (debido a la rotación del Sol). En ese momento, la idea de un solo conjunto de reglas para todo el universo fue impactante, y muchos no pudieron aceptar la intuición galileana, rechazando lo que siguió.

La intuición también jugó un papel fundamental en la física posterior, particularmente durante el nacimiento de la mecánica cuántica a principios del siglo XX. Esta fue una de las mayores aventuras de la física, y entre 1900 y 1925 participaron en ella destacados científicos como Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac, Wolfgang Pauli y Enrico Fermi. Estaban lidiando con un proceso que parece muy extraño y, en cierto modo, paradójico. Se observaron ciertos fenómenos (radiación de cuerpo negro, por ejemplo) que los físicos de la época no podían comprender porque este fenómeno solo podía explicarse mediante la mecánica cuántica, que aún no se había descubierto.

¿Cuál es la forma más lógica de actuar? ¡Para inventar la mecánica cuántica y proporcionar la interpretación correcta! Pero la historia tomó un giro completamente diferente. Los físicos han hecho varios intentos de explicar los fenómenos cuánticos en los modelos clásicos asumiendo explícitamente que algunos de los elementos menos conocidos del modelo se comportaron de una manera extraña (incompatible con la mecánica clásica); en otras palabras, «hay cosas que no sabemos». Todavía no lo entiendo, pero lo haremos después de un poco más de trabajo». Durante este tiempo hubo una plétora de contribuciones contradictorias al campo, algunas de las cuales eran evidentemente erróneas, aunque para ser justos no podrían haber sido correctas porque, al tratar de justificar los fenómenos cuánticos dentro del marco de la mecánica clásica, estaban probando el imposible. Por ejemplo, en un artículo de 1900 que buscaba explicar la radiación del cuerpo negro, Planck asumió que la luz interactúa con osciladores de propiedades cuánticas enteras, en completa contradicción con la física clásica. Planck avanzó, sin darse cuenta de que el supuesto ajuste con la física clásica no estaba allí.

Es notable la verdad de las explicaciones parciales dadas: las intuiciones en física son tan fuertes que las hipótesis que quedan en el campo de la mecánica clásica han contribuido a la explicación de los fenómenos cuánticos y han impulsado las contradicciones entre la mecánica clásica y la mecánica clásica. fenómenos observados. Al final, cuando las discrepancias eran tan grandes, ya se esperaban muchos aspectos de la nueva mecánica cuántica. Por poner un ejemplo, en la teoría de Bohr de 1913, que postulaba que un electrón orbitando alrededor de un átomo de hidrógeno sólo puede hacerlo en determinadas órbitas que cumplan una determinada condición, las líneas espectrales de la luz emitida por el hidrógeno se pueden calcular de forma sencilla. . La hipótesis no era sostenible en la mecánica clásica, pero proporcionó evidencia fundamental que ayudó a construir la mecánica cuántica una década más tarde, cuando se hizo evidente la urgencia de un nuevo marco tan radical.

Los obstáculos finales cayeron en 1924 y 1925; Los años siguientes vieron un progreso a un ritmo impresionante y, a fines de 1927, la nueva mecánica cuántica había alcanzado efectivamente su forma final. El trabajo preparatorio (que duró 25 años, de 1900 a 1925) fue posible precisamente porque había una fuerte intuición sobre cómo debía organizarse el sistema físico. Fue un tipo muy diferente de intuición de los matemáticos, lo que condujo al trabajo de la física avanzada a pesar de que a menudo se basaba en argumentos defectuosos.

Con respecto a la intuición, un amigo mío que es físico experimental hipotérmico dijo: «Tienes que conocer muy bien tu configuración experimental, el sistema que estás midiendo y los fenómenos que estás observando, para estar en condiciones de dar la respuesta correcta sin incluso pensando Si te hacen una pregunta (o tú la haces), debes estar en condiciones de dar la respuesta correcta inmediatamente y luego, reflexionando, poder decir por qué es correcta”.

Recientemente experimenté algo que apuntaba en la misma dirección. Un amigo con el que trabajo me hizo una pregunta no muy fácil e inmediatamente le di una respuesta detallada. Luego me preguntó cómo llegué allí. Al principio di una explicación completamente sin sentido, luego una segunda que era más plausible, y solo en el tercer intento pude justificar adecuadamente la respuesta correcta, que di al principio por las razones equivocadas. El físico italiano Giovanni Galafutti, en el prefacio de su libro sobre mecánica, escribió que los buenos estudiantes deberían pensar en una teoría hasta que la teoría parezca obvia y, por lo tanto, la demostración parezca superflua.

instinto Depende mucho del campo en cuestión; En algunos casos se basa en el formalismo matemático. El formalismo es una herramienta muy poderosa, y se vuelve aún más poderosa si el propio inconsciente se acostumbra a utilizar procedimientos algorítmicos. [W]Cuando estaba haciendo mi primera investigación sobre gafas de rotación, utilicé el método de replicación, que es un formalismo pseudomatemático (lo que significa que la validez matemática del método no está probada pero los resultados son correctos, como se demostró 20 años después) que me permitió llegar a un resultado final sin saber lo que estoy haciendo. Luego tomó años comprender el significado físico de mis resultados. Había preparado inconscientemente una serie de reglas que me permitían entender en qué dirección debía proceder con los cálculos. Reglas que no hubiera sabido formalizar.

Avanzar sin ser plenamente consciente de lo que se está haciendo no es una aproximación a los problemas científicos. El gran escritor italiano del siglo XX Los Deramo, cuyos libros han sido traducidos a muchos idiomas, decía que cuando escribía una novela muchas veces se proponía releer todo lo que había escrito hasta el momento, y solo entonces decidía cómo empezar la siguiente. historia. Escena. En ese momento tomé a los personajes, los inserté mentalmente en la escena y los observé: “Yo no decido lo que deben hacer, los visualizo y noto cómo hablan y cómo actúan: solo registro lo que hacen. Es un proceso que no se aleja mucho del descrito por Poincaré y Hadamard.