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ESDE los viejos tiempos «Ir A m a te le s , lis u a y filosofía son dos maneras de acercarse a la « iiiiipirnsióM ilrl mundo que se han desarrollado en conexión mutua. Más «|iir i'u.ili|iner olra disciplina científica, la física ha presionado sobre los limites «le nuestro conocimiento más general acerca de las estructuras pmlunilas del entendimiento y de la realidad, por lo que posee muchos puntos comunes con el pensamiento ontológico y epistem ológico, tradicionalmente objeto de la filosofía. LAW REN CE SK LAR traza un mapa de las áreas principales en la que se plantean cuestiones fundamentales de filosofía del conocimiento del mundo físico. FILOSOFÍA DE LA F IS IC A estudia la estructura del espacio, el tiem po y el movimiento, la geometría del mundo y el tipo de entidades fundamentales que lo constituyen. Aborda también el problema de la probabilidad y el carácter aleatorio de los procesos básicos de la naturaleza, y termina con un examen de las implicaciones ontológicas y epistemológicas de la mecánica cuántica, la teoría más precisa y fecunda de cuantas han existido nunca, así como la más extraña y difícil de conjugar con la imagen del mundo del sentido común. También en Alianza Editorial, «Sobre la realidad de los cuantos», de J. M. Jauch (AU 428), y «El debate de la teoría cuántica», de Franco Selleri (AU 453).Lawrence Sklar
Filosofía de la física
Versión española de Rosa Álvarez Ulloa
Alianza
Editorial
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© Westview Press, Inc., 1992
© Ed. cast.: Alianza Editorial, S. A., Madrid, 1994
Calle Juan Ignacio Luca de Tena, 15; 28027 Madrid; teléf. 741 66 00 ISBN : 84-206-2797-6
Depósito legal: M. 38.916-1994
Impreso en Lavel. Los Llanos, C/ Gran Canaria, 12. Humanes (Madrid) Printed in Spain
Agradecimientos ... 11
1. I n t r o d u c c i ó n : La f i l o s o f í a yl a s c ie n c ia s f í s i c a s ... 13
La relación de la ciencia a la filosofía ... 13
Física moderna y filosofía ... 16
Filosofía de la física y filosofía general ... 22
Finalidad y estructura de este lib r o ... 24
2. Es p a c io, t ie m p o, m o v im ie n t o ... 27
Problemas filosóficos tradicionales del espacio y el tiempo.. 27
El debate entre Newton y Leibniz ... 38
Del espacio y el tiempo al espacio-tiempo ... 47
La gravedad y la curvatura del espacio-tiempo ... 67
¿Cómo conocemos la verdadera geometría del mundo? .... 85
¿Qué clase de entidad tiene el espacio-tiempo? ... 109
Lecturas adicionales ... ... 138
3. LaINTRODUCCIÓN DE LA PROBABILIDAD EN LA FÍSICA ... 141
Los filósofos acerca de la probabilidad y la explicación es tadística ... 141
De la termodinámica a la mecánica estadística ... 164
El problema de la irreversibilidad y las tentativas de resol verlo ... 180
El problema de «la dirección del tiempo» ... 216
Lecturas adicionales ... 227
4. La IMAGEN CUÁNTICA DEL MUNDO ... 231
La base experimental de la teoría cuántica ... 231
Primeras tentativas de interpretar la teoría: el principio de incertidumbre ... 241
¿Qué es la medición en la teoría cuántica? ... 260
El problema de las variables ocultas y el determinismo... 292
La inseparabilidad de los sistemas ... 307
Lecturas complementarias ... 324 5. Re f l e x io n e s s o b r e la in t e r d e p e n d e n c ia d e l af il o s o f ía y lac ie n c ia... 327 Bi b l i o g r a f í a... 335 Ín d ic ea n a l ít ic o... 341 10 Indice
En un trabajo de esta clase, concebido como un examen del estado actual del campo, las fuentes de influencia intelectual son de masiado numerosas para mencionarlas en una sección de agradeci mientos. Las lecturas sugeridas al final de los tres capítulos principa les indicarán al lector dónde he encontrado las fuentes de muchas ideas importantes en la filosofía de la física.
Las discusiones mantenidas con muchas personas a lo largo de los años me han ayudado a poner en orden mis ideas sobre los tópi cos que presento aquí. Jim Joyce y Bob Batterman han sido de gran ayuda, y de John Earman, Clark Glymour, David Malament, Paul Horwich, y Michael Friedman he aprendido mucho.
Michele Vaidic fue de inestimable ayuda a la hora de confeccio nar el manuscrito. Spencer Carr y los dos
referees
de Westview Press me ayudaron mucho a mejorar el primer borrador del manuscrito, especialmente en lo que a estilo y organización se refiere. A Marian Safran, redactora jefe, le agradezco mucho la ayuda proporcionada en llevar el manuscrito a su forma final.Parte de la investigación que contribuyó a reunir el material del capítulo 3 fue subvencionada por la National Science Foundation, cuya ayuda agradezco sinceramente. También debo dar gracias a la Universidad de Michigan por una beca que contribuyó a sufragar al gunos de los costes de la preparación del manuscrito*
Lawrence Sklar
Capítulo 1
INTRODUCCIÓN: LA FILOSOFÍA
Y LAS CIENCIAS FÍSICAS
La relación de la ciencia a la filosofía
La demarcación entre las ciencias naturales y la filosofía ha sido un proceso largo y gradual dentro del pensamiento occidental. En un principio la indagación en la naturaleza de las cosas consistía en una amalgama de lo que hoy concebiríamos como filosofía: consideracio nes generales del tipo más amplio sobre la naturaleza del ser y la na turaleza de nuestro acceso cognitivo al mismo, y lo que hoy se consi deraría característico de las ciencias específicas: la acumulación de hechos observacionales y la formulación de hipótesis generales y teó ricas que los expliquen. Si atendemos a los restos fragmentarios de las obras de los filósofos presocráticos, encontramos no sólo im por tantes e ingeniosas tentativas de aplicar la razón a amplias cuestiones ' metafísicas y epistemológicas, sino también los primeros conatos de teorías físicas, si bien extraordinariamente imaginativas, sobre la na turaleza de la materia y sus aspectos cambiantes.
En la época de la filosofía griega clásica podemos ya apreciar una cierta disociación de las dos disciplinas. E n sus obras metafísicas, Aristóteles está haciendo exactamente lo mismo que harían los filóso fos hoy día. Pero en la mayoría de sus obras biológicas, astronómicas y físicas, encontramos métodos de investigación que nos son hoy día familiares en la práctica de los científicos.
A medida que las ciencias especiales, como la física, la química y la biología, han ido multiplicándose, dominando cada vez más recur sos y desarrollando metodologías sumamente individualizadas, han demostrado poseer capacidad para describir y explicar las caracterís ticas fundamentales del mundo en el que vivimos. Debido al éxito de los practicantes de las ciencias especiales, muchos se preguntan si aun queda algo que los filósofos puedan hacer. Algunos filósofos creen que hay dominios de investigación radicalmente diferentes a los de las ciencias particulares, por ejemplo, la indagación en la natu raleza de Dios, de «ser ello mismo» o de alguna otra cosa. Otros filó sofos han buscado de diversas maneras un dominio distinto de inves tigación para la filosofía más estrechamente vinculado a los recientes y sofisticados desarrollos de las ciencias naturales.
Una concepción todavía más antigua, cuya popularidad fue dis minuyendo con el paso de los siglos, aunque sin llegar a desaparecer totalmente, sostiene que hay una forma de conocer el m undo cuyo fundamento no necesita descansar en la investigación observacional o experimental, el método de las ciencias específicas. Esta vieja con cepción se vio influida en parte por la existencia de la lógica pura y las matemáticas, cuyas verdades firmemente establecidas no parecen descansar para su justificación en un fundamento observacional o ex perimental. Desde Platón y Aristóteles a Leibniz y otros racionalistas, pasando por Kant y los idealistas, y llegando hasta nuestros tiempos, ha perdurado la esperanza de que, siendo lo suficientemente inteli gentes y reflexivos, podríamos establecer un cuerpo de proposiciones descriptivas del mundo, si bien conocidas con la certeza con la que afirmamos conocer las verdades de la lógica y las matemáticas. Esto sería creíble con independencia de cualquier soporte inductivo de los hechps particulares de la observación. Si este cuerpo de conoci miento estuviese a nuestra disposición, ¿no sería el objetivo anhelado durante siglos por la disciplina tradicionalmente llamada filosofía?
Una concepción más contemporánea sostiene que el papel de la filosofía es servir, no ya de. fundamento para las ciencias o como ex tensión de ellas, sino antes bien de observador crítico de las mismas. La idea aquí es que las disciplinas científicas particulares usan con ceptos y métodos. Las relaciones entre unos conceptos y otros, aun que implícitas en el uso que la ciencia hace de ellos, podrían no estar claras de manera explícita para nosotros. En este caso sería tarea de la filosofía el esclarecimiento de estas relaciones conceptuales. De
Introducción: la filosofía y las ciencias físicas 15
nuevo, las ciencias particulares emplean métodos específicos para ge neralizar de los datos observacionales a las hipótesis y a la teoría. El cometido de la filosofía es, desde esta perspectiva, describir ios méto dos que las ciencias utilizan y explorar el terreno para justificar estos métodos. Es decir, compete a la filosofía mostrar que se trata de los métodos adecuados para hallar la verdad en la disciplina científica en cuestión.
Pero, ¿está claro desde alguna de estas dos perspectivas que la fi losofía y la ciencia puedan ser diferenciadas una de la otra en una forma más rotunda? Muchos insinúan que no. En las ciencias especí ficas, las teorías se adoptan a veces no sólo por ser consistentes con los datos observacionales, sino también por otros motivos como el grado de simplicidad, el poder explicativo u otras consideraciones que se cree que contribuyen a su plausibilidad intrínseca. Cuando advertimos esto, comenzamos a perder confianza en la idea de que hay dos reinos muy diferentes de proposiciones, aquéllas respaldadas sólo por los datos y aquéllas respaldadas sólo por la razón. Muchos metodólogos contemporáneos, como W. V. Quine, mantendrían que las ciencias naturales, las matemáticas y hasta la lógica pura forman un continuo unificado de creencias sobre el mundo. Todas ellas, afir man estos metodólogos, están indirectamente respaldadas por los datos observacionales, pero todas ellas contienen asimismo elemen tos de apoyo «racionales». Si esto es cierto, ¿no formaría incluso la fi losofía, entendida como las verdades de la razón, parte integrante asi mismo del todo unificado? Esto es, ¿no sería también la filosofía simplemente un componente del cuerpo de las ciencias especiali zadas?
Cuando preguntamos por la adecuada descripción y justificación de los métodos de la ciencia, parece que esperamos que los resulta dos específicos de las ciencias particulares entren de nuevo en juego. ¿Cómo podríamos entender la aptitud de los métodos de la ciencia para conducirnos a la verdad sin ser capaces de demostrar que estos métodos poseen efectivamente la fiabilidad que se les ha atribuido? Y ¿cómo podríamos hacer esto sin emplear el conocimiento sobre cómo es el m undo que nuestra mejor ciencia disponible nos ha reve lado? ¿Cómo podríamos, por ejemplo, justificar nuestra confianza en la observación sensorial en la ciencia si nuestro entendimiento de los procesos perceptivos, un entendimiento que descansa en la física, la neurología y la psicología, no nos garantizase que la percepción, en la
forma que se utiliza para probar las teorías científicas, era efecti vamente una buena guía hacia la verdad sobre la naturaleza del mundo?
Es en la discusión de las teorías más fundamentales y generales de la física donde la indistinción de la frontera entre las ciencias na turales y la filosofía se hace más evidente. Dada la clara ambición de estas teorías por describir el mundo natural en sus aspectos más fun damentales y generales, no resulta sorprendente que los tipos de ra zonamiento aplicados en el desarrollo de estas teorías sumamente abstractas parezcan a veces más próximos al razonamiento filosófico que a los métodos empleados en llevar a cabo una investigación cien tífica más limitada y particular. Más adelante, cuando exploremos los conceptos y métodos utilizados por la fi'sica en el estudio de sus cuestiones más fundamentales, veremos una y otra vez cómo puede no estar claro en absoluto si estamos explorando cuestiones de la ciencia natural o cuestiones de la filosofía. De hecho, en este domi nio de nuestra exploración de la naturaleza del mundo, la distinción entre las dos disciplinas se torna muy confusa.
Física moderna y filosofía
Nos será de ayuda echar una mirada preliminar a algunas de las for mas en que los resultados de la física moderna han afectado a las cuestiones filosóficas. Esto puede suceder cuando un estudio teórico en física ejerce presión contra lo que se ha considerado que son lími tes de su dominio de indagación. Consideremos, por ejemplo, la cos mología moderna. El modelo más ampliamente aceptado de la es tructura a gran escala de nuestro universo es el
big bang.
En él se traza la evolución del universo actual hacia atrás en el tiempo, con un contraimiento de las dimensiones espaciales del universo en esa dirección temporal de retroceso. Una gran parte de la estructura y di námica actuales del universo puede ser aparentemente explicada si suponemos que el universo se ha desarrollado de una manera explo siva a partir de una singularidad en un tiempo finito en el pasado. Es decir, parece que en algún momento del pasado (del orden de como mucho unas cuantas decenas de billones de años atrás) toda la mate ria del universo estaba concentrada «en un punto» del espacio (o, mejor aún, el espacio mismo estaba concentrado en esa forma).Introducción: la filosofía y las ciencias físicas 17
Pero semejante modelo del universo obviamente da lugar a cues tiones asombrosas que parecen llevarnos más allá de los modos de búsqueda de una respuesta que nos son familiares en la discusión de cuestiones de causalidad a la escala astronómica. Si el estado actual del universo puede retrotraerse en el tiempo a través de una serie de causas y efectos a la singularidad inicial, ¿qué podemos hacer enton ces para continuar el proceso de pregunta-y-respuesta de la ciencia y buscar la explicación causal de la existencia y naturaleza de ese mis mo estado inicial singular? Sencillamente, no tenemos claro qué
tipo
de respuesta explicativa podríamos dar a una pregunta como, «¿por qué tuvo lugar elbig bang
y por qué se dio en la forma que lo hizo? Hemos, por así decirlo, rebasado el ámbito de las respuestas explica tivas del tipo familiar. La cadena de razonamiento causal regresivo de un estado a un estado anterior postulado como causa suficiente pare ce detenerse en la singularidad inicial delbig bang.
Esto no significa que no se pueda imaginar algo parecido a una explicación de la ocurrencia y naturaleza del
big bang,
sólo que en este punto parece que los modos de pensamiento científicos habitua les han de ser complementados con otros modos familiares al filóso fo. Lo que se cuestiona es la naturaleza misma de nuestra demanda de una explicación, el tipo de contestación que podríamos esperar como respuesta a dicha demanda. A quí la física y la filosofía parecen converger, pasando las cuestiones específicas sobre la naturaleza del mundo a estar inextricablemente entrelazadas con cuestiones de un ti po más metodológico acerca precisamente de qué tipo de descripción y explicación del mundo puede esperarse propiamente de la ciencia.Otra presión a «filosofar» en la física contemporánea proviene de que los cambios en nuestra imagen física del m undo exigen una revi sión radical de nuestra conceptualización del mismo. Cuando inten tamos acomodar los desconcertantes datos observacionales que nos abocaron a las nuevas revoluciones científicas, descubrimos pronto que muchos de nuestros preciados conceptos para tratar con el m u n do dependen para su viabilidad de la presencia de ciertas caracterís ticas estructurales en nuestra imagen del mundo. En algunos casos se trata de características cuya existencia ni siquiera advertimos hasta que son cuestionadas por las nuevas teorías físicas revolucionarias. Pero, una vez que estas características de nuestra imagen teórica son puestas en tela de juicio, los conceptos que dependen de ellas dejan de funcionar para nosotros como lo han hecho hasta entonces y
debemos revisar nuestros conceptos. Pero semejante revisión concep tual es justamente la clase de cosa que nos impone una investigación típicamente filosófica del significado mismo de los conceptos que he mos estado utilizando todo el tiempo y de las revisiones de significa do necesarias para acomodar el nuevo entendimiento conceptual del mundo.
Consideremos, por ejemplo, la revisión de nuestro concepto del tiempo implicada por la teoría especial de la relatividad. Por razones que analizaremos más tarde, la adopción de esta teoría exige que di gamos muchas cosas sobre el tiempo que parecen ser manifiestamen te absurdas. Dos sucesos que ocurren al mismo tiempo para un «ob servador» pueden, en esta teoría, no ser simultáneos para algún otro observador en movimiento con respecto al primero. El mismo orden temporal de algunos sucesos (sucesos que no son causalmente conec tables entre sí) puede invertirse con respecto a observadores diferen tes. Sin embargo, nuestro anterior concepto del tiempo suponía, casi inconscientemente, que lo que es simultáneo para un observador es simultáneo para todos, y que si el suceso
a
es anterior al sucesob,
esto es un hecho «absoluto» para todos los observadores.La naturaleza de la nueva teoría del espacio y el tiempo, trayen do consigo sus conceptos revolucionarios, nos impone una profunda reconsideración de todo lo que conformaba nuestras viejas presupo siciones teóricas y nuestro viejo aparato conceptual. Dicha reconside ración nos lleva a examinar con detenimiento justamente lo que en nuestra concepción anterior estaba fundado en la experiencia y lo que se presuponía sin razón o justificación. Y los cambios revolucio narios nos imponen el deber de explorar detenidamente la forma en que los conceptos dependen de la estructura teórica en la que se en cuentran inmersos, y cómo los cambios en esa estructura pueden le gítimamente exigir una renovación conceptual de nuestra parte. Como veremos, al pasar de la teoría especial a la teoría general de la relatividad, necesitaremos estructuras todavía más noveles del espa cio y el tiempo. Será posible considerar al menos la posibilidad de mundos en los que, por ejemplo, un suceso dado se encuentre, en un sentido perfectamente coherente, en su propio pasado y futuro. Cla ramente, esta clase de cambio cuenta como una revolución concep tual. El entendimiento de justamente cómo pueden darse dichas re voluciones conceptuales, y de lo que ocurre exactamente cuando una tiene de hecho lugar, es el tipo de problema apropiado para la inves
Introducción: la filosofía y las ciencias físicas 19
tigación filosófica. La filosofía queda ahora integrada en la teoriza ción física.
Otro ejemplo más de la clase de revolución científica conceptual que exige que la reflexión filosófica pase a formar parte de la prácti ca científica concierne al impacto de la teoría cuántica en nuestras nociones tradicionales de causalidad. Una gran parte de nuestra cien cia presuponía la idea de que cada suceso podía ser explicado aso ciándolo de una forma legal con alguna condición anterior del m un do. Dicha suposición era en muchos sentidos un principio guía en la búsqueda de explicaciones científicas cada vez más globales de los fenómenos de la experiencia. Si un suceso parecía no responder a ninguna causa, sólo podía ser un reflejo de nuestra ignorancia, del hecho de que aún no habíamos hallado la causa cuya existencia estaba asegurada por el principio general de que «todo suceso tiene una causa».
Pero, según veremos, muchos han afirmado que este principio no puede seguir siendo considerado como verdadero en un mundo des crito por la mecánica cuántica. ¿Qué tipo de teoría podría decirnos que hay sucesos no causados en el mundo, sucesos para los que la búsqueda de una causa determinante subyacente es una empresa abocada al fracaso? La respuesta no es una cuestión sencilla. El fallo de la causalidad universal implicado por la mecánica cuántica es par te de una revuelta conceptual mucho más profunda a la que nos he mos visto forzados por esta teoría. De hecho, pocos de los que han explorado las cuestiones con detenimiento piensan que alguna de las descripciones del mundo ya construidas llegará a hacer justicia a los hechos que la mecánica cuántica nos dice que encontraremos en el mundo. Ideas básicas sobre lo que constituye «la realidad objetiva», como opuesta a nuestra experiencia subjetiva de ella, devienen pro blemáticas a la luz de esta asombrosa teoría. Una vez más (y éste es el único comentario que haré aquí), la naturaleza revolucionaria de los datos de la experiencia y de la teoría construida para dar cuenta de ellos en la física moderna nos impone el tipo de examen crítico y de tenido del papel desempeñado (algunas veces sólo implícita e incons cientemente) por ciertos conceptos fundamentales en nuestras viejas teorías. Además, esa misma naturaleza revolucionaria requiere un examen filosófico detenido sobre la forma en que lat revisión de la teoría nos impone una revisión de la estructura conceptual. Los tipos de pensamiento y razonamiento familiares en contextos filosóficos
pasan a ser parte integrante de la ciencia en el contexto de las revo luciones conceptuales.
La filosofía ha sido también integrada en la práctica científica de la física moderna mediante la irrupción en la teorización científica de un tipo de crítica epistemológica que antes sólo se encontraba en la filosofía. La física anterior descansaba en suposiciones sobre qué po día constituir datos legítimos para fundamentar la inferencia a teorías físicas y qué podía constituir reglas legítimas de inferencia por las que uno pasaba de las compilaciones de datos observados a las hipó tesis generalizadas y a las teorías postuladas. Con frecuencia se deja ba a los filósofos la tarea de desentrañar las suposiciones implícitas hechas por las ciencias, de esclarecer su naturaleza y examinar su le gitimidad. Pero en la física moderna se ha hecho ineludible para los teóricos, como parte de su práctica científica, el explorar estas cues tiones básicas concernientes a nuestras razones para aceptar y recusar hipótesis. Los trabajos de Einstein en la teoría de la relatividad y de Bohr en la mecánica cuántica son particularmente reveladores de esta nueva corriente epistemológica.
En su artículo seminal sobre la teoría especial de la relatividad, por ejemplo, A. Einstein afronta una serie de dificultades teóricas y observacionales sumamente complejas de la física existente. Su forma de abordar estos problemas se funda en una discusión extraordina riamente original y brillante de la pregunta, «¿cómo podemos deter minar si dos sucesos separados espacialmente ocurren o no al mismo tiempo?». Esta exploración en la base evidencial e inferencial de nuestra legítima postulación teórica conduce a Einstein al núcleo central de su nueva teoría, la relatividad de la simultaneidad respecto al estado de movimiento del observador. Si bien Einstein deriva, de hecho, de sus postulados básicos algunas consecuencias observacio nales asombrosamente nuevas y de importancia fundamental, mu chos de sus resultados predichos estaban contenidos en la teoría an terior de H. Lorentz. Pero incluso para estas consecuencias, el trabajo de Einstein constituye un avance de una importancia funda mental. Vistas desde su nueva perspectiva, las fórmulas anteriores ad quieren un significado completamente diferente. Es esencial observar que esta nueva perspectiva se funda en un examen filosófico-crítico de la base evidencial de nuestras inferencias teóricas. Sorprendente mente, como veremos más adelante, un examen epistemológico críti co muy similar de otras teorías más antiguas se encuentra en el
pro-Introducción: la filosofía y las ciencias físicas 21
pió núcleo de la otra teoría fundamental de Einstein sobre el espacio y el tiempo: la teoría general de la relatividad.
La mecánica cuántica nos proporciona otro ejemplo principal de cómo la crítica epistemológica juega un papel crucial en la física mo derna. La cuestión sobre la naturaleza del proceso de medida, el pro ceso mediante el que un observador exterior explora un sistema físi co con la intención de determinar su estado, resulta fundamental para un entendimiento del significado de las fórmulas centrales de la mecánica cuántica. Desde los primeros comienzos de esta teoría, las cuestiones sobre lo que es observable jugaron un importante papel conceptual. Más tarde, las tentativas llevadas a cabo para entender consecuencias tan curiosas de la teoría como el denominado Princi pio de Incertidumbre exigieron, una vez más, un examen crítico de aquello que podía ser determinado observacionalmente. Por último, las tentativas de entender el marco de trabajo conceptual fundamen tal de la teoría llevaron a Niels Bohr a afirmar que la nueva teoría fí sica exigía una revisión extraordinariamente radical de nuestras ideas tradicionales sobre la relación entre lo que sabemos del m undo y lo que de hecho es el caso sobre él. La idea misma de una naturaleza objetiva del mundo independiente de nuestro conocimiento sobre el mismo fue atacada en el programa de Bohr. Una vez más, ideas pre viamente familiares en el contexto de la filosofía pasaron a formar parte de la física. En filosofía, la negación de la objetividad y las vin dicaciones a favor de varias doctrinas de la relatividad o de la subje tividad para el mundo son una vieja historia.
La interacción entre la filosofía y la física no comenzó con estas teorías del siglo XX. Como veremos, hubo cuestiones filosóficas entre lazadas con los primeros desarrollos de la dinámica (especialmente en I. Newton). En el siglo XIX, los debates filosóficos desempeñaron un papel crucial en el desarrollo de la nueva teoría atómico-molecu- lar de la materia. Otras polémicas de cariz filosófico fueron importan tes para establecer la base conceptual de la teoría del electromagne tismo, con su invocación del «campo» como un componente fundamental del mundo físico. Pero la física moderna ha llevado sus exploraciones hasta los mismos límites del mundo. Al hacer esto, ha forzado el aparato conceptual adecuado para tratar con cuestiones más limitadas. La física, en su intento de hacer justicia a los comple jos e inesperados fenómenos revelados por las técnicas experimenta les modernas, exige la revisión radical de conceptos anteriormente
no cuestionados. Las nuevas teorías demandan un examen de las ba ses evidencíales e inferenciales tras sus postulados. En consecuencia, la física teórica moderna se ha convertido en un foro en el que los modos filosóficos de pensamiento son un componente esencial del progreso físico. Es este entrelazamiento de la física y la filosofía lo que vamos a explorar.
Filosofía de la física y filosofía general
Acabamos de ver algunas de las razones por las que la filosofía ha ad quirido importancia para quienes se preocupan por la naturaleza de la teoría física. Podría ser de ayuda explicar también porqué el estu dio de los fundamentos de la teoría física y de sus aspectos filosófi cos reviste valor para los filósofos que no se interesan específicamen te por la naturaleza de la física. A mí me gustaría sugerir que los problemas investigados por los filósofos de la física y los métodos que emplean para explorar estos problemas pueden arrojar luz sobre cuestiones filosóficas más generales asimismo.
Los filósofos de la ciencia están interesados en cuestiones tales como la naturaleza de las teorías científicas, la manera en que éstas explican los fenómenos del mundo, la base evidencial e inferencial de estas teorías y la forma en que esa evidencia puede ser utilizada para respaldar justificadamente o desalentar la creencia en una hipó tesis. Podemos lograr un mayor discernimiento explorando estas cuestiones más generales en el contexto de teorías específicas de la física contemporánea. El vasto alcance de las teorías y su naturaleza sumamente explícita proporcionan un contexto en el que muchas cuestiones de la filosofía general de la ciencia, de lo contrario bastan te vagas, se hacen más «fijas» cuando centramos nuestra atención en estas teorías físicas especiales.
Al estar las teorías sumamente formalizadas, el lugar que en ellas ocupan conceptos cruciales está sencilla y claramente delimitado. Las cuestiones sobre el significado de los conceptos cruciales, su elimina- bilidad o irreducibilidad, sus relaciones definitorias y otras más, pa san a ser sometidas a un examen riguroso. Dicho examen es más difí cil de realizar cuando se trata de los conceptos más «relajados» de ciencias no tan bien formalizadas. Como también veremos, la rela ción de la estructura postulada teóricamente a los hechos
obser-Introducción: la filosofía y las ciencias físicas 23
vacionales de los que es inferida está particularmente clara en m u chos de los casos de la física formalizada. En las teorías del espacio y el tiempo, por ejemplo, el propio contexto de teorización científica presupone nociones bastante definidas de lo que ha de considerarse como «hechos accesibles a la inspección observacional directa», los cuales han de proporcionar la totalidad del soporte evidencial de la teoría. Así, cuestiones sobre si la totalidad de dichos hechos podría seleccionar un único competidor teórico viable, respaldándolo frente a todos sus contendientes, son tratadas en una forma iluminadora, una de la que carecemos en el contexto científico general. En este úl timo contexto no hay una noción clara de los límites de la observa ción, ni una clara delimitación de la clase de posibles alternativas teóricas a considerar. Si exploramos cuestiones tales como la elimina- bilidad o no eliminabilidad de los conceptos teóricos o el grado al que las elecciones teóricas están condicionadas por los hechos obser vacionales en el contexto de las teorías fundamentales de la física, te nemos una forma de tratar con estas cuestiones metodológicas gene rales: examinamos casos específicos que confieren una agudeza especial a las cuestiones filosóficas. El discernimiento logrado en este dominio, más formalizable y delimitado, puede resultar de provecho a quienes están involucrados en cuestiones más amplias.
Estas consideraciones pueden de algún modo ser generalizadas. Los filósofos que se ocupan de las cuestiones generales de la metafí sica, la epistemología y la filosofía del lenguaje descubrirán que la ex ploración de cuestiones en estos campos, al ser las cuestiones ejem plificadas en los casos particulares concretos de la teoría física, arrojará luz sobre las formas adecuadas de tratar con las cuestiones generales. N o se puede avanzar mucho en el entendimiento de las es tructuras específicas de las teorías físicas parciales sin utilizar los re cursos aportados por quienes exploran las cuestiones más generales y fundamentales de la filosofía. Lo que es más, no se puede realizar ningún claro progreso en estas áreas más generales sin ver cómo se comportan los métodos y las soluciones generales cuando se aplican a casos específicos. Y los casos específicos de los fundamentos filosó ficos de la teoría física fundamental son, de nuevo, particularmente adecuados como casos prueba de las vindicaciones filosóficas gene
rales. ,
Una última cuestión relacionada merece un momento de aten ción. Uno encuentra con frecuencia en la literatura afirmaciones muy
.11 revidas de que la física contemporánea ha resuelto decisivamente viejos debates filosóficos de una vez por todas. «La mecánica cuánti ca reiuta la afirmación de que todos los sucesos tienen una causa» es un ejemplo frecuente. Algunas veces, asombrosamente, los dos ban dos de un debate filosófico sostienen que una teoría resuelve un pro blema en su favor. Así, se ha argüido que la teoría general de la rela tividad resuelve decisivamente la cuestión de la naturaleza del espacio. Pero algunos arguyen que refuta el sustantivismo, mientras otros arguyen que resuelve el debate ¡en favor de esa doctrina! Vindi caciones tan burdas e incompetentes son decepcionantes porque las cuestiones son complejas y los razonamientos a menudo frustrante- mente sutiles y opacos. Bajo dichas circunstancias, las vindicaciones de una victoria decisiva de cualquier tipo deberían ser tratadas al menos con cierto escepticismo.
Tendremos que tener un cuidado especial con las conclusiones filosóficas derivadas de los resultados físicos. En analogía con el Prin cipio G IG O de la ciencia de los computadores («garbage in, garbage out») [«basura in, basura out»], podemos llamar a esto el Principio M IM O : «metafísica in, metafísica out». N o hay duda de que cual quier vindicación filosófica debe ser reconciliada con los mejores re sultados de la ciencia física a nuestra disposición. Ni hay duda algu na de que el progreso de la ciencia ha proporcionado un útil antídoto contra mucho dogmatismo en la filosofía. Pero al examinar lo que la física nos dice sobre las cuestiones filosóficas, debemos te ner siempre presente preguntar si se han insertado presuposiciones filosóficas en la propia teoría. Si descubrimos que dichas presuposi ciones
han
sido incluidas en la propia teoría, debemos de estar prepa rados para examinar detenidamente la cuestión de si esa forma de presentar la teoría es la única forma en la que sus resultados científi cos podían haber sido acomodados o si pudiera haber otras presupo siciones que nos llevarían a derivar conclusiones filosóficas bastante diferentes en caso de formar parte de la teoría.Finalidad y estructura de este libro
Por último, ofreceré unas pocas observaciones sobre la finalidad y la estructura de este libro. La investigación sistemática y exhaustiva de cualquiera de los principales problemas de la filosofía es una tarea
Introducción: la filosofía y las ciencias físicas
larga y ardua. Un dominio de los contenidos de''l»»J&tí¿i*sí\í funda mentales de la física contemporánea requiere un estudio preSuJk del difícil y extenso cuerpo de las matemáticas, ya que las teorías están a menudo gestadas en el poderoso y abstracto lenguaje de la matemáti ca contemporánea. El estudio de los elementos físicos especiales de las teorías debe añadirse al trasfondo matemático. Por encima de esto, la indagación filosófica requiere un conocimiento firme de m u chos aspectos de la filosofía analítica contemporánea: la metafísica, la epistemología, y la filosofía del lenguaje.
Un intento de hacer plena justicia a cualquiera de los problemas centrales de la filosofía en una obra introductoria como la presente está claramente fuera de toda cuestión. Nuestra finalidad aquí, antes bien, es suministrar al lector un mapa de carreteras de las áreas don de se encuentran los problemas centrales en el campo. El libro se centra en lo que, a mi entender, parecen ser las cuestiones más im portantes de la filosofía de la física. Muchos otros tópicos interesan tes apenas serán tocados y algunos serán dejados completamente a un lado, con la intención de dirigir toda la atención posible a las cuestiones más cruciales y centrales.
En lo que a los tópicos considerados respecta, proporciono un bosquejo o resumen de las principales características de las teorías fí sicas que interaccionan más crucialmente con la filosofía. M i propósi to es ofrecer un tratamiento suficientemente claro y conciso de estas cuestiones a fin de conducir al lector interesado a través de los cami nos, en ocasiones laberínticos, seguidos por los debates centrales. Los capítulos 2, 3 y 4 están complementados con una guía comentada de la literatura. El lector interesado en seguir con detalle las cuestiones esbozadas en el texto encontrará en estas secciones de referencia una guía a los materiales de fondo básicos en matemáticas, física y filoso fía, así como una guía a las discusiones contemporáneas más impor tantes del problema específico. Las secciones de referencia no están concebidas como un examen exhaustivo de la literatura sobre cual quiera de los temas tratados (una literatura en ocasiones muy exten sa) sino, antes bien, como una guía selectiva de los materiales más útiles para hacer avanzar al lector de una forma sistemática.
Pese a haber intentado incluir en las secciones de referencia ma terial accesible a aquellos que no dispongan de unos conocimientos básicos extensos de matemáticas y física teórica, no he excluido ma terial que requiera conocimiento en estas áreas para su comprensión.
El material que requiere un conocimiento bastante modesto de este tipo (digamos al nivel medio de una licenciatura) está señalado con (*). El material que requiere una mayor familiaridad con los concep tos y métodos técnicos está señalado con (**)■
Las tres áreas principales que exploraremos en este libro son las concernientes al espacio y tiempo, a las teorías probabilísticas y esta dísticas de tipo «clásico», y a la mecánica cuántica. Esto nos permiti rá examinar muchas de las áreas problemáticas actuales más asom brosas y fundamentales en la filosofía de la física. Otra área principal será tratada sólo incidentalmente, aunque introduce de suyo muchas cuestiones sumamente interesantes que han sido sólo parcialmente exploradas. Se trata de la teoría general de la materia y su constitu ción tal y como es descrita por la física contemporánea. Las cuestio nes que derivan de la postulación del campo como un elemento bási co del mundo, de problemas en la teoría de la constitución de la materia a partir de sus microconstituyentes en una jerarquía descen dente que nos lleva a través de las moléculas y los átomos a las partí culas elementales (y quizá más allá), y de la teoría fundamental de las propias partículas elementales serán tocadas solamente de paso al ocuparnos de las tres áreas de problemas centrales mencionadas más arriba.
Capítulo 2
ESPACIO, TIEMPO, MOVIMIENTO
Problemas filosóficos tradicionales del espacio y el tiempo
Cuestiones acerca del conocimiento
Los grandes filósofos de la Grecia Antigua confrontaron el problema de entender qué significa tener conocimiento del mundo. ¿Cuáles son los fundamentos, se preguntaron, y cuáles los límites de nuestra capacidad de conocer cómo es realmente el mundo que nos rodea? No es sorprendente que esta empresa, dirigida a intentar distinguir el conocimiento verdadero de la mera opinión, comenzase examinando las creencias ordinarias sobre aquello que, al entender de la persona racional corriente, podía constituir un conocimiento bien fundado.
Había, claro está, muchas creencias particulares compartidas acerca de la existencia y de la naturaleza de los objetos individuales del mundo que hallamos en nuestra vida cotidiana. Pero, ¿había tam bién verdades
generales
sobre el m undo que pudieran asimismo ser conocidas, verdades sobre todos los objetos o características de un ti po dado?Algunas verdades generales parecía que podían ser establecidas por generalización de nuestra experiencia cotidiana. Así, parecía po der inferirse de la observación que las estaciones del año seguirían perpetuamente su curso habitual. Que las rocas caían, que el fuego
ascendía, que los seres vivos procreaban y después, tras un proceso de maduración, perecían, y muchas otras verdades generales forma ban parte de un haber común de creencias. Pero la reflexión crítica demostró que en la observación, expuesta como estaba a la ilusión y al error de percepción, no se podía con frecuencia confiar. Y con fre cuencia se halló que las creencias generales derivadas de la experien cia dejaban de ser válidas cuando se añadían nuevas experiencias. Además, las verdades derivadas parecían carecer de exactitud y pre cisión, salvo en esferas de la experiencia tan reducidas como la de la astronomía, donde se observaba una regularidad más perfecta y per manente que la hallada en la experiencia de las cosas terrenales ordi narias.
No obstante, en su búsqueda en pos de las verdades generales acerca de la estructura fundamental del mundo, los griegos también contaron con las teorías de los primeros grandes filósofos especulati vos. Entre las muchas teorías generales principales que se propusie ron estaba que todas las cosas están formadas por un pequeño núme ro de sustancias básicas; que el cambio debe explicarse por el reordenamiento de los átomos invariables; que el m undo es funda mentalmente inmutable o, por el contrario, que está en flujo constan te. Pero, si bien estas teorías fundamentales del universo eran apasio nantes y profundas, parecían carecer de la clase de soporte evidencial que podría persuadir a un escéptico a aceptarlas como verdaderas. Sus proponentes, por supuesto, las defendieron, unas veces invocan do burdas verdades generales derivadas de la observación, otras afir mando abiertamente que podían llevar al convencimiento por el pro ceso del razonamiento puro. Pero ninguna doctrina gozó de aceptación universal, es decir, ninguna doctrina probó ser verdadera por una evidencia incuestionable.
¡Y entonces se hizo la geometría! Aquí uno parecía contar con un cuerpo de aserciones de significado completamente claro, aserciones sobre la naturaleza del m undo que eran exactas y precisas y de las que se podía saber si eran verdaderas con certeza. Ejemplos de esta clase de verdades son que al duplicar la longitud de un lado de un cuadrado su área queda multiplicada por cuatro, y que el cuadrado de la longitud de la hipotenusa de un triángulo rectángulo es la suma de los cuadrados de las longitudes de los otros dos lados. Éstas y otras afirmaciones de la geometría poseían una claridad y una certeza no presente en ningún otro tipo de enunciados sobre el mundo.
Espacio, tiempo, movimiento 29
Esta certeza existía porque las proposiciones de la geometría po dían ser
demostradas,
un hecho que había sido descubierto por los griegos poco antes de la gran era de la filosofía griega clásica. Las proposiciones podían ser derivadas por razonamiento puramenteTó- gico a partir de primeros principios, axiomas o postulados, que pare cían verdaderos en sí mismos a la mente razonable. El razonamiento utilizado procedía seguro intuitivamente de no llevar de una verdad a una falsedad. Uno partía de verdades tan obvias como que dos puntos fijos determinaban una, y solo una, recta que contenía a los dos y que iguales sumados a iguales daban iguales. Entonces, por una cadena de razonamientos en la que cada paso era una transición de una proposición a otra proposición que conducía a uno de‘ manera autoevidefite de una verdad a otra, se podía finalmente alcanzar una conclusión cuya verdad quedaba entonces garantizada con seguridad. Éstas eran las verdades acerca d^ la compleja estructura geométrica del mundo.Tan asombrosa es esta característica de la geometría, su capaci dad de aportarnos un conocimiento sobre la estructura del m undo avalado por una inferencia incuestionable a partir de verdades bási cas, simples e incuestionables, que todo otro tipo de conocimiento putativo les pareció a los filósofos a lo más un tipo de conocimiento de segunda clase. El conocimiento fundado en los sentidos estaba su jeto a los familiares tipos de errores sensoriales — percepción errónea e ilusión. Y el conocimiento que surgía por vía de generalización a partir de los datos concretos de la sensación contaba con un doble inconveniente, la posibilidad de error sensorial y la posibilidad de que nuestras inferencias generalizadoras pudieran de suyo conducir nos de la verdad a la falsedad. Mientras la preservación de la verdad de las inferencias puramente lógicas que nos conducían de los postu lados básicos a los teoremas geométricos parecía estar garantizada por la intuición, las reglas para trascender la experiencia de los senti dos y pasar a afirmaciones generales sobre la naturaleza parecían ca recer de dicha garantía avalada por la intuición.
Para muchos, la creencia fundada en la observación sensorial y en la inferencia a partir de ésta se convirtió simplemente en un preli minar al establecimiento de un conocimiento auténtico por el méto do «geométrico». Los filósofos insistieron durante mucho tiempo en el ideal de que, sólo con ser lo suficientemente inteligentes, podría mos algún día construir un edificio de conocimiento que
compren-diese todos los campos de investigación, la física de la naturaleza, la psicología de la mente, incluso los principios básicos de la moral que rigen las verdades de lo bueno y lo malo, así como de lo correcto y lo incorrecto, al descubrir en todos estos campos sus primeros princi pios, verdaderos en sí mismos, análogos a los axiomas de la geome tría. Podríamos entonces derivar a partir de estos primeros principios el conjunto entero de verdades en cada área, de la misma forma que los teoremas de la geometría se siguen por la lógica solamente de los postulados geométricos básicos.
Con la creciente influencia de la observación y del experimento en la fundamentación de la ciencia que surgió tras la revolución científica, y dada la incapacidad para formular una «geometría» de la naturaleza y la moral, la gente se volvió escéptica respecto a la conve niencia del modelo geométrico para la estructura del conocimiento científico. En su lugar, los modelos del conocimiento basados en la observación y la generalización a partir de ésta se hicieron más atrac tivos, al menos para la mayoría de los filósofos.
David Hume sugirió que, de hecho, no podía existir un conoci miento auténtico del mundo fundado en la autoevidencia intuitiva y la inferencia lógica. Dicho conocimiento infalible, sugirió, sólo podía ser conocimiento de proposiciones «vacías», proposiciones verdade ras sólo en virtud de la definición de sus términos (tal como la pro posición de que ningún soltero está casado). Toda proposición verda dera, llena de contenido, podía conocerse, si es que podía, sólo con dependencia de los sentidos y por la generalización de los mismos que nos condujo a las creencias en las relaciones causales en el m un do. En particular, Hume negó toda posibilidad a la metafísica, la ra ma de la filosofía que se ocupa de establecer verdades profundas y generales acerca de la naturaleza del mundo sobre la base del razona miento puro únicamente.
La respuesta de Immanuel Kant a Hum e fue especialmente im portante.. Pese a coincidir con Hum e en el rechazo escéptico de la mayor parte de la metafísica tradicional, Kant reservó una pequeña parte de ésta como constituida por aserciones verdaderamente llenas de contenido, establecidas sin referencia alguna a la observación o al experimento. Que semejantes verdades llenas de contenido pudieran ser conocidas por la razón pura, argumentaba, quedaba demostrado por la existencia de las dos ramas de la verdad matemática pura, la geometría y la aritmética. Estas dos disciplinas consistían en verdades
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de las que ninguna persona racional podía dudar y que habían sido establecidas por medio de la razón pura únicamente. Pero las verda des de estas disciplinas, pensó, no eran del tipo «vacío» evidentemen te. No forma parte del significado de «triángulo» que los ángulos in teriores de un triángulo sumen 180° en el mismo sentido que forma parte del significado de «soltero» que un soltero no esté casado.
Kant sostenía que semejantes verdades llenas de contenido, que podían ser establecidas por la razón, existían porque reflejaban la es tructura del aparato perceptivo y cognitivo de nuestras mentes con el que aprehendíamos la naturaleza del mundo. Decía que una porción limitada de la metafísica tradicional, la cual incluía aserciones tales como «todo suceso tiene una. causa», compartía con la geometría y con la aritmética la cualidad de poseer un contenido verdadero y, pe se a ello, ser cognoscible con independencia de la observación y del experimento. Lo importante acerca de estas afirmaciones generales para nuestros propósitos es el papel que en ellas juega la geometría. Aun cuando la esperanza en una física, una psicología o una ética fundada en la razón pura sea vana, ¿no persiste la teoría del espacio — la geometría— , junto a la aritmética, como un cuerpo de conoci miento que no se funda en una generalización de los hechos concre tos observados que nos proporcionan los sentidos?
Muchos intentaron en los años posteriores a Kant justificar el pa recer de Hum e de que sólo podía demostrarse que las aserciones que contenían enunciados verdaderamente informativos sobre el mundo fuesen correctas mediante su confrontación con los datos de la experiencia observacional. El estatus problemático de la geometría y la aritmética recibió una gran dosis de atención, pues, si Hum e te nía razón, las disciplinas matemáticas podrían versar sobre el mundo o podrían ser conocidas por la razón pura, pero nunca ambas cosas a la vez. Algunos intentaron mostrar que esas disciplinas podían rete ner su estatus de cognoscibilidad con independencia de la experien cia observacional, pero sólo porque estaban libres de un contenido verdaderamente informativo. Varias tentativas de mostrar que la ver dad matemática era el resultado de la lógica pura, combinada con la definición de los términos matemáticos en el vocabulario puramente lógico, se vieron suscitadas de esta forma.
Otros buscaron, por el contrario, preservar el contenido verdade ramente informativo de las ciencias matemáticas, pero rechazar la pretensión kantiana de que pudieran ser establecidas por cualquier
proceso <Je razonamiento puro que las hiciera, a diferencia de las ciencias ordinarias, inmunes a la confrontación con la observación como prueba definitiva de su credibilidad. J. S. Mili, por ejemplo, ar guyo que incluso las proposiciones de la aritmética eran establecidas por un proceso de generalización a partir de los resultados de obser vaciones particulares. Podía parecer que las leyes básicas de la arit mética poseían un tipo de certeza autogarantizada. Pero esto era una ilusión. Nosotros derivamos las leyes de la aritmética de nuestra ex periencia sensorial. Esta experiencia, sin embargo, nos es tan familiar y está tan extendida que nos lleva a pensar erróneamente que las le yes de la aritmética no precisan de ninguna confirmación empírica. De hecho, Mili pensó que, al igual que las leyes de la física y la quí mica, las leyes de la aritmética sólo podían ser establecidas por gene ralización a partir de la experiencia empírica.
Algunos teóricos del conocimiento reflexionaron sobre el modo en que nuestras creencias forman una red compleja de aserciones, al gunas de las cuales son invocadas siempre que la sensatez de creer en algunas de las otras es cuestionada. También observaron el grado al que nuestras creencias deben estar fundadas en principios de infe rencia, tales como aceptar como razonable la teoría más simple que podamos imaginar en consonancia con los datos empíricamente rele vantes. Los teóricos también argumentaron que estos principios pare cían inteligibles y justificables sólo si se admitía un conjunto ya exis tente de creencias que permanecían irrebatibles por el momento. Veían con escepticismo la utilidad de cualquier distinción rígida en tre proposiciones cognoscibles mediante la razón pura y aquellas cog noscibles sólo con dependencia de los datos experimentales. De he cho, muchos veían con escepticismo la posibilidad de dividir nuestras creencias, como Hum e quería hacer, en dos grupos: aquellas que son verdaderas por convención (o por definición o por el mero significado de los términos) y aquellas con un contenido informativo genuino.
Desde esta perspectiva, todas nuestras creencias forman parte de un tejido sin costuras de creencia teórica. Cada proposición contiene elementos de convención y elementos de objetividad. En opinión de estos filósofos, cada proposición confronta la experiencia sensorial sólo cuando se une a un amplio cuerpo de creencias aceptadas. Sólo como parte de una estructura teórica general puede ser una proposi ción probada por la experiencia o confirmada por ella. Es este cuer
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po de creencias aceptadas, afirmaban, lo que fundamenta nuestros principios de legítima inferencia científica.
No va a ser tarea nuestra en este libro examinar las diferentes op ciones en alguna profundidad. En lugar de ello exploraremos más adelante el impacto de los cambios en el lugar ocupado por la geo metría en las matemáticas y en la física que influyeron en, y se vieron influidos por, el problema más general de los fundamentos de la legí tima creencia científica. Ya hemos indicado que la existencia tempra na de la geometría como cuerpo ideal de un conocimiento verdade ramente científico sobre el m undo condujo a muchos filósofos a limitar el conocimiento auténtico a aquél que pudiera ser establecido por una impecable derivación lógica a partir de primeros postulados autoevidentes e incuestionables. El descubrimiento y la exploración por los matemáticos de alternativas a la familiar geometría euclídea, que había reinado como la única geometría matemática durante m u chos siglos, y la posterior aplicación de las recién descubiertas geo metrías alternativas a las teorías físicas que intentaban describir el mundo real fueron influencias clave sobre los filósofos que buscaron polemizar con las cuestiones planteadas por el conflicto entre Kant y Hume y llevadas adelante por otros. Estas eran las cuestiones concer nientes al fundamento último de nuestra creencia científica sobre el mundo y a la medida en que esa creencia era responsable de los datos evidencíales particulares de la observación y del experimento.
Cuestiones acerca de la naturaleza de la realidad
La geometría es la ciencia descriptiva del espacio. Pero, ¿qué clase de cosa es el espacio? O mejor dicho, ¿cómo podemos integrar la espa- cialidad del m undo en nuestra concepción global sobre la clase de cosas y propiedades que existen? Es evidente que la espacialidad es uno de los aspectos más generales y fundamentales del m undo según lo experimentamos y según construimos su naturaleza por inferencia a partir de dicha experiencia. En nuestro lenguaje y práctica corrien tes nos sentimos plenamente contentos con el uso que hacemos de nociones espaciales tales como distancia, contención espacial, y conti nuidad y discontinuidad en el espacio, cuando tratamos con las im portantes estructuras que rigen el mundo material que nos rodea.
Pero cuando intentamos reflexionar sobre lo que el espacio es en y por sí mismo nos vemos desconcertados.
Quizá lo primero que nos venga a la mente es que el espacio es una suerte de «continente» de la materia del mundo. Pensamos en las cosas como existentes en el espacio, de hecho, en un único espa cio total que contiene todas las cosas materiales del mundo. Pero in cluso esta idea de contención causa perplejidad, pues parece que el espacio contiene objetos en virtud de la coincidencia virtual de los objetos con los trozos del espacio mismo. Un objeto ocupa la parte de espacio en la que se encuentra. Esto es claramente una clase de contención diferente a la de, pongamos, un objeto contenido en una caja.
Se nos ocurre de manera natural que podemos imaginar un mun do vacío de todas las cosas materiales, pero conservando aún una cla se de realidad. Se trataría de un espacio vacío esperando a ser llena do, o parcialmente llenado, por trozos de materia. Esta idea de espacio como una clase de entidad, el continente fijo e invariable de las cosas materiales ordinarias que pueden llegar a ser y dejar de ser y pueden sufrir cambios en su naturaleza, está probablemente pre sente en el diálogo de Platón en el
Timeo
acerca del espacio como «receptáculo» del ser material.Pero, ¿qué clase de cosa o sustancia singular es esta fantasmal en tidad. el espacio mismo? Nos sentimos ciertamente con derecho a hablar de «el espacio vacío entre las estrellas» o, incluso, a imaginar el espacio completamente vacío de un mundo en el que toda la ma teria fue de alguna forma destruida como por arte de magia. Pero, ¿qué clase de cosa es esta sustancia que pretendemos llamar «espacio vacío»? ¿Se trata de un único objeto particular del que forman parte ciertos espacios, como el espacio de una habitación, al igual que un trozo de pan forma parte de una barra entera? Esta cosa, el espacio, tiene características, por ejemplo, las características descritas por las verdades de la geometría. N o obstante, nuestra intuición nos dice que pl espacio mismo es demasiado diferente de la materia ordinaria, demasiado insustancial, para poder ser considerado como una cosa en el mundo, junto a las cosas ordinarias que se encuentran en el es pacio. Pero, ¿de qué otra manera podemos ver la cuestión?
Aristóteles hablaba de «lugar». Es difícil descifrar lo que tenía en mente exactamente, pero parece como si por lugar entendiese el con torno o límite de un trozo de materia. El movimiento es cambio de
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lugar, ya que un objeto cambia la superficie que lo limita por otra. Pero, ¿significa esto que el espacio es alguna cosa adicional sobre y por encima de la materia contenida en él? Uno presiente que Aristó teles está intentando escapar a esa conclusión, pero que no sabe qué esquema conceptual poner en su lugar. Pronto examinaremos la prin cipal tentativa llevada a cabo por los filósofos posteriores para encon trar un esquema conceptual que haga justicia a las afirmaciones que queremos hacer sobre objetos que existen en el espacio, que ocupan un lugar, que son capaces de cambiar de lugar, etcétera, y que haga también justicia a nociones intuitivas tales como la posibilidad de un espacio desprovisto de materia. Esa propuesta posterior intentará también evitar el escándalo de pensar en el espacio como un compo nente adicional del ser que puede tener una realidad independiente de la existencia misma de la materia en él.
Si el espacio nos causa perplejidad, el tiempo nos desconcierta todavía más. Nuestra intuición nos dice de nuevo que todo lo que ocurre en el mundo ocurre en el tiempo. Aun cuando pensemos al gunas veces que nuestros estados mentales subjetivos podrían no estar en el espacio (¿dónde, por ejemplo, se localizan los pensamien tos?), pensamos que incluso nuestros pensamientos deben producirse en algún momento en el tiempo. Tenemos la impresión de que hay un único tiempo en el que ocurre todo lo que ocurre, abarcando cualquier proceso extenso una parte del tiempo total del mundo. Algo similar al aspecto de continente del espacio parece ser cierto también para el tiempo. Los tiempos de procesos que ocupan tiempo coinciden con momentos del «tiempo mismo». Y, pensamos, es posi ble imaginar intervalos de tiempo en los que no se dan acontecimien tos materiales. ¿No podemos imaginar un mundo en el que toda la materia y sus manifestaciones hubieran desaparecido, pero en el que el tiempo proseguiría como siempre lo había hecho?
Pero si concebir el espacio como una «cosa» es extraño, mucho más extraño es concebir el tiempo como una «entidad» en el sentido ordinario. Pero si puede haber un flujo del tiempo aun cuando la materia cese de existir, ¿no debemos reconocer al tiempo un tipo de ser independiente de la existencia de las cosas ordinarias del mundo y de sus cambios ordinarios en el tiempo?
Otras conexiones entre temporalidad y ser nos dejan más perple jos todavía. Parece que pensamos que la existencia misma de las cosas ordinarias está vinculada al tiempo en una forma que no lo está
al espacio. Si algo existió en el pasado, pero no existe ahora, pensa mos que no existe en absoluto, propiamente hablando. Y lo mismo puede decirse de los objetos futuros que todavía no existen. Pero, como san Agustín indicó, el presente es un instante evanescente de tiempo, que hace que nos preguntemos cómo podemos decir con propiedad de las cosas, dada su naturaleza temporal, que tienen una existencia. A diferencia del espacio, el tiempo parece tener un aspec to asimétrico. El pasado y el futuro nos parecen muy diferentes, con el pasado como una realidad fija, si bien desaparecida, y el futuro como algo, quizá, sin una clase determinada de ser hasta que ocurre.
Otras características de la temporalidad de las cosas desconcerta ron tanto a los antiguos filósofos que algunos se volvieron completa mente escépticos respecto a la realidad del tiempo y a su cambio concomitante. Zenón de Elea propuso argumentos tratando de mos trar que las nociones ordinarias de tiempo estaban plagadas de con tradicciones. ¿Cómo podía darse algo semejante al movimiento, por ejemplo, si en cualquier instante particular un objeto estaba en repo so en el espacio que ocupaba en ese momento? Sucede que algunos de los argumentos con los que Zenón pretendió poner de manifiesto ciertas contradicciones internas en las nociones mismas de tiempo y movimiento serían ahora juzgadas falaces. N o obstante, los dilemas que Zenón planteó en otros argumentos proporcionan todavía un punto de partida ventajoso a la discusión de cuestiones tales como los esquemas conceptuales correctos para tratar la noción de espacio y tiempo como continuos y del concepto de movimiento. Muchos lo gros valiosos en filosofía, así como el desarrollo de las matemáticas apropiadas para tratar el movimiento, se han visto inspirados por las tentativas de resolver los enigmas planteados por Zenón.
Aristóteles sorprende de nuevo al lector moderno con su pene tración, aun cuando, desde la perspectiva moderna, lo que tiene que decir pueda ser interpretado de una multiplicidad de maneras. Aris tóteles concibe el tiempo como algo distinto al movimiento, o cam bio de las cosas materiales, así como el espacio no puede ser identifi cado con los objetos que hay en él. Pero, señala, sin movimiento o cambio no tendríamos conciencia alguna del paso del tiempo. Así, en una forma paralela a su noción de lugar como espacialidad de los cuerpos, distinto al cuerpo pero sin existir como entidad indepen diente separada de los cuerpos en el mundo, habla del tiempo como una medida del movimiento y del cambio. Pero queda sin aclarar
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tamente qué se supone entonces que es el tiempo. Es algo que de pende de las cosas y de sus movimientos y cambios, pero no es esos movimientos y cambios. ¿Qué es entonces?
El desconcierto sobre la naturaleza del espacio y del tiempo se debe en gran parte a su doble papel como proveedor de un foro, tan to para la evolución de los fenómenos físicos, como para los conteni dos de lo que intuitivamente consideramos como nuestra conciencia subjetiva o privada. Los filósofos argumentaron con frecuencia que mientras los objetos físicos y sus procesos tenían lugar en el espacio y en el tiempo, los contenidos mentales de nuestras mentes existían sólo en el tiempo. Sin embargo, sentimos que un modo espacial es apropiado incluso para describir, pongamos, los contenidos visuales de nuestros sueños. El gato soñado y el felpudo soñado pueden ser irreales como objetos auténticos, pero el gato soñado puede parecer- nos que está sobre el felpudo de una forma similar al menos a como pensamos que un gato real puede estar sobre un felpudo real. Algún tipo de espacialidad parece, pues, formar parte integrante incluso de nuestros fantasmas mentales.
Seguramente, además, los sucesos de nuestros sueños ocurren en un orden temporal, aun cuando estemos convencidos de que se trata de un orden en el tiempo de acontecimientos irreales. N o obstante, parece haber de nuevo algunas diferencias entre el espacio de lo mental y su temporalidad. El espacio en el que existen el gato y el felpudo soñados parece no estar en «ningún lugar» en lo que con cierne al espacio real. Parece tratarse de una clase de espacio separa do del espacio de las cosas físicas. Pero los procesos soñados nos pa recen ocurrir en el mismo tiempo que el tiempo que comprende los sucesos físicos. El sueño del golpe con el coche ocurrió después de que me fuera a dormir y antes de que despertara, en el mismo orden temporal en que estuve echado en la cama. Pero el espacio del golpe ilusorio con el coche no puede ser adaptado a ningún lugar real, ni siquiera al espacio real de mi cabeza donde el mecanismo de mi sue ño, mi cerebro, está localizado.
Como veremos, no existe una solución sencilla al problema de poner en un esquema coherente un modelo sobre la naturaleza del tiempo y del espacio que haga justicia a las intuiciones que acabamos de examinar. Nuestro relato debería explicar en qué consiste la natu raleza del espacio y el tiempo. ¿Qué tipo de ser poseen y cómo se re laciona su ser con el de las cosas y procesos más ordinarios que ocu
