¿Es el movimiento inobservable? y si es así, ¿cómo podemos saber que existe?

Question

Digamos que te muestro dos fotos del mismo escritorio, cuya única diferencia es la posición de un bolígrafo rojo. Nuestra intuición nos dice que el bolígrafo debe estar en movimiento en algún momento después de que se tomara la primera foto y antes de que se tomara la segunda. Sin embargo, es posible que el bolígrafo nunca estuviera en movimiento y que, por el contrario, desapareciera y volviera a aparecer en el lugar donde se encuentra en la segunda fotografía. Además, por muchas fotos que tengamos, probablemente nunca serán más que una prueba circunstancial para la teoría del movimiento. En otras palabras, no parece posible que las observaciones discretas, por muchas que sean, sean capaces de "captar" el movimiento.

Esta idea conduce a las siguientes preguntas relacionadas:

¿Es el movimiento inobservable ? Y si es así, ¿cómo podemos saber que existe realmente? ¿Podría ser problemático utilizar observaciones discretas para sacar conclusiones sobre la existencia de fenómenos continuos (ya que cualquier línea de razonamiento de este tipo se basaría en gran medida en la intuición y no en las observaciones físicas)? ¿Es posible que el movimiento sea sólo una teoría inimaginablemente sorprendente (casi perfecta) pero incorrecta del mundo natural?

Sólo estoy algo familiarizado con la física, así que si me estoy perdiendo algo obvio, por favor, perdonen mi ignorancia. Además, siéntase libre de ser tan técnico o informal como le parezca.

Answer 1

Debes estar usando la palabra movimiento en un sentido muy específico, porque en el sentido más general de la palabra el movimiento es claramente observable. El movimiento es un cambio de posición en el tiempo, y podemos observarlo claramente.

Si lo que preguntas es si es posible que lo que percibimos o medimos como movimiento no sea continuo en todas las escalas, sino que más allá de algún umbral de corta distancia y/o tiempo se convierta en discontinuo, entonces la respuesta es que no lo sabemos, ya que no podemos hacer observaciones de movimiento continuo en distancias y tiempos infinitesimales. Sin embargo, lo que sí podemos creer claramente es que si el movimiento es discontinuo a cierta escala, entonces se aproxima a ser continuo a escalas mayores.

Answer 2

La continuidad del movimiento es un supuesto teórico. Como has señalado, ningún número de observaciones discretas puede obligarnos a deducir que el movimiento es continuo. Lo que hace plausible esta suposición es que si hacemos observaciones en el tiempo $s$ y $t$ con $t>s$ siempre podemos hacer otra observación en el punto medio del intervalo de tiempo.

Además, la QM muestra que el cambio, en cierto sentido no es continuo, porque lo que evoluciona de forma continua y determinista es la onda cuántica y no tiene peso ontológico real y actual. Así que nada real cambia continuamente, sólo la onda cuántica indeterminista.

Que el movimiento debe pensarse como una combinación de lo continuo y lo discreto y del movimiento potencial y real fue hecho por primera vez por Aristóteles como su resolución de las paradojas del movimiento de Zenón. Aristóteles pensó que la solución habitual mediante series infinitas era "adecuada", pero no llegaba al "verdadero" núcleo de la cuestión.

Answer 3

Construimos la evidencia del movimiento mediante una miríada de observaciones. Una de estas observaciones es poner algo en el camino. Por ejemplo, si algo se balancea de un lado a otro en el extremo de una cuerda, pon tu mano en medio y la cosa chocará con tu mano.

Incluso se podría plantear el razonamiento al revés. Dado que el movimiento es el estado común de las cosas, ¿cómo sabemos que algo se queda quieto?

Answer 4

No sé si esto es satisfactorio, pero allá vamos. Si se me permite ser muy técnico, considera el propagador de partículas libres en una dimensión,

$$K(t,x)\sim e^{-\frac{x^2}{2it}}$$

Esto da aproximadamente la probabilidad de que midamos que la partícula ha viajado $x$ en dos mediciones posteriores separadas por el tiempo $t$ . Si te fijas bien, el exponente es de la forma $x^2/t$ por lo que la escala de distancia es mucho más corta que cualquier escala de tiempo para un valor pequeño dado de $t$ . Si realmente midiéramos la posición con una frecuencia infinita, la partícula no podría moverse en absoluto.

Así que, en realidad, el movimiento es un fenómeno emergente del hecho de que en realidad NO estamos mirando continuamente las cosas y midiendo sus posiciones precisas, sino haciendo sólo mediciones débiles que permiten que las posiciones cambien.

Answer 5

En un comentario escribes:

"Si se llevara esta idea un paso más allá, se podría entonces llegar a la conclusión de que no hay información en ningún número de observaciones discretas de cualquier propiedad del mundo natural que pueda sugerir la existencia de un continuo o de fenómenos continuos, a menos que ya se tenga una intuición preconcebida de estos conceptos."

De hecho, el movimiento es un concepto preconcebido porque vemos un movimiento continuo a nuestro alrededor.

En el enfoque de variables ocultas de la mecánica cuántica, la función de onda corresponde a una onda física real. Se piensa que esta onda evoluciona continuamente, pero las partículas inmersas en las variables ocultas (que en cierto sentido pueden considerarse como el espacio) saltan instantáneamente (o no localmente) de una posición a otra, dentro de los confines de la función de onda.

Esto ocurre de forma "continua" y parece que la partícula se mueve con desenfoque bajo la función de onda. Si la función de onda tiene una velocidad global, la partícula se mueve también con esta velocidad, pero "baila" discontinuamente bajo la guía de salvación de la función de onda.

¿Pero cómo sabemos que la función de onda evoluciona continuamente? No lo sabemos. Pero supóngalo. Podrías preguntar qué causaría un comportamiento discontinuo de la función de onda. No surge nada, al menos no en mi mente. Tal vez un colapso sea una evolución no continua, no unitaria, pero esto es diferente a que una partícula desaparezca aquí y aparezca allá. La función de onda no muestra este comportamiento cuando evoluciona, pero la partícula sí, en la teoría HV, es decir.