La Legitimidad De Los Intentos De Reducción De La Termodinámica A La Mecánica Estadística Clásica

Resumen Ampliado

El objetivo de este trabajo es señalar algunas falencias que presenta la reducción como marco filosófico para comprender la actividad científica. Concentraré la atención en un ejemplo clásico de reducción, la relación entre Termodinámica y Mecánica Estadística. Respecto de este ejemplo, mi propuesta no consistirá en argumentar, como muchos autores, que los intentos de reducción han sido infructuosos, sino en impugnar la propia legitimidad del programa de reducción de la Termodinámica (TD) a la Mecánica Estadística Clásica (MEC).

Ya desde el tiempo de los presocráticos y hasta nuestra época, con Einstein a la cabeza, la meta de dar cuenta del mundo a partir de una única teoría ha sido una ambición tanto de filósofos como de físicos. Tal fue la esperanza que brindó el marco newtoniano: la unificación de la filosofía natural. Sin embargo, en la medida en que las teorías físicas comenzaron a proliferar, mostrando muchas de ellas ser muy fructíferas en sus respectivos dominios, la idea de unidad se volvió cada vez más esquiva. En tal contexto, el reduccionismo se presentó como el recurso natural para los defensores de la unidad de las ciencias. Los reduccionistas supusieron que, en última instancia, las distintas teorías físicas −e incluso las de otros ámbitos− eran “reductibles” a alguna teoría física privilegiada considerada fundamental.

Este enfoque comenzó a mostrar dificultades: véanse las múltiples discusiones en torno a la interpretación del Segundo Principio de la Termodinámica a fines del siglo XIX. Para que la reducción cobrara sentido, el concepto de reducción tuvo que precisarse. En su famoso libro La Estructura de la Ciencia, Nagel (1961) dedica un capítulo a la reducción, que se convierte en el locus classicus acerca del tema; allí se especifican con precisión las condiciones necesarias para que una teoría T pueda ser reducida a otra teoría T*. Sin embargo, con el tiempo el enfoque de Nagel se mostró insatisfactorio: muchos autores, desde muy diferentes perspectivas, han enfatizado que los ejemplos de reducción “a la Nagel” son triviales y no se encuentran bien fundamentados; incluso se considera que no existen casos científicamente relevantes que se ajusten al modelo deductivo de reducción (cfr., por ejemplo, Feyerabend 1962, Sklar 1967, Primas 1983).

La MEC, por su parte, nace a la sombra de la idea de reducción. Cuando en el siglo XIX los gases comienzan a concebirse como sistemas de moléculas, se presupone que la Mecánica Clásica, considerada entonces la teoría física fundamental, debía poder utilizarse para explicar su comportamiento (cfr. Tolman 1979). El problema surge al formularse una ley, el Segundo Principio de la Termodinámica, que afirma la evolución irreversible de los sistemas termodinámicos hacia el equilibrio: esta ley resultaba totalmente ajena al mundo reversible de la Mecánica Clásica, incluso cuando se incorpora a ella la estadística. En definitiva, el propósito de la MEC fue, desde el comienzo, dar cuenta del comportamiento macroscópico de cierto tipo de sistemas, explicados por la TD, en términos puramente mecánicos: la pretensión era reducir la TD a la Mecánica Clásica.

Durante las últimas décadas, la reflexión acerca de los fundamentos de la MEC ha cobrado una renovada vigencia en el ámbito de la filosofía de la física (cfr., por ejemplo, Uffink 2007, Frigg 2008). El espíritu general de estos estudios continúa siendo, implícita o explícitamente, reductivo. En efecto, el esfuerzo se dirige a comprender cómo ciertas propiedades de los sistemas macroscópicos, como la irreversibilidad, pueden surgir a partir de una dinámica reversible subyacente. De este modo, se comparan los enfoques de Boltzmann y de Gibbs, se estudian las propiedades ergódicas, se analiza el papel de la estabilidad, etc. (Malament y Zabell 1980, Leeds 1989, Sklar 1993, Earman y Rédei 1996, Lombardi 2003, Lombardi y Labarca 2005, entre muchos otros).

Ahora bien, es claro que originalmente la mecánica subyacente era la Mecánica Clásica. Sin embargo, adoptando la perspectiva del reduccionista hoy nos podríamos preguntar ¿por qué actualmente querríamos reducir la TD a una teoría como la MEC? Si nuestro propósito es demostrar que, en principio, la TD es prescindible tanto respecto de sus compromisos ontológicos como de sus leyes, ¿por qué deberíamos usar para ello una teoría subyacente como la Mecánica Clásica, que la propia posición reduccionista tradicional considera como superada?

Siendo reduccionistas deberíamos creer que la mecánica newtoniana puede reducirse a la Teoría de la Relatividad (Especial y, a fortiori,

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