Divulgación Modelos y formulaciones

[chap]

Propongo este hilo con la intención de recoger opiniones en
un tema que no me parece menor. Requería más de una frase
y por eso no lo presenté como pregunta directa. Preferí
resumir, a modo de disparador, el perfil de lo que me gustaría
dialogar. Es lo siguiente.

Modelos y formulaciones
ººººººººººººººººººººººº
Esta nota es un intento de reverdecer algo que todos sabemos
pero que frecuentemente olvidamos. La teoría física, como
sus cultores, camina bien cuando goza de dos piernas fuertes,
sanas y bien coordinadas. Una pierna corresponde a los
modelos y otra a las formulaciones.

-Ejemplosde modelos
La mecánica utiliza los términos masa, fuerza, tiempo.
Newton aportó un modelo de masa discutible pero muy
concreto, asociándola con la cantidad de materia. Tampoco
faltaron modelos de fuerza y de tiempo. Este último término
ha tenido desde modelos astronómicos hasta el reloj de luz,
que sirve como correlato operacional de la transformación de
Lorentz. La idea de dos cuerpos, dos objetos o dos entes que
se influyen mutuamente modeliza muchos tipos de fuerzas,
desde aquellas que varían con el cuadrado de la distancia
hasta los potenciales cromodinámicos.

-Ejemplos de formulaciones son las teorías de Lagrange y de
Hamilton, las cuatro ecuaciones que Heavside presentó como
síntesis de la electrodinámica (ecuaciones de Maxwell), la
versión operacional de la teoría cuántica.

Puestos algunos ejemplos vayamos a lo esencial. Las ramas de
la física dotadas de de buenos modelos y de una formulación
general adecuada avanzaron y avanzan menos penosamente
que las otras. Consecuentemente cuando abundan los modelos
pero falta una formulación general es buena idea intentarla. Y
cuando existe una formulacón pero escasean los modelos es
buena idea proponerlos. Sin mucho temor de errar podemos
decir que en una cada rama de la física la disponibilidad de
modelos y la profundidad de la comprensión son directamente
proporcionales.

¿En cuáles ramas faltan modelos? Me interesa más plantear la
pregunta que responderla. Dentro de mis intereses personales
anhelo la aparición de un algún modelo de fotón y de alguno
de electrón. Sé que la electrodinámica cuántica postula un
electrón puntual y excluye la posibilidad de modelizarlo.
Pero ese postulado de carga puntual conduce a infinitos. La
renormalización los emparcha muy bien pero siguen acechando
desde la sombra. Eso deja margen para intentar una
modelización aunque la electrodinamica cuantica no pueda
acogerla. Esos dos modelos bastarían para incorporar a la
comprensión intuitiva (distinta de la comprensión matemática)
lo que la física logró desde finales del siglo XIX hasta
comienzos del siglo XX. ¿Posibilitarían esos modelos un
manejo provechoso de las formulaciones?

Espero que este asunto sea de algún interes para Vosotros y
que tengáis a bien aportar vuestros puntos de vista.

Un saludo.

[alshain]

Re: Modelos y formulaciones

Un tema interesante, aunque me parece más bien de filosofía de la ciencia. No entiendo bien la contraposición que haces entre modelo y formulación. Normalmente el término modelo se usa para hablar de una hipótesis o conjunto de hipótesis de las que se sabe de entrada que su validez es limitada. Una formulación es una expresión matemática de un modelo o una teoría.

Un ejemplo de modelo es el modelo estándar de partículas, del cual se sabe que no contempla la gravitación y que no es válido a altas energías. No es el caso por ejemplo de la relatividad general, que es una teoría y no un modelo. La relatividad general se asume válida en todo su dominio clásico. Sólo debido a la aparición de nuevos fenómenos cuánticos es cuando se la considera incompleta. En sí misma no obstante es una teoría clásica de la gravitación.

Desde este punto de vista no acabo de entender a qué te refieres con cuáles son las ramas en las que faltan modelos. La posibilidad de formular un modelo depende mucho de las circunstancias y la profundidad en la comprensión de un campo. Tengo la impresión no obstante que realmente te estás refiriendo con modelo a otra cosa que la que he asumido yo aquí, que creo por otro lado que es el significado estándar del término.

Un saludo.

[polonio]

Re: Modelos y formulaciones

Un tema interesante, aunque me parece más bien de filosofía de la ciencia. No entiendo bien la contraposición que haces entre modelo y formulación. Normalmente el término modelo se usa para hablar de una hipótesis o conjunto de hipótesis de las que se sabe de entrada que su validez es limitada. Una formulación es una expresión matemática de un modelo o una teoría.

Un ejemplo de modelo es el modelo estándar de partículas, del cual se sabe que no contempla la gravitación y que no es válido a altas energías. No es el caso por ejemplo de la relatividad general, que es una teoría y no un modelo. La relatividad general se asume válida en todo su dominio clásico. Sólo debido a la aparición de nuevos fenómenos cuánticos es cuando se la considera incompleta. En sí misma no obstante es una teoría clásica de la gravitación.

Desde este punto de vista no acabo de entender a qué te refieres con cuáles son las ramas en las que faltan modelos. La posibilidad de formular un modelo depende mucho de las circunstancias y la profundidad en la comprensión de un campo. Tengo la impresión no obstante que realmente te estás refiriendo con modelo a otra cosa que la que he asumido yo aquí, que creo por otro lado que es el significado estándar del término.

Un saludo.

Sólo una cosa: sí, señor. Desde lo acertado que me parece también la propuesta de chap hasta las puntualizaciones que haces.

[pod]

Re: Modelos y formulaciones

A mi lo de "formulación" me suena más a química Supongo que lo podemos considerar sinónimo de "teoría" en este contexto, es decir, un cuerpo matemático a partir del cual se describen todos los elementos posibles de un sistema físico. Un modelo vendría a ser un caso particular de una teoría.

Con un par de ejemplos me explicaré mejor: la mecánica clásica tiene cuatro (bueno, más, pero principalmente cuatro) formulaciones; la segunda ley de newton, conservación de la energía, mecánica de lagrange y mecánica de hamilton. Eso son teorías, formulaciones. Pero para describir un sistema real, les falta un ingrediente que debemos añadir a mano por nuestra cuenta, a saber: la fuerza, la energía, el lagrangiano y el hamiltoniano respectivamente. Una vez hemos añadido esos ingredientes, entonces tenemos un modelo.

[niestsnie]

Re: Modelos y formulaciones

.....Eso son teorías, formulaciones. Pero para describir un sistema real, les falta un ingrediente que debemos añadir a mano por nuestra cuenta, a saber: la fuerza, la energía, el lagrangiano y el hamiltoniano respectivamente. Una vez hemos añadido esos ingredientes, entonces tenemos un modelo.

Me parece acertado Pod. Otra forma de verlo puede ser esta: dado que las teorías suelen plantearse en términos de ecuaciones diferenciales, los modelos deben incluir también información sobre condiciones de contorno para la integración de dichas ecuaciones.


Saludos.

[chap]

Re: Modelos y formulaciones

Hola a todos. He leido todos los post y comparto las ideas (asociar modelo
con caso particular, con las referencias a condiciones de contorno, etc.).
Alshain hizo ver que mi primer post no especifica un criterio para distinguir
modelos y formulaciones, que sin un criterio pueden ser la misma cosa.
Comparto eso. Usé la palabra modelo para no usar la frase mecanismo
descriptivo , porque la mayoría de los fenómenos que podría
interesarnos modelar descriptivamente no pertenece a la mecánica. En
verdad una descripción modelada corresponde a un caso o a un conjunto
de casos particulares, con sus condiciones prefijadas de contorno, de
configuración geométrica y lo que sea. Usé la palabra formulación para
aludir a una teoría abstracta, general, coherente y autoconsistente. Con
esas ideas en mi mente intenté distinguir modelos y formulaciones. Espero
que esto facilite el diálogo.

Poniendo un poco de humor al asunto podemos decir que personalmente
me interesa la arqueofísica, es decir hacer en la física un trabajo de
arqueólogos. Los mejores ínvestigadores están intentando unificar las
partes de la física allí donde cada parte tiene su frontera más avanzada.
Pero el otro extremo de esa línea es retroceder hasta la época crucial
cuando los postulados de la física actual fueron seleccionados entre una
multitud de hipótesis plausibles. ¿Podría haber quedado entre los
escombros de las discusiones fundadoras alguna clave que ahora falta
para unir las fronteras avanzadas? Hurgar entre esos escombros sería
hacer arqueofísica. Personalmente me gustaría que alguien presentase
algún arqueomodelo del fotón. Intentaré exponer mi intuición al respecto
relatando el pensamiento que me llevó a ella. Es lo que sigue.

Estamos en 1904. El electrón ya es miembro de la galería
de conceptos aceptados en la física. Creo en el electrón,
dice alguien, pero me gustaría saber cómo acomodo el
concepto en el hecho simple siguiente. La corriente
continua se interrumpe cuando un cuchillo filoso corta
el cable que estaba concuciéndola. Y si en el sitio del
corte aproximamos las partes hasta tocarse la corriente
continua se restablece. Millikan demostró que la carga
es magnitud discreta y midió la unidad mínima. Lorentz
aportó un desarrollo teórico admirable basado en la
distribución discreta de la carga. Todo eso iluminó el
estudio de los fenómenos electromagnéticos cuando la
materia está en alguna forma involucrada, ya sea porque
hay conductores o por otros motivos. Pero si supongo
que los electrones libres de un buen conductor son
partículas dotadas de inercia normal no comprendo por
qué se interrumpe la corriente aunque el corte ocurra
en el vacío y sea extremadamente delgado, que separe a
las partes menos que una distancia microscópica. Si los
electrones son partículas normales, ¿por qué no
atraviesan por inercia la zona ínfima de vacío dejada
por un corte muy delgado? En el vacío no hay aire ni
otras substancias que constituyan obstáculos.Para
reforzar más la duda Millikan y Lorentz aseguran que
interviene una cantidad enorme de electrones en la
conducción de una corriente modesta. Imaginando analogía
con la cantidad enorme de moléculas que forma un chorro
de líquido me sorprende aún más que la multitud
electrónica no atraviese un vacío extremadamente pequeño.
Si en 1904 hubiesen formulado esa pregunta hubiese sido
interesante, porque siembra dudas respecto a la
posibilidad de comparar a los electrones con partículas
vulgares diminutas. Para ofrecer una respuesta coherente
se requiere la teoría actual o una que tenga en cuenta
las diferencias entre el electrón y una partícula que
cumple vulgarmente todas las leyes de la mecánica. Con
esto quiero destacar lo siguiente. La necesidad de
comprender físicamente cómo sucede o cómo funciona algo
admite dos tipos de satisfacción. Uno corresponde a un
desarrollo matemático bello e impecable tal que, mientras
lo recorremos, comprendemos cómo unos detalles del asunto
encajan con los otros evidentemente. La falta de ese
desarrollo indica que el tema todavía está en etapa de
investigación. Si un conjunto de hipótesis es apto para
proponer un modelo razonable del fenómeno tendemos a
preferir ese conjunto. Es decir estamos empezando a
seleccionar lo que parece más adecuado dentro del
universo de hipótesis disponibles. El modelo es una
primera prueba humilde de coherencia en el conjunto de
hipótesis que servirá como fundamento de los desarrollos
posteriores. En física las hipótesis primeras y
fundamentales son denominadas principios. Es decir en
una etapa cruda de la investigación el primer indicio de
coherencia en la selección de principios es la posibilidad
de proponer un modelo razonable basado en ellos. Por eso
dentro de mis intereses personales me sentiría felíz si
alguien me mostrase un modelo razonable de algún ente o de
algún fenómeno, donde en forma cruda y descriptiva puedan
coexistir sin conflictos la electrodinámica clásica y el
tipo de distribución discreta que hoy denominamos
cuantificación. No pido un cálculo de la constante de
Planck basado en las ecuaciones de Maxwell. Pido solamente
un caso particular donde tales ecuaciones exijan que la
radiación se distribuya en unidades individuales con
energía directamente proporcional a la frecuencia. Si
alguien plantease un modelo así debería mostrarlo sin
esperar que resista críticas basadas en formulaciones
actuales, porque sería un modelo rudimentario. Pero si el
planteo fuese internamente razonable reabriría bajo una
luz nueva la discusión de los fundamentos de la física
actual. En esa discusión la coherencia interna de las
formulaciones actuales no sería puesta en duda. Esa
coherencia está comprobada y garantizada. Solamente
ocurriría que algunas personas comenzarían a
preguntarse si la selección de principios que permitió
superar a la física del siglo XIX ha pasado por alto algún
detalle esencial. Las formulaciones actuales superan en
casi todos los aspectos a la física del siglo XIX, pero en
ambos casos la unificación encuentra obstáculos
formidables. La física actual nació cortando el nudo
gordiano que se había formado entre la electrodinámica
y la mecánica clásicas, fundando la teoría cuántica sobre
principios nuevos y en algún punto independientes de
todo lo que les precedió. Un siglo después, con menos
apuro y más experiencia, desatar el nudo podría ser una
tarea fructífera e impulsora de investigaciones necesarias.

No quería extender mucho el post pero salió kilométrico.
Ruego me disculpen. Un saludo.

[Entro]

Re: Modelos y formulaciones

Hola a todos. He leido todos los post y comparto las ideas (asociar modelo
con caso particular, con las referencias a condiciones de contorno, etc.).

Un modelo será cualquier formulación teorica de un proceso físico en el cual hayamos tenido que poner a mano alguno de sus elementos, ya sea postular el potencial que refleja la dinámica, ya sea las condiciones de contorno y la misma forma de las soluciones de las ecuaciones de movimiento.

Estamos en 1904. El electrón ya es miembro de la galería
de conceptos aceptados en la física. Creo en el electrón,
dice alguien, pero me gustaría saber cómo acomodo el
concepto en el hecho simple siguiente. La corriente
continua se interrumpe cuando un cuchillo filoso corta
el cable que estaba concuciéndola. Y si en el sitio del
corte aproximamos las partes hasta tocarse la corriente
continua se restablece. Millikan demostró que la carga
es magnitud discreta y midió la unidad mínima. Lorentz
aportó un desarrollo teórico admirable basado en la
distribución discreta de la carga. Todo eso iluminó el
estudio de los fenómenos electromagnéticos cuando la
materia está en alguna forma involucrada, ya sea porque
hay conductores o por otros motivos. Pero si supongo
que los electrones libres de un buen conductor son
partículas dotadas de inercia normal no comprendo por
qué se interrumpe la corriente aunque el corte ocurra
en el vacío y sea extremadamente delgado, que separe a
las partes menos que una distancia microscópica. Si los
electrones son partículas normales, ¿por qué no
atraviesan por inercia la zona ínfima de vacío dejada
por un corte muy delgado? En el vacío no hay aire ni
otras substancias que constituyan obstáculos.Para
reforzar más la duda Millikan y Lorentz aseguran que
interviene una cantidad enorme de electrones en la
conducción de una corriente modesta. Imaginando analogía
con la cantidad enorme de moléculas que forma un chorro
de líquido me sorprende aún más que la multitud
electrónica no atraviese un vacío extremadamente pequeño.
Si en 1904 hubiesen formulado esa pregunta hubiese sido
interesante, porque siembra dudas respecto a la
posibilidad de comparar a los electrones con partículas
vulgares diminutas.

Lo mismo será porque los electrones están ligados a la red cristalina en los orbitales moleculares del metal.

Para ofrecer una respuesta coherente
se requiere la teoría actual o una que tenga en cuenta
las diferencias entre el electrón y una partícula que
cumple vulgarmente todas las leyes de la mecánica. Con
esto quiero destacar lo siguiente. La necesidad de
comprender físicamente cómo sucede o cómo funciona algo
admite dos tipos de satisfacción. Uno corresponde a un
desarrollo matemático bello e impecable tal que, mientras
lo recorremos, comprendemos cómo unos detalles del asunto
encajan con los otros evidentemente. La falta de ese
desarrollo indica que el tema todavía está en etapa de
investigación. Si un conjunto de hipótesis es apto para
proponer un modelo razonable del fenómeno tendemos a
preferir ese conjunto. Es decir estamos empezando a
seleccionar lo que parece más adecuado dentro del
universo de hipótesis disponibles. El modelo es una
primera prueba humilde de coherencia en el conjunto de
hipótesis que servirá como fundamento de los desarrollos
posteriores. En física las hipótesis primeras y
fundamentales son denominadas principios. Es decir en
una etapa cruda de la investigación el primer indicio de
coherencia en la selección de principios es la posibilidad
de proponer un modelo razonable basado en ellos. Por eso
dentro de mis intereses personales me sentiría felíz si
alguien me mostrase un modelo razonable de algún ente o de
algún fenómeno, donde en forma cruda y descriptiva puedan
coexistir sin conflictos la electrodinámica clásica y el
tipo de distribución discreta que hoy denominamos
cuantificación.

La electrodinámica clásica no tiene ningún problema con las distribuciones discretas de cargas. Todos hemos hecho los problemas de cuatro cargas en las esquinas de un cuadrado y cualquier fórmula se puede discretizar.

Esto es una cosa y otra cosa distinta es que haya que introducir elementos cuánticos. La cuántica no es solo tener cosas discretas.

No pido un cálculo de la constante de
Planck basado en las ecuaciones de Maxwell. Pido solamente
un caso particular donde tales ecuaciones exijan que la
radiación se distribuya en unidades individuales con
energía directamente proporcional a la frecuencia. Si
alguien plantease un modelo así debería mostrarlo sin
esperar que resista críticas basadas en formulaciones
actuales, porque sería un modelo rudimentario.

Eso que tu pides lo hizo un tal Albert Einstein basandose en termodinámica exclusivamente... y le dieron un nobel por ello. Es decir, el tipo demostró que si la termodinámica era correcta la radiación habría de estar cuantizada.

Pero si el
planteo fuese internamente razonable reabriría bajo una
luz nueva la discusión de los fundamentos de la física
actual. En esa discusión la coherencia interna de las
formulaciones actuales no sería puesta en duda. Esa
coherencia está comprobada y garantizada. Solamente
ocurriría que algunas personas comenzarían a
preguntarse si la selección de principios que permitió
superar a la física del siglo XIX ha pasado por alto algún
detalle esencial.

Es que yo no creo que todo el mundo tenga ese sentimiento, yo personalmente no lo tengo, y no se porque algo sería mas coherente si se puede explicar por clásica que por cuántica. De hecho a mi me parece justamente lo contrario. Y lo mejor de todo es que en cuántica queda mucho mucho por hacer.

Las formulaciones actuales superan en
casi todos los aspectos a la física del siglo XIX, pero en
ambos casos la unificación encuentra obstáculos
formidables. La física actual nació cortando el nudo
gordiano que se había formado entre la electrodinámica
y la mecánica clásicas, fundando la teoría cuántica sobre
principios nuevos y en algún punto independientes de
todo lo que les precedió. Un siglo después, con menos
apuro y más experiencia, desatar el nudo podría ser una
tarea fructífera e impulsora de investigaciones necesarias.

Y justo a eso es a lo que se dedican muchos físicos en el mundo.

[chap]

Re: Modelos y formulaciones

Estimado Entro:

Cuando leí tu último mensaje inicialmente supuse que lo mejor sería dejarlo
como cierre final del hilo y no agregar algo más de mi parte pues es un
mensaje preciso, esmerado y dotado de una expresión sincera de la
opinión de alguien bien capacitado.

Después noté que además de valorar el contenido, tu mensaje me hizo
bien porque fue una señal clara de que habías leido cada detalle del mio y
habías argumentado lo que correspondía en cada caso. Entonces entendí
que una conducta excelente como la tuya merece participación y no
silencio de mi parte. Quiero agradecer ese mensaje y si me lo permites
incorporarte a mi lista de amigos en este foro. Obviamente serás un amigo
que piensa la física desde un punto de vista muy distante del mio, pero
que concibe la convivencia y la responsabilidad social en un modo que
suscita mi adhesión.

Por el lado de la física solamente intentaré darte un botón de muestra de
mi búsqueda personal. Sabemos que algunas veces se ha discutido la
conveniencia de admitir la concepción débil o la concepción fuerte de un
principio de conservación (la relación con simetrías estará mejor descripta
por tí que por mi). Me agrada suponer que la carga eléctrica admite la
concepción fuerte. Ejemplo. Dos fotones gamma chocan y ocurre la
transformación denominada creación de un par electrón-positrón. Antes y
después de la transformación el valor neto de carga eléctrica es el mismo.
Nadie duda después de la transformación de la existencia de esa propiedad
física denominada carga eléctrica. Independientemente de cuánta haya,
después de la transformación existe carga y nadie lo duda. ¿Y antes de la
transformación? Si aceptamos la concepción débil podemos suponer que
antes de la transformación simplemente no existe. En lugar de decir que
cada fotón tiene carga neta igual a cero, la concepción débil permite
suponer que antes de la transformación esa propiedad física no tuvo
existencia alguna. En cambio la concepción fuerte exige admitir que antes
de la transformación existe carga en alguna forma, aunque no sea la forma
que estamos acostumbrados a detectar. Y si existe debe cumplir algunas
condiciones especiales, porque el fotón no posee masa en reposo como el
electrón o como el positrón. El teorema de Gauss no requiere materia ni
masa en reposo para tener carga eléctrica. Solamente requiere un campo
con la configuración adecuada. Entonces podemos preguntarnos qué
posibilidades hay de atribuir al fotón una configuración que cumpla la
concepción fuerte de la conservación, de modo tal que sin estar adscripta
a una masa en reposo exista en la radiación alguna clase de carga. En
electrodinámica clásica salen cosas muy lindas cuando atribuimos a la
solución exponencial compleja de la ecuación de onda un significado físico
ostensible. Y salen sin complicaciones si aceptamos un par de hipótesis
razonables, que se instalan sin forzar el contexto. Me agradaría llegar a
completar un modelo de fotón en los términos de la electrodinámica
clásica, por dos razones. Una es evitar las complicaciones de la cuántica,
para facilitar una primera exploración del asunto. Otra es la esperanza
de hallar finalmente que el fotón es uno de esos fenómenos que se pueden
tratar clásica o cuánticamente y obtener los mismos resultados. Alguien
puede cuestionar la utilidad de reproducir clásicamente los resultados que
ya fueron obtenidos con la cuántica. Y tendría razón si solamente se
tratara de reproducir lo conocido. Pero la idea es reproducirlo para verificar
la coherencia y después avanzar hacia algo que tal vez, por exceso de
complicaciones, en la cuántica todavía no se logró. Por ejemplo un cálculo
puramente teórico de la constante de estructura fina, sin usar en lo más
mínimo los datos de otras constantes físicas. Así como el irracional pi de la
geometría es calculado por razonamiento puro, sin apoyo empírico, intentar
el cálculo de alfa por un razonamiento puro desligado de todos los datos
empíricos. Esto es lógico porque alfa es adimensional. Después explicar por
qué un electrón es estable y un positrón inestable, llegando hasta el
cálculo de las estabilidades relativas. Acto seguido, si todo indica que ese
tipo de carga es concebible y explica ventajosamente muchos detalles,
evaluar la posibilidad de relacionar a la gravedad con el comportamiento de
esa carga dentro de la constitución de la materia. Este no es un plan
demasiado ambicioso en términos clásicos. En realidad es bastante
asequible sin esfuerzo temerario. Y si fuese realmente un asunto que
admite ambos tratamientos, el clásico y el cuántico, tendríamos la
esperanza de no desperdiciar esfuerzo si alguien después lo intentase
cuánticamente.

Creo, estimado Entro, que mi confesión está completa o en todo caso no
demasiado incompleta. Es confesión y no argumento porque sé que
transitas otros caminos. Aún así tuviste la delicadeza de comentar lo que
escribí. Por eso finalizo esta nota iterando el agradecimiento.

Mi mejor saludo para tí y para todas las personas que frecuentan el foro.

[Entro]

Re: Modelos y formulaciones

Después noté que además de valorar el contenido, tu mensaje me hizo
bien porque fue una señal clara de que habías leido cada detalle del mio y
habías argumentado lo que correspondía en cada caso. Entonces entendí
que una conducta excelente como la tuya merece participación y no
silencio de mi parte. Quiero agradecer ese mensaje y si me lo permites
incorporarte a mi lista de amigos en este foro. Obviamente serás un amigo
que piensa la física desde un punto de vista muy distante del mio, pero
que concibe la convivencia y la responsabilidad social en un modo que
suscita mi adhesión.

Nada, no hace falta, para eso estamos aquí.

Por el lado de la física solamente intentaré darte un botón de muestra de
mi búsqueda personal. Sabemos que algunas veces se ha discutido la
conveniencia de admitir la concepción débil o la concepción fuerte de un
principio de conservación (la relación con simetrías estará mejor descripta
por tí que por mi). Me agrada suponer que la carga eléctrica admite la
concepción fuerte. Ejemplo. Dos fotones gamma chocan y ocurre la
transformación denominada creación de un par electrón-positrón. Antes y
después de la transformación el valor neto de carga eléctrica es el mismo.
Nadie duda después de la transformación de la existencia de esa propiedad
física denominada carga eléctrica. Independientemente de cuánta haya,
después de la transformación existe carga y nadie lo duda. ¿Y antes de la
transformación? Si aceptamos la concepción débil podemos suponer que
antes de la transformación simplemente no existe. En lugar de decir que
cada fotón tiene carga neta igual a cero, la concepción débil permite
suponer que antes de la transformación esa propiedad física no tuvo
existencia alguna. En cambio la concepción fuerte exige admitir que antes
de la transformación existe carga en alguna forma, aunque no sea la forma
que estamos acostumbrados a detectar.

Pues en realidad no, la concepción de la conservación de una magnitud es que si inicialmente tiene carga nula, al final ha de tener carga nula. Un principio de conservación solo restringe los fenómenos decidiendo si son o no aceptables con dicha ley de conservación, pero no restringe la forma de realizarse el fenómeno.

El fotón no tiene carga, ningún fotón la tiene porque si la tuviera el electromagnetismo no sería como es y como está comprobado hasta la saciedad.

Pero en cuántica se permiten procesos de creación y destrucción de partículas siempre que sean consistentes con las leyes de conservación, y dos fotones llendo a un par partícula-antipartícula la cumple para la carga.

Y si existe debe cumplir algunas
condiciones especiales, porque el fotón no posee masa en reposo como el
electrón o como el positrón.

El fotón no tiene masa en reposo, pero los electrones y positrones si...

El teorema de Gauss no requiere materia ni
masa en reposo para tener carga eléctrica. Solamente requiere un campo
con la configuración adecuada.

La ley de Gauss solo establece como podemos conocer la distribución de cargas que da lugar a un campo y viceversa. Si que tiene que ver con la carga.

Entonces podemos preguntarnos qué
posibilidades hay de atribuir al fotón una configuración que cumpla la
concepción fuerte de la conservación, de modo tal que sin estar adscripta
a una masa en reposo exista en la radiación alguna clase de carga.

Ninguna, porque si tuviera alguna clase de carga eléctrica el electromagnetismo no sería de gran alcance debido a la intensidad de la interacción. Es decir, sería una interacción de corto alcance porque los fotones interactuarían entre ellos. Además la teoría clásica no sería lineal cosa que va en contra de todo lo experimentado hasta la fecha.

En
electrodinámica clásica salen cosas muy lindas cuando atribuimos a la
solución exponencial compleja de la ecuación de onda un significado físico
ostensible. Y salen sin complicaciones si aceptamos un par de hipótesis
razonables, que se instalan sin forzar el contexto. Me agradaría llegar a
completar un modelo de fotón en los términos de la electrodinámica
clásica, por dos razones. Una es evitar las complicaciones de la cuántica,
para facilitar una primera exploración del asunto. Otra es la esperanza
de hallar finalmente que el fotón es uno de esos fenómenos que se pueden
tratar clásica o cuánticamente y obtener los mismos resultados.

No se va a poder, porque el fotón es eminentemente cuántico, pero si que es bonito ver como un conjunto de un gran numero de fotones recuperan una onda electromagnetica clásica.

Alguien
puede cuestionar la utilidad de reproducir clásicamente los resultados que
ya fueron obtenidos con la cuántica. Y tendría razón si solamente se
tratara de reproducir lo conocido. Pero la idea es reproducirlo para verificar
la coherencia y después avanzar hacia algo que tal vez, por exceso de
complicaciones, en la cuántica todavía no se logró. Por ejemplo un cálculo
puramente teórico de la constante de estructura fina, sin usar en lo más
mínimo los datos de otras constantes físicas. Así como el irracional pi de la
geometría es calculado por razonamiento puro, sin apoyo empírico, intentar
el cálculo de alfa por un razonamiento puro desligado de todos los datos
empíricos.

Eso no tiene mucho sentido, porque yo puedo calcular una alfa, pero luego tengo que ir al experimento para comprobar que lo que he calculado de verdad se presenta en la naturaleza. La componente empírica de la física no es renunciable.

Esto es lógico porque alfa es adimensional.

c la puedo hacer adimensional

h

y cualquier cosa, cuestión del sistema de unidades que emplees. De todas formas hay otras constantes adimensionales. Pero la adimensionalidad no justifica que se puedan calcular únicamente teóricamente. De hecho, ya se calcula teóricamente, pero hay que comprobarlo con el experimento, de eso no nos salva nadie.

Después explicar por
qué un electrón es estable y un positrón inestable, llegando hasta el
cálculo de las estabilidades relativas.

El positrón es tan estable como el electrón. Tiene la misma masa, carga (signo opuesto) y mismo espín. Su estabilidad es la misma. De hecho para que un positrón se aniquile necesita de un electrón. Pero aislado es igual de estable.

Acto seguido, si todo indica que ese
tipo de carga es concebible y explica ventajosamente muchos detalles,
evaluar la posibilidad de relacionar a la gravedad con el comportamiento de
esa carga dentro de la constitución de la materia. Este no es un plan
demasiado ambicioso en términos clásicos.

A mi me parece muy ambicioso.

En realidad es bastante
asequible sin esfuerzo temerario. Y si fuese realmente un asunto que
admite ambos tratamientos, el clásico y el cuántico, tendríamos la
esperanza de no desperdiciar esfuerzo si alguien después lo intentase
cuánticamente.

Todo eso que pides ya está calculado cuánticamente. (Salvo lo de la carga del fotón que es que no puede tener por los argumentos anteriores). Clásicamente carece de sentido.

Creo, estimado Entro, que mi confesión está completa o en todo caso no
demasiado incompleta. Es confesión y no argumento porque sé que
transitas otros caminos. Aún así tuviste la delicadeza de comentar lo que
escribí. Por eso finalizo esta nota iterando el agradecimiento.

Y yo itero que no hace falta que agradezcas nada.

Mi mejor saludo para tí y para todas las personas que frecuentan el foro.

Para todas ellas...