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Los días 10, 13 y 14 de septiembre de 2021 se realizaron las II Jornadas de Fundamentos, Filosofía e Historia de la Física, evento organizado por la Universidad de Buenos Aires, el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Conicet de Argentina y la John Templeton Foundation.
En la actividad, que tuvo modalidad online, participaron los académicos del Departamento de Filosofía de la Universidad de Santiago de Chile, Wilfredo Quezada y Luis Pavez, con una ponencia conjunta titulada “Velocidad de fase, velocidad de grupo y velocidad de la luz: una guía (causal) para entender sus relaciones”.
En este enlace es posible acceder al libro de resúmenes de la instancia.
A continuación presentamos el resumen de la ponencia de los filósofos de la Usach:
Velocidad de fase, velocidad de grupo y velocidad de la luz: una guía (causal) para entender sus relaciones
En el contexto de elaborar y ejemplificar su distinción entre procesos causales y pseupoprocesos P. Dowe (Dowe 2000) apela, entre otros ejemplos, a la distinción entre velocidad de fase y velocidad de grupo. Procesos físicos descritos mediante velocidades de fase calificarían como pseudoprocesos y procesos que se ajustan a las velocidades de grupos como procesos causales. En sus palabras:
“Cuando se deja caer una piedra en el agua, las ondas individuales pueden viajar más rápido (velocidad de fase) que el grupo total de ondas (velocidad de grupo). Entonces, en el borde delantero las ondas desaparecerán mientras que aparecerán en la parte posterior. Es físicamente posible que las velocidades de fase viajen más rápido que la luz, pero no pueden utilizarse para transmitir señales. En nuestra teoría este tipo de velocidades de fase no son procesos causales porque no poseen energía ni momento, ni ninguna cantidad conservada. La energía, el momento y la potencia de la onda viajan a la velocidad del grupo. […]. Las sombras, las intersecciones de las reglas, etc. no poseen cantidades conservadas” (p. 94)
A su vez, la teoría de Dowe asume, como es sabido, que pseudoprocesos dependen de o supervienen en procesos físicos causales, lo que implica, para las velocidades de grupo y fase, que las segundas dependen de o supervienen en las velocidades de grupo. Conversamente, se debe asumir de esto que las velocidades de grupo efectivamente son físicamente genuinas y no dependen más que de los objetos y los medios que las hacen posible, en particular, no pueden depender de las velocidades de fase. Por otro lado, ya que procesos causales no pueden superar la velocidad de la luz por definición, se implica además que los procesos asociados a las velocidades de grupo tampoco deberían hacerlo pues, si lo fueran, se convertirían en entidades sin realidad causal como las sombras, es decir, fenómenos fantasmales como las velocidades de fase.
En esta ponencia queremos examinar críticamente esta visión poniendo el foco sólo en fenómenos lumínicos y en las leyes que están en la base de su explicación. Estas leyes, como se sabe, fueron originalmente formuladas tanto por C. Huygens (Huygens 1912), en base a la noción de frente de onda, y desarrolladas alternativamente por P. Fermat (cf. 37 Sabra 1967), en su concepción geométrica de la luz. El modelo ondulatorio de Huygens permite explicar la propagación, la reflexión y la refracción y ofrece además una primera explicación de la distinción, para el caso de ondas superpuestas o grupo de ondas, entre velocidades de fase y de grupo para procesos lumínicos sin un límite en C. El modelo fermatiano, por otra parte, que permite derivar las leyes de refracción y reflexión mediante la trayectoria de rayos lumínicos en medios homogéneos, ofrece la posibilidad de interpretar la rapidez de propagación de la luz en términos de velocidades de grupo con un límite en C. Nuestra sugerencia es que, si integramos ambos modelos de la óptica premaxwelliana y asumimos que el frente de onda refleja lo espacial extenso y el rayo lumínico la extensión temporal mínima de propagación, obtenemos (en un espaciotiempo de Minkowski) lo espacialoide y lo temporaloide formando parte sustancial de la estructura misma de la luz. Adicionalmente, si reinterpretamos estos dos elementos en las concepciones prevalecientes de Maxwell y de Poynting, en el primer caso interpretando el frente de onda como un plano de oscilación del campo electromagnético y en el segundo entendiendo el rayo lumínico como un vector que da la dirección de propagación del grupo de ondas y de las cantidades dinámicas, se pueden obtener generalizaciones que muestran que la luz en si misma está ligada, en su potencial manera de interactuar con la materia, por velocidades sublumínicas o superlumínicas, sean asociadas a velocidades de fase o incluso de grupo. Esto, nosotros argumentamos, debe llevar a concluir que la apelación de Dowe a la distinción entre velocidades de grupo y de fase no es suficientemente robusta para explicar la distinción entre lo procesual y lo pseudoprocesual. La conclusión más general entonces debería ser que la luz, entendida como un objeto tridimensional flexible y elástico viajando en el vacío, tiene componentes extensas mutuamente perpendiculares tales que las velocidades mediante las cuales se puede desplegar cada vez que entra en interacción con medios materiales en las distintas direcciones del espacio, resultan íntimamente codependientes o indisociables sin que sea necesario privilegiar la superveniencia de una en otra.
