viernes, 29 de octubre de 2021

Electrodinámicacuántica

 Richard P. Feynman

Electrodinámica
cuántica
La extraña teoría de la luz
y la materia
Versión española de Ana Gómez Antón
Título original: QED. The Strange Theory of Light and
Matter.
Esta obra ha sido publicada en inglés por Princenton
University Press
Primera edición: 1988
Segunda edición: 2020
Diseño de colección: Estudio de Manuel Estrada con la colaboración de Roberto
Turégano y Lynda Bozarth
Diseño de cubierta: Manuel Estrada
Ilustración de cubierta: Richard P. Feynman impartiendo una clase (detalle)
© AGE Fotostock
Selección de imagen: Carlos Caranci Sáez
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Copyright © 1985 by Richard P. Feynman
New introduction by A. Zee Copyright © 2006 by Princeton University Press.
© Alianza Editorial, S. A., Madrid, 1988, 2020
Calle Juan Ignacio Luca de Tena, 15
28027 Madrid
www.alianzaeditorial.es
ISBN: 978-84-9181-840-3
Depósito legal: M. 110-2020
Printed in Spain
Si quiere recibir información periódica sobre las novedades de Alianza Editorial,
envíe un correo electrónico a la dirección: alianzaeditorial@anaya.es
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Índice
Introducción a la edición de 2006, por Anthony Zee
Prólogo, por Leonard Mautner
Prefacio, por Ralph Leighton
Agradecimiento
QED (Electrodinámica cuántica)
7 1. Introducción
2. Fotones: partículas de luz
3. Los electrones y sus interacciones
4. Cabos sueltos
7 Índice analítico
Único ejemplo de uno de los famosos diagramas de Feynman dibuja-
do y firmado por él mismo. Esta imagen es una cortesía de Jay M.
Pasachoff, catedrático de Astronomía en el William College, para
quien Feynman realizó el diagrama en las páginas preliminares del
ejemplar de la primera edición del libro que tenía Pasadroff.
9
Introducción a la edición de 2006
La historia de cómo llegamos a comprender la luz es un
drama cautivador, lleno de cambios, vueltas y giros del
destino.
El fotón es la más visible de todas las partículas ele-
mentales: sitúate en una habitación polvorienta con
una pequeña ventana abierta un día soleado y observa
la multitud de minúsculas motitas que corretean por el
cuarto. Newton pensaba, de forma bastante natural,
que la luz consistía en una corriente de partículas («cor-
púsculos»), pero ya tenía algunas dudas; incluso en el
siglo XVII podía observarse fácilmente la difracción de
la luz. Con el paso del tiempo, la difracción y otros fe-
nómenos parecieron demostrar sin ninguna duda que
la luz era una onda electromagnética. Las ecuaciones
del electromagnetismo de Maxwell, ese monumento de
la física decimonónica, definían la luz completamente
como una onda. Entonces llegó Einstein y explicó el
Anthony Zee
efecto fotoeléctrico interpretando la luz como una
suma de pequeños paquetes («cuantos») de energía.
Así nacieron la palabra «fotón» y la teoría cuántica de
la luz. (No me desviaré de mi camino si recuerdo ahora
la célebre incomodidad de Einstein con la mecánica
cuántica, a pesar de haber contribuido a su nacimien-
to.) Mientras tanto, desde los años veinte hasta los cua-
renta los físicos descifraron a fondo el comportamiento
cuántico de la materia («átomos»). De esta forma resul-
taba aún más desconcertante que el comportamiento
cuántico de la luz y su interacción con los electrones re-
sistieran los esfuerzos de los mejores y más brillantes
científicos, especialmente Paul Dirac y Enrico Fermi.
Los físicos tuvieron que esperar a tres jóvenes –Feyn-
man, Schwinger y Tomonoga– llenos de optimismo y
pesimismo, según el caso, fruto de sus experiencias en
la Segunda Guerra Mundial para producir la formula-
ción adecuada de la electrodinámica cuántica, o QED
(por sus siglas en inglés).
Richard Feynman (1918-1988) no fue sólo un físico
extraordinario, sino también una figura extraordinaria,
una personalidad avasalladora como nunca habían visto
ni verían los físicos teóricos. De vez en cuando éstos pa-
san el rato comparando las contribuciones de Feynman
y Schwinger, ambos unos buenos chicos judíos de Nue-
va York y prácticamente contemporáneos. Este debate
sin sentido no tiene ningún propósito, pero es un hecho
que, mientras Julian Schwinger era una persona tími-
da y reservada (aunque amable y cercana detrás de su
aparente distanciamiento), Dick Feynman era extraor-
dinariamente extrovertido, carne de leyenda. Con sus
Introducción a la edición de 2006
bongos, sus showgirls y otros atrezos que le dieron una
imagen cuidadosamente cultivada, alimentada con en-
tusiasmo por una legión de idólatras, seguramente es,
junto con Einstein, el más querido de los físicos teó-
ricos.
El brillante físico ruso Lev Landau era famoso por te-
ner una escala logarítmica para ordenar físicos teóricos,
con Einstein en la cima. También es conocido que Lan-
dau se subió él mismo medio escalón tras formular la
teoría de las transiciones de fase. Yo tengo mi propia
escala, una que mide la diversión, en la que coloco a los
físicos teóricos que conozco en persona o en espíritu.
Sí, es cierto: la mayoría de los físicos teóricos son tan
aburridos como un lavavajillas y puntúan cerca del
menos infinito en esta escala logarítmica. Colocaría a
Schrödinger (del que hablaré más adelante) en la cima,
pero seguro que Feynman quedaría muy cerca de él.
No puedo decir dónde estaría yo en mi propia escala,
pero intento divertirme tanto como puedo, dentro de
las limitaciones del talento y los recursos que tengo a mi
disposición.
Pero ¡qué divertido era Feynman! En los inicios de mi
carrera, Feynman me pidió que fuera a un club nocturno
con él. Uno de sus colegas me dijo que la invitación de-
mostraba que me tomaba en serio como físico, pero, a
pesar de que yo estaba ansioso por compartir con él mis
pensamientos sobre la teoría Yang-Mills, a Feynman sólo
le interesaba mi opinión sobre las piernas de las bailari-
nas que había en el escenario. Por supuesto, en la psico-
logía de la adoración de héroes a nadie le importa un
bledo un físico tontorrón que toca los bongos y al que le
Anthony Zee
gustan las coristas. Así que, de acuerdo, mi escala pon-
dera realmente tanto la diversión como el talento –viene
a ser la escala de Landau incluyendo el entretenimien-
to–, con el valor de mercado de Einstein cayendo y el de
Landau en ascenso (gastó algunas buenas bromas hasta
que la KGB lo cazó).
Unos treinta años después de aquella visita al club
nocturno, me honra que Ingrid Gnerlich, de Prince-
ton University Press, me pida que escriba una introduc-
ción a la nueva edición del célebre libro de Feynman
Electrodinámica cuántica. La extraña teoría de la luz y la
materia. Primero, una confesión: no había leído antes el
libro. Cuando fue publicado en 1985, justo acababa de
terminar de escribir mi primer libro de divulgación físi-
ca, Fearful Symetry, y más o menos adopté una política
de no leer otros libros de divulgación por miedo a que
influyesen en mi estilo. Así que leí el ejemplar que Ingrid
me envió con una mirada limpia y un interés muy pro-
fundo. Lo disfruté inmensamente, anotando mis pensa-
mientos y críticas según iba avanzando.
Me equivoqué al no haber leído este libro antes, pues
no es una obra de divulgación en el sentido acostum-
brado del término. Cuando Steve Weinberg sugirió en
1984 que yo publicase un libro de divulgación y dispu-
so que conociese a su editor en Nueva York, me dio un
útil consejo. Dijo que la mayoría de los físicos que es-
cribían este tipo de libros no podían resistir la necesi-
dad de explicarlo todo, mientras que el público lego
sólo quería tener la ilusión de entender y captar unas
pocas palabras rimbombantes para lanzarlas a su alre-
dedor en las fiestas.
Introducción a la edición de 2006
Creo que la visión de Weinberg, aunque algo cínica, es
en gran medida correcta. Así lo demuestra el fantástico
éxito de la Historia del tiempo de Hawking1 (que, de
acuerdo con la política que mencioné antes, no he leído).
Uno de mis antiguos colegas aquí, en la Universidad de
California, un físico destacado que ahora ocupa una cá-
tedra en Oxford, me enseñó una vez una frase de aquel
libro. Los dos intentamos buscarle el sentido, pero no
fuimos capaces. Por el contrario, quiero asegurar a todos
los lectores perplejos que cada frase de este libro, aun-
que parezca completamente extravagante, tiene sentido.
Pero uno debe reflexionar sobre cada una de ellas con
cuidado y esforzarse en comprender lo que Feynman
está diciendo antes de seguir avanzando. De otro modo,
os garantizo que estaréis desesperadamente perdidos. Es
la física la que es extravagante, no la exposición. Al fin y
al cabo, el título promete una «extraña teoría».
Puesto que Feynman era Feynman, decidió ir comple-
tamente contra el consejo que Weinberg me había dado
(un consejo que, por cierto, yo tampoco seguí del todo;
véase más abajo mi comentario sobre la teoría de grupos).
En los agradecimientos, Feynman criticaba los libros de
divulgación de física por lograr «una simplicidad aparen-
te al describir algo diferente, algo considerablemente dis-
torsionado, de lo que pretenden estar des cribiendo». Por
el contrario, se impuso a sí mismo el desafío de describir
la QED al lector no iniciado sin «distorsionar la verdad».
Por lo tanto, no debes pensar en este libro como un tra-
1. Stephen W. Hawking, Historia del tiempo, Alianza Editorial, Ma-
drid, 2011.
Anthony Zee
bajo clásico de divulgación de física. Tampoco es un libro
de texto. Es más bien un híbrido extraño.
Usaré una analogía del propio Feynman, aunque algo
modificada, para explicar ante qué tipo de libro estamos.
De acuerdo con Feynman, para aprender QED se tienen
dos opciones: puedes pasar siete años de formación en
física o leer este libro. (Su cifra es un poco exagerada:
en estos días un graduado de instituto brillante proba-
blemente podría hacerlo en menos de siete años con la
guía adecuada). Así que realmente no tienes demasiadas
opciones, ¿no? ¡Deberías escoger leer este libro, por su-
puesto! Aunque reflexiones sobre cada frase como he
sugerido, no deberías tardar más de siete semanas, y mu-
cho menos siete años.
Así que, ¿en qué se diferencian estas dos opciones?
Aquí llega mi versión de la analogía: un sumo sacerdote
maya anuncia que a cambio de un módico precio podría
enseñarte a ti, un cualquiera en la sociedad maya, cómo
multiplicar dos números, por ejemplo 564 por 253. Te
hace memorizar una tabla de 9 por 9 y entonces te dice
que mires los dos dígitos más a la derecha en los dos nú-
meros que tienes que multiplicar, es decir, 4 y 3, y digas
lo que pone en la cuarta fila y tercera columna de la ta-
bla. Tú dices 12. Entonces aprendes que deberías escri-
bir 2 y llevarte 1, signifique eso lo que signifique. Des-
pués tienes que decir lo que pone en la sexta fila y
tercera columna, es decir, 18, a lo que se te dice que de-
bes sumar el número que te llevaste. Por supuesto, ten-
drías que pasar otro año aprendiendo a «sumar». Bueno,
te haces a la idea. Esto es lo que aprenderías después de
pagar la matrícula de una universidad prestigiosa.
Introducción a la edición de 2006
Por el contrario, un listillo llamado Feynman se te acer-
ca diciendo: «¡Shh, si sabes contar, no tienes que apren-
der toda esta parafernalia de llevarte y sumar! Todo lo
que tienes que hacer es conseguir 564 tarros. Entonces
pones en cada uno de ellos 253 guijarros. Finalmente, los
vuelcas todos en una gran pila y los cuentas: ¡ésa es la res-
puesta!».
Así que ya ves, ¡Feynman no sólo te enseña cómo
multiplicar, sino que también te da una comprensión
profunda de lo que están haciendo los sumos sacerdo-
tes y sus estudiantes, esa gente que está a punto de ob-
tener doctorados de universidades prestigiosas! Pero,
por otro lado, si aprendes a multiplicar a la manera de
Feynman no podrías aspirar a trabajar como contable:
si tu jefe te pidiera que multiplicases números grandes
todo el día estarías agotado, y los estudiantes que fue-
ron a la Universidad del Sumo Sacerdote te dejarían
por los suelos.
Habiendo escrito tanto un libro de texto (Quantum
Field Theory in a Nutshell, al que a partir de ahora me
referiré como Nutshell) como dos de divulgación (entre
los que se incluye Fearful Symmetry, a partir de ahora
Fearful), siento que estoy bastante cualificado como para
responder las dudas sobre qué tipo de libros leer. (Por
cierto, Princeton University Press, que edita este libro,
ha publicado tanto Nutshell como
Nutshell
Fearful.)
Permíteme clasificar a los lectores de esta introduc-
ción en tres grupos: 1) estudiantes que podrían verse ins-
pirados por este libro para ir más allá y especializarse
en QED, 2) legos inteligentes que tienen curiosidad por
la QED y 3) físicos profesionales como yo mismo.
Anthony Zee
Si estás en el grupo 1, este libro te inspirará y emocio-
nará tanto que querrás salir corriendo y ponerte a leer un
libro de texto sobre teoría cuántica de campos (¡y bien
podría ser Nutshell!). Por cierto, en estos días la QED se
considera un ejemplo relativamente simple de teoría
cuántica de campos. Al escribir Nutshell defendí que
Nutshell
un estudiante de licenciatura realmente brillante tendría
una buena posibilidad de comprender la teoría cuántica
de campos, y seguramente Feynman estaría de acuerdo
conmigo.
Pero, al igual que en la analogía, leer tan sólo este li-
bro no te convertirá en un profesional en ningún caso.
Tienes que aprender lo que Feynman definió como la
«forma difícil y eficiente» de multiplicar números. A pe-
sar de su proclamado deseo de explicarlo todo desde
cero, Feynman pierde fuelle de forma notable según va
avanzando. Por ejemplo, en la figura 56, página 146, se
limita a describir la extraña dependencia de P(A a B) en
el «intervalo I», y tienes que confiar en su palabra. En
Nutshell sí se explica de dónde sale todo esto. Lo mismo
l
ocurre con la cantidad E(A a B), descrita en la nota al
pie de las páginas 145 y 146.
Si estás en el grupo 2, persevera y serás recompensado,
confía en mí. No te apresures. Incluso aunque sólo
aguantes los dos primeros capítulos, habrás aprendido
mucho. ¿Por qué es este libro tan difícil de leer? Podría-
mos volver a la analogía maya: es como si estuvieses en-
señando a alguien a multiplicar hablándole de los tarros
y los guijarros, pero él no supiese siquiera qué es un tarro
o un guijarro. Feynman da vueltas hablando de cómo
cada fotón lleva una pequeña flecha, y cómo tú sumas es-
Introducción a la edición de 2006
tas flechas y las multiplicas, encogiéndolas y rotándolas.
Es todo muy confuso; no puede uno permitirse perder ni
por un instante la atención. Sucede que estas pequeñas
flechas no son más que números complejos (como se ex-
plica en la nota de las páginas 113-114), y si ya sabes algo
sobre números complejos (y tarros y guijarros) puede
que la discusión te resulte algo menos confusa. O quizá
seas uno de estos típicos lectores legos descritos por
Weinberg, que se dan por satisfechos con «la ilusión de
entender algo». En este caso, quizá te baste con un libro
de divulgación de física «normal». Volvemos de nuevo a
la analogía maya: un libro de divulgación normal no te
cargaría con tablas de 9 por 9 ni con frascos y guijarros.
Puede que simplemente dijese que los sumos sacerdotes
tienen un método para producir un número distinto
cuando se les dan dos números. De hecho, los editores
de libros de divulgación insisten en que los autores escri-
ban de este modo para no asustar al público que paga
(véase más abajo).
Por último, si estás en el grupo 3 te espera un auténtico
placer. Aunque yo sea un teórico de los campos cuánticos
y sepa qué es lo que Feynman está haciendo, aun así me
encantó ver un fenómeno familiar explicado de forma
poco usual y con una originalidad deslumbrante. Disfru-
té que Feynman me explicase por qué la luz se mueve en
línea recta o cómo funciona realmente una lente de enfo-
que (en la página 107: ¡«Se puede “engañar” a la natura-
leza» ralentizando la luz por ciertos caminos para que las
pequeñas flechas giren todas en la misma medida!).
Shh. Te diré en qué se diferencia Feynman de la ma-
yoría de los profesores de física. Pregunta a uno que te
Anthony Zee
explique por qué, en la reflexión de la luz en una lámi-
na de vidrio, basta con considerar la reflexión en la su-
perficie delantera y en la trasera. Muy pocos conocerán
la respuesta (véase la página 165). No es porque carez-
can de conocimiento, sino porque nunca se les ha ocu-
rrido siquiera plantearse esa pregunta. Simplemente se
estudian el libro de texto estándar de Jackson, aprue-
ban y siguen su camino. Feynman es el niño pesado que
está siempre preguntando por qué, POR QUÉ, ¡POR
QUÉ!
Al haber tres grupos de lectores (el estudiante ambi-
cioso, el lego inteligente y el profesional) hay también tres
categorías de libros de física (sin que se correspondan ne-
cesariamente uno a uno): libros de texto, libros de di-
vulgación y lo que llamaré «libros de divulgación ultra-
complicados». Este libro es un raro ejemplo de la tercera
categoría, en cierto sentido a medio camino entre un libro
de texto y uno divulgativo. ¿Por qué esta tercera catego-
ría está tan escasamente poblada? Porque los «libros de
divulgación ultracomplicados» aterrorizan a las editoria-
les. Es conocido que Hawking dijo que cada ecuación re-
duce a la mitad las ventas de un libro de divulgación.
Aunque no niego que en general esto sea cierto, desearía
que las editoriales no se asustasen tan fácilmente. El pro-
blema no es tanto el número de ecuaciones como si los li-
bros de divulgación son capaces de contener una exposi-
ción honesta de problemas complejos. Cuando escribí
Fearful pensé que hablar sobre la simetría en la física mo-
l
derna sería esencial para explicar teoría de grupos. Inten-
té hacer los conceptos accesibles mediante el uso de pe-
queños símbolos: cuadrados y círculos con letras dentro.
9
Introducción a la edición de 2006
Pero el editor me obligó repetidamente a diluir la argu-
mentación hasta que no quedó prácticamente nada, y en-
tonces me hizo relegar gran parte de lo que quedaba a un
apéndice. Feynman, por otro lado, hacía gala de una ca-
pacidad de influencia que no puede alcanzar cualquier fí-
sico escritor.
Déjame volver al libro de Feynman con sus pasajes
más complicados. Muchos lectores de este libro habrán
tenido algún contacto con la física cuántica. Por lo tanto,
estarán razonablemente perplejos, por ejemplo, por la
ausencia de la función de onda, que aparece de forma
tan destacada en otras exposiciones divulgativas de física
cuántica. La física cuántica ya es lo bastante desconcer-
tante –como algún listillo dijo una vez: «¿Quién necesita
drogas teniendo física cuántica?»–. Quizá debamos aho-
rrar al lector futuros rascamientos de cabeza. Así que
permíteme que me explique.
Casi simultáneamente, pero de forma independiente,
Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg inventaron la
mecánica cuántica. Para describir el movimiento de un
electrón, por ejemplo, Schrödinger introdujo una fun-
ción de onda descrita por una ecuación diferencial en
derivadas parciales, ahora conocida como la «ecuación
de Schrödinger». Por el contrario, Heisenberg descon-
certó a aquellos que le rodeaban hablando de operado-
res que actuaban sobre lo que denominó «estados cuán-
ticos». Como es sabido, también enunció el principio de
incertidumbre, que establece que cuanto más precisa-
mente se mida, por ejemplo, la posición de una partícula
cuántica, el conocimiento de su cantidad de movimiento
se vuelve menos seguro, y viceversa.
Anthony Zee
Los formalismos establecidos por estos dos hombres
eran marcadamente distintos, pero el resultado final que
obtenían para cualquier proceso físico siempre concor-
daba. Más tarde se demostraría que los dos formalis-
mos eran totalmente equivalentes. Hoy en día se espera
que cualquier estudiante universitario decente pase de
un formalismo a otro con facilidad, utilizando uno u
otro según cual sea más conveniente para el problema
que tenga entre manos.
Seis años más tarde, en 1932, Paul Dirac sugirió, de for-
ma algo rudimentaria, un tercer formalismo. Su idea pare-
ció quedar olvidada hasta 1941, cuando Feynman desa-
rrolló y elaboró este formalismo, que pasó a ser conocido
como «formalismo de integrales de caminos», o «suma
sobre historias». (Los físicos se preguntan a veces si Feyn-
man inventó este formalismo sin llegar a conocer el traba-
jo de Dirac. Los historiadores de la física han establecido
que la respuesta es que no. En una fiesta en una taberna
de Princeton, un físico visitante llamado Herbert Jehle le
habló a Feynman sobre la idea de Dirac, y al parecer al día
siguiente Feynman desarrolló el formalismo en tiempo
real ante un impresionado Jehle. Véase el artículo de 1986
de S. Schweber en Reviews of Modern Physics.)
Es este formalismo el que Feynman se esfuerza por ex-
plicar en este pequeño libro. Por ejemplo, en la pági-
na 88, cuando Feynman suma todas esas flechas, está en
realidad integrando (lo que por supuesto se corresponde
con «sumar» en la jerga de análisis matemático) las am-
plitudes asociadas con todos los caminos posibles que el
fotón podría seguir para llegar del punto S al punto P.
De ahí el término «formalismo de integrales de cami-
Introducción a la edición de 2006
nos». El término alternativo «suma sobre historias» tam-
bién es fácil de entender. Si las reglas de la física cuántica
fuesen relevantes para los hechos a escala macroscópica
humana, todas las historias alternativas, como Napoleón
venciendo en Waterloo o Kennedy esquivando la bala
del asesino, serían posibles, y cada historia estaría asocia-
da con una amplitud que tendríamos que sumar («sumar
todas esas pequeñas flechas»).
Resulta que la integral de caminos, entendida como
una función del estado final, satisface la ecuación de
Schrödinger. La integral de caminos es esencialmente la
función de onda, de modo que el formalismo de las inte-
grales de caminos es totalmente equivalente a los forma-
lismos de Schrödinger y Heisenberg. De hecho, el único
libro de texto que explica esta equivalencia con claridad
fue escrito por Feynman y Hibbs. (Sí, Feynman también
escribió libros de texto: ya sabéis, esos libros aburridos
que te dicen realmente cómo hacer cosas de forma efi-
ciente, como «llevarte» y «sumar». Y sí, también habéis
supuesto correctamente que los libros de texto de Feyn-
man están frecuentemente escritos en buena parte por
sus coautores.)
Puesto que el formalismo de las integrales de caminos
de Feynman y Dirac es totalmente equivalente al forma-
lismo de Heisenberg, incluye sin duda el principio de in-
certidumbre. Así que el alegre desprecio del principio de
incertidumbre del que Feynman hace gala en las pági-
nas 104 y 105 es una exageración. Al fin y al cabo, puede
tratarse de una discusión semántica: ¿qué quería decir al
argumentar que no se «necesitaba» el principio de incer-
tidumbre? El verdadero problema es si es útil o no.
Anthony Zee
Los físicos teóricos son un grupo notoriamente prag-
mático: usarán el método más sencillo. No hay en ellos
nada de la insistencia petulante de los matemáticos en el
rigor y las pruebas. ¡Lo que sea que funcione, tío!
Teniendo en cuenta esta actitud, podrías preguntarte
cuál de los tres formalismos –Schrödinger, Heisenberg o
Dirac-Feynman– es el más sencillo. La respuesta depen-
de del problema. Al tratar átomos, por ejemplo, como el
propio maestro admite en la página 161, ¡los diagramas
de Feynman «para estos átomos supondrían tal cantidad
de líneas rectas y onduladas que serían un completo
lío!». El formalismo de Schrödinger es entonces mucho
más sencillo con diferencia, y es el que usan los físicos.
De hecho, en la mayoría de los problemas «prácticos» el
formalismo de las integrales de caminos resulta compli-
cado hasta ser casi inútil, y en algunos casos es directa-
mente imposible usarlo. Una vez le pregunté a Feynman
sobre uno de estos casos aparentemente imposibles, y no
tuvo respuesta. No obstante, ¡los estudiantes que están
empezando resuelven con facilidad estos casos aparen-
temente imposibles utilizando el formalismo de Schrö-
dinger!
Así que cuál será el mejor formalismo dependerá real-
mente del problema físico, de modo que los físicos teóri-
cos de un campo –física atómica, por ejemplo– pueden
favorecer un formalismo, mientras que los de otro – como
la física de altas energías– pueden preferir un formalis-
mo distinto. Lógicamente, por lo tanto, puede incluso
suceder que, a medida que cierto campo evoluciona y
se desarrolla, un formalismo pueda emerger siendo más
conveniente que otro.
Introducción a la edición de 2006
Para ser concreto, permíteme que me concentre en el
campo en el que me formé, es decir, la física de altas ener-
gías, o de partículas, que es también el campo principal de
Feynman. Resulta interesante que en la física de partículas
el formalismo de las integrales de caminos estuviese du-
rante mucho tiempo en tercer lugar, a una buena distan-
cia del resto en la carrera entre los tres formalismos. (Por
cierto, no hay nada que diga que sólo pueda haber tres.
¡Algún tipo joven y brillante podría perfectamente descu-
brir un cuarto!) De hecho, el formalismo de las integrales
de caminos resultaba tan poco manejable para la mayoría
de problemas que, hacia finales de la década de 1960,
prácticamente se había sumido en la más completa oscu-
ridad. Por entonces, la teoría cuántica de campos se ense-
ñaba casi exclusivamente utilizando el formalismo canó-
nico, que no es más que otra palabra para el formalismo
de Heisenberg, aunque la misma palabra «canónico» ya
nos dice qué formalismo gozaba de mayor estima. Por ci-
tar tan sólo un caso que conozco bien, yo nunca escuché
hablar de las integrales de caminos durante mis días de es-
tudiante, a pesar de que fui a dos universidades razona-
blemente reputadas de la Costa Este para mis estudios de
grado y postgrado. (Menciono la Costa Este porque, hasta
donde yo sé, cabe la posibilidad de que las integrales de
caminos se estuvieran enseñando a fondo en un enclave
oriental en Los Ángeles.) No fue hasta que llegué a ser in-
vestigador postdoctoral en el Instituto de Estudios Avan-
zados cuando, como la mayoría de mis colegas, fui alerta-
do sobre el formalismo de las integrales de caminos por
un artículo ruso. E incluso entonces varias autoridades
expresaron dudas sobre ese formalismo.
Anthony Zee
Irónicamente, el propio Feynman fue el responsable
de este deplorable estado de cosas. Lo que ocurrió es que
los estudiantes aprendían fácilmente los «pequeños y di-
vertidos diagramas» (como el de la página 180) inven-
tados por Feynman. Julian Schwinger dijo una vez con
algo de amargura que «Feynman llevó la teoría cuántica
de campos a las masas», con lo que quería decir que cual-
quier zoquete podía memorizar unas cuantas «reglas
de Feynman», autodenominarse físico teórico y construir
una carrera creíble. Varias generaciones aprendieron los
diagramas de Feynman sin entender la teoría de campos.
¡Santo cielo, aún hay profesores universitarios de este
tipo por ahí sueltos!
Pero entonces, de forma casi increíble –y quizá esto
sea parte de esa mística de Feynman que dotó a su carre-
ra de un aura casi mágica–, a comienzos de los años se-
tenta, empezando sobre todo con el artículo ruso que
acabo de mencionar, las integrales de caminos de Dirac
y Feynman hicieron una rugiente reaparición. Rápida-
mente se convirtió en la forma dominante de hacer pro-
gresos en la teoría cuántica de campos.
Lo que hace a Feynman ser un físico tan extraordina-
rio es que esta «batalla por los corazones y las mentes»
que acabo de describir se entabló entre el grupo que usa-
ba los diagramas de Feynman y un grupo más joven que
usaba sus integrales de caminos. Me apresuro a añadir
que la palabra «batalla» es algo fuerte: nada impide a un
físico usar ambos métodos. Yo lo hice, por ejemplo.
Creo que mi reciente libro de texto Nutshell es uno de
Nutshell
los pocos que emplean el formalismo de las integrales
de caminos desde el principio, en contraste con libros de
Introducción a la edición de 2006
texto más viejos que favorecen el formalismo canónico.
Empecé el segundo capítulo con una sección titulada
«La pesadilla del profesor: un tipo listo en la clase». Si-
guiendo el espíritu de todas esas historias apócrifas so-
bre Feynman, me inventé un cuento sobre un estudiante
listillo y lo llamé Feynman. El formalismo de las integra-
les de caminos lo derivé por el procedimiento de estilo
zen de introducir un número infinito de pantallas y ha-
cer un número infinito de agujeros en cada una de ellas,
de forma que al final no queda pantalla alguna. Pero,
como en la analogía sacerdotal maya, después de esta de-
rivación feynmaniana tenía que enseñar al estudiante
cómo calcular en serio («llevarse» y «sumar»), y para ello
tenía que abandonar al Feynman apócrifo y pasar por la
derivación detallada de Dirac y Feynman del formalismo
de las integrales de caminos, introduciendo tecnicismos
como «igualar a la unidad la suma sobre un conjunto
completo de bras y kets». ¡Tecnicismos es lo que no te
vas a encontrar leyendo los libros de Feynman!
Por cierto, en caso de que os lo estéis preguntando, los
bras2 no tienen nada que ver con el mujeriego Dick
Feynman. Fueron introducidos por el serio y lacónico
Paul Dirac como la mitad izquierda de un paréntesis
(bracket en inglés). Dirac es en sí mismo una leyenda:
bracket
una vez pasé una cena entera con él y otros sin que Dirac
pronunciase más que unas pocas palabras.
En algunas ocasiones no pude evitar la risa cuando
Feynman criticaba astutamente a otros físicos. Por ejem-
2. Juego de palabras intraducibie entre el término cuántico «bra» y el
significado común en inglés de bra: ‘sujetador’. (N. del T.)
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lunes, 25 de octubre de 2021

varios libros excelentes


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