Con motivo de los 90 años de C.F. von Weizsaecker, se ha publicado un libro que resume sus descubrimientos en física nuclear y astrofísica, su reconstrucción de la mecánica cuántica como disciplina más apta para conseguir la unidad de la ciencia y su actividad política, a partir sobre todo de su participación en el Uranium Club durante la segunda guerra mundial, que derivó hacia una actitud más crítica a favor del desarme y de la destrucción de las armas nucleares.

El libro, titulado Time, Quantum and Information, ha sido publicado por los profesores Castell e Ischebeck y de su lectura se desprende que una posible unificación de la Mecánica Cuántica y la Teoría de la Relatividad debe aceptar los postulados y las interpretaciones que Weizsaecker ha presentado en sus obras científicas.

Hermano del presidente alemán

Carl Friedrich von Weizsaecker nació en 1912 en Kiel, hijo de un distinguido diplomático, Ernst von Weizsaecker, y hermano del que sería Presidente de la República Federal Alemana, Richard von Weizsaecker. Carl estudió Física en Berlín, Goettingen y Leipzig, realizando su tesis doctoral bajo la dirección de Werner Heisenberg.

Obtuvo la Habilitación en 1936 y fue Profesor de Filosofía en la Universidad de Hamburgo. De 1970 a 1980 fue nombrado Director del Instituto Max Planck para la Investigación de las condiciones de vida del mundo científico-técnico. Jubilado en Starmbeng en 1982 participó en los movimientos para el control de las armas y el desarmamento así como en el movimiento ecuménico para la Unión de las Iglesias.

Weizsaecker ha recibido varios doctorados honoris causa y premios, entre ellos el Premio Templeton concedido por su esfuerzo en acercar la ciencia y la religión. Weizsaecker ha sido un humanista en el siglo XX que supo armonizar sus profundos conocimientos de física con la filosofía, el cambio social, la política y la religión. A partir de estos principios sacó las consecuencias para contener la amenaza nuclear en la guerra fría, para la abolición de la guerra como un instrumento político, y trabajó por el Proceso Conciliar de las Iglesias a favor de la justicia, la paz y de la integridad de la creación.

Con motivo de sus 90 años, cumplidos en 2002, los profesores Castell e Ischebeck han recogido los testimonios y comentarios de sus discípulos, colegas y amigos en un libro esmeradamente publicado por la editorial Springer, donde podemos conocer de una manera sintética las aportaciones de Weizsaecker a la Física, a la Filosofía de la Ciencia y de la Naturaleza, así como acciones tanto teóricas como prácticas sobre la responsabilidad ética de los científicos (Lutz Castell, Ottfried Ischebeck (Ed.), Time, Quantum and Information, Springer, Berlín 2003).

Weizsaecker y la cosmología

Desde su doctorado en 1933, bajo la dirección de Werner Heisenberg hasta 1950, Weizsaecker tuvo una intensa actividad en física teórica, en particular en física nuclear y astrofísica. Sus contribuciones más destacadas fueron la teoría de la fuerza y la estructura nuclear, la producción de la energía en las estrellas, la formación de los sistemas planetarios a partir de una nube de polvo y la estructura de la turbulencia.

El ciclo de fusión del sol y las estrellas fue descubierto casi simultáneamente, pero sin tener conocimiento uno del otro, por Carl F. von Weizsaecker y Hans A. Bethe, utilizando la fórmula de masa que fue calculada por Weizsaecker en 1935 y por Bethe y Backer en 1936; el defecto de masa antes y después de la reacción se convierte en energía según la fórmula de Einstein E = mc2 y se añade a la energía de la estrella.

Existen dos ciclos de fusión nuclear que fueron propuestos independientemente por Weizsaecker y Bethe en los años 1937 y 1938 respectivamente, el más importante se da en el sol y consiste en la transformación de 4 núcleos de hidrógeno en un núcleo de helio y está acompañada por una pérdida de masa de 0,71% de la masa inicial, que se convierte en energía de radiación.

En las estrellas con masas superiores 1,5 veces la masa del sol, el ciclo de fusión que domina es aquella en que el carbono, nitrógeno e isótopos del oxígeno sirven de catálisis para que se produzca el ciclo. Aunque este segundo ciclo, llamado CNO, fue un importante descubrimiento realizado por ambos, fue solamente Hans Bethe el que recibió el premio Nobel en 1967 “por su contribución a la teoría de las reacciones nucleares, especialmente por su descubrimiento de la producción de energía de las estrellas”.

Sin embargo, en 2002 Bethe escribía a Weizsaecker con ocasión de su 90 cumpleaños: ...Nuestras vidas en Astrofísica han discurrido paralelamente. Vd. descubrió que la fusión protón-protón tiene que ser la primera reacción nuclear en una estrella; después Critchfield y yo desarrollamos esta idea cuantitativamente. Unos meses mas tarde encontramos independientemente el ciclo del carbono-nitrógeno que es considerado como la fuente más abundante de energía estelar.

Weizsaecker y la mecánica cuántica

A pesar de su familiaridad con la teoría cuántica que supo aplicar con éxito a los procesos nucleares de las estrellas, Weizsaecker permaneció insatisfecho con dicha teoría cuántica tal como se presentaba. De Bohr aprendió a no conformarse con un formalismo matemático y a apoyarse en los fenómenos para llegar a una interpretación física de la teoría.

Ya en 1953-54 se plantea con Heisenberg, Mittelstaedt, Scheibe y Suessmann, en el Instituto Max Planck de Goettingen, una modificación que no tuvo éxito y desde entonces trabajó en solitario en una reconstrucción de la Mecánica Cuántica.

En sus obras Komplementaritaet und Logik (1955, 1958), Aufbau der Physik, (1985), Zeit und Wissen (1992), desarrolló sus ideas fundamentales, que fueron presentadas en 6 congresos sucesivos en el Instituto Max Planck de Starnberg con el título Quantum Theory and the Structure of Space and Time.

Weizsaecker parte de los hechos que son representados por partículas aisladas y de las posibilidades de estos hechos que son representados por campos, y con estos elementos construye la teoría concreta que describe hechos reales y la teoría abstracta que está constituida por observables, estados y probabilidades definidas en un espacio de Hilbert.

Por consiguiente, la estructura del espacio y el tiempo se reduce a la teoría cuántica de simples alternativas. Para Weizsaecker, el uso de alternativas discretas (experimento sí/no) está justificado por la observación de que sólo podemos conocer un número finito de hechos.

La finitud es un atributo de los fenómenos actuales. La continuidad por el contrario, parece ser un atributo del espectro de posibilidades. Esta respuesta clara de Weizsaecker se basa en dos hipótesis fundamentales: primera, el número real de hechos actuales es finito; segundo, el número de posibles alternativas en el futuro para estos objetos es siempre infinito, debido al carácter probabilista de la mecánica cuántica.

Weizsaecker añade dos postulados a estas propiedades de los procesos elementales. Postulado de objetos finitos: existen objetos finitos que son clases de posibles alternativas únicas que son independientes entre sí. Postulado de indeterminación: en cada alternativa existen situaciones bien definidas en las cuales ninguno de sus elementos es un hecho.
Esto implica que, si se define un vector de probabilidad del resultado de una medida de una alternativa posible, tiene que ser una función continua.

La mecánica cuántica ha descubierto un carácter de probabilidad en el proceso y esto nos fuerza a aceptar el continuo.
Esta cosmovisión de Weizsaecker le induce a tomar los postulados de la Mecánica Cuántica como prioritarios en una unificación de las dos grandes teorías modernas de la física, y deducir la estructura del espacio tiempo como propiedad derivada de la teoría cuántica.

Weizsaecker ante la paz, la no violencia y la teología

Históricamente, C.F. von Weizsaecker vivió en los años de la segunda guerra mundial y como físico estuvo envuelto en las investigaciones para controlar la energía nuclear, que le hizo reflexionar sobre la responsabilidad del científico en la vida social y política.

En 1939 Otto Hahn invitó a Weizsaecker a una discusión sobre los últimos experimentos en fusión nuclear y ambos llegaron a la conclusión que “era probable construir una bomba que podría destruir la ciudad de Londres y que por consiguiente, los científicos tienen una responsabilidad política que no pueden dejar en ningún instante”.

Weizsaecker participó en el proyecto Uranium con la intención de conseguir un nuevo orden internacional, pero su ideal de conseguir influencia política, a través de este proyecto, se convirtió en un desastre del cual él se salvó por el fracaso del proyecto. El mismo Otto Hahn también se sintió afectado por el poder destructivo de su descubrimiento, quizá sensibilizado por el hecho de haber participado en la preparación de bombas químicas en la primera guerra mundial.

Después de la guerra, Weizsaecker fue uno de los diez mejores físicos alemanes que fueron internados en Farm Hall, cerca de Cambridge. De los informes que se recogieron por la administración de los Aliados se podía leer: es una persona muy amigable y coopera con mucha facilidad. Ha manifestado en público y en privado que se opuso sinceramente al régimen nazi y se opuso a trabajar en la construcción de una bomba.

En 1955 Bertrand Russell publicó un manifiesto, llamado de Russell-Einstein, y firmado por diez premios Nóbel, que exigía la renuncia a las armas nucleares. Tres días después, Otto Hahn y Weizsaecker escribían un manifiesto, firmado por 16 premios Nóbel, en el que pedían a todas las naciones a renunciar al uso de la fuerza como último recurso en política.

Cuando el gobierno alemán, en 1957, decidió que las fuerzas armadas tenían que estar equipadas con armas nucleares, Weizsaecker recordó la responsabilidad ética de los políticos y propuso un llamamiento al desarme: tenemos que prometer públicamente que no construiremos bombas, ni las probaremos, ni usaremos.

Declaración de Goetingen

Así nació la Declaración de Goetingen, que fue firmada por 16 físicos nucleares, en la cual se decía que el mejor medio para proteger la paz mundial era renunciar voluntariamente a la posesión de armas nucleares.

El manifiesto Russell-Einstein fue la ocasión para crear el movimiento Pugwash sobre la ciencia y acción mundial. Los firmantes del manifiesto de Goettingen, entre ellos Weizsaecker, pronto tomaron contacto y empezaron a participar en las reuniones.

Uno de los aspectos mas importantes de la rica personalidad de Weizsaecker es su conocimiento de la teología cristiana, a la cual ha dedicado varios libros y conferencias, pero sobre todo, su interés por poner en contacto la ciencia y la religión en sus aspectos éticos y teológicos.

Por esta actividad recibió en 1989 el premio Templeton, “por su trabajo en explorar la intersección de la física, cosmología y teología, que le han colocado en la frontera del diálogo entre religión y ciencias de la Naturaleza.

Sus descubrimientos en física nuclear moderna y sus aplicaciones a la astrofísica, le movió a cuestionarse sobre el desconocimiento mutuo de la religión y la ciencia y le condujo a la investigación sobre la obligación del cristiano de estar presente en los avances de la tecnología”.

Para acabar esta breve semblanza de Carl Friedrich von Weizsaecker, recordemos una cita del filosofo y codirector del Instituto Max Planck de Starnberg, Jürgen Habermas, que había subrayado con tinta roja el siguiente párrafo de la obra de Weizsaecker La Unidad de la Física, el último fundamento de la posibilidad de los hombres para vivir juntos no es la moralidad, sino el amor.

Miguel Lorente es Catedrático de Física en la Universidad de Oviedo y miembro de la Cátedra CTR. Lorente ha participado en los Coloquios de “Mecánica Cuántica y Estructura del Espacio y Tiempo” que tuvieron lugar de 1970 a 1982 en el Instituto Max Planck de Starnberg. Este artículo se ha elaborado en referencia al libro homenaje a Weizsaecker citado en el texto.