Física cuántica
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Max Planck - A un siglo de la teoría que cambió el mundo
La mecánica cuántica: una revolución científica y filosófica cumple 100 años - Iniciada por Max Karl Ernst Ludwig Planck, postula la imposibilidad de predecir con exactitud el futuro e introduce el azar en la ciencia - Sus ecuaciones permitieron desarrollar el transistor, el láser y los tomógrafos - Debido a que demuestra extraños fenómenos, sus implicancias todavía se discuten
Hace cien años, en un día como hoy, el físico Max Planck presentó en la Sociedad Física de Alemania un trabajo que cambiaría para siempre nuestro modo de ver el mundo. A primera vista, la especulación científica no despertó un entusiasmo superlativo: planteaba que la energía no puede producirse en forma contínua o en porciones de una dimensión cualquiera, sino sólo en ciertos paquetes que él llamó cuantos (del latín, quantum). Las ecuaciones permitían describir por primera vez muy bien la distribución de la energía emitida por un cuerpo caliente.
Pero aunque al principio Planck y sus colegas no se dieron cuenta plenamente de sus alcances, la hipótesis planteada el 14 de diciembre de 1.900 (y a la que el científico alemán había llegado, como confesó, en un acto de desesperación) era el comienzo de una revolución que desbarataría la imagen de la naturaleza que percibimos por los sentidos.
La física extraña
La mecánica cuántica, cuyo significado cabal todavía discuten los físicos, se convertiría desde entonces en la base de la ciencia moderna y explicaría todo un conjunto de extraños efectos que se registran tanto en el mundo subatómico como en las vastedades del cosmos.
Las reglas de la mecánica cuántica admiten, por ejemplo, que una partícula subatómica (como un electrón) esté en dos partes al mismo tiempo, o en ninguna de las dos, hasta que alguien la observa.
Para Daniel Domínguez, del Centro Atómico Bariloche, "La teoría cuántica es la más revolucionaria del siglo XX, tanto por sus consecuencias filosóficas como prácticas".
El físico argentino Daniel Bes coincide: "No es posible disminuir la importancia de la mecánica cuántica, tanto en nuestro pensamiento científico como en los instrumentos que usamos diariamente. Se sabía qué era una onda y cómo se comportaba una partícula, pero se descubrieron fenómenos en los que una partícula se comportaba como onda, y viceversa. Es como si alguien ve a un conejo trepar un árbol, lo que es explicable si el conejo fuese un gato. Pero no lo es".
Las ecuaciones de Planck comenzaron siendo poco más que una curiosidad. Pero dos décadas más tarde, un grupo de jóvenes brillantes apadrinados por Niels Henrik David Bohr, director del Instituto de Física de Copenhague que se había transformado por entonces en el centro de la ciencia europea, descubrieron en sus postulados el germen de un nuevo paradigma científico.
El azar y la necesidad
Una de las figuras clave de esta historia fue Werner Karl Heisenberg, que por entonces tenía 24 años. El científico alemán enunció el principio de incertidumbre, que demuestra que las partículas no poseen posiciones y velocidades definidas.
"La ciencia y nosotros mismos hacemos dos tipos de afirmaciones -explica Mario Castagnino, del Instituto de Astronomía y Física del Espacio-. Decimos, por ejemplo:
1.- El viernes habrá luna llena.
2.- El número 000,001 tiene un millonésimo de probabilidad de ganar la lotería. La primera es una afirmación clásica, una certeza. La segunda es una afirmación probabilística o estadística. Mientras que la antigua mecánica de Isaac Newton hacía afirmaciones del primer tipo: "Tal día habrá un eclipse de sol", a comienzos del siglo XX comenzó a observarse que las afirmaciones que pueden hacerse de las partículas son del segundo tipo".
Así, la mecánica cuántica incorporó el azar a la naturaleza, una idea que repugnó a Albert Einstein hasta su muerte y que lo llevó a advertir que: "Dios no juega a los dados".
"En la práctica, la cuántica es importantísima -sugiere Castagnino-. Ella nos dice por qué los transistores funcionan y en consecuencia por qué lo hacen las computadoras. Pero tal vez es su importancia filosófica la que la hace tan enormemente interesante. Según sus postulados, resulta que no existe certeza absoluta sobre ningún suceso del universo".
Como afirma John Wheeler en un artículo aparecido esta semana en The New York Times, la cuántica es también un misterio. Explica el mundo, pero no puede explicarse a sí misma. "Tal vez -reflexiona Wheeler-, cuando sepamos por qué existe el cuanto, también podremos explicar la existencia".
Antes y después de Planck
La hipótesis que lo cambió casi todo - La mecánica cuántica decretó el fin de las ideas de Laplace que habían reinado durante el siglo XIX.
El pensaba que existía un conjunto de leyes que permitía predecir todo lo que sucedería en el universo si se conociera su estado exacto en un momento dado. Y hasta llegó a creer que el mismo tipo de leyes gobernaba el comportamiento humano.
La mecánica cuántica, por el contrario, no predice un único resultado de cada observación, sino un número de resultados posibles y las probabilidades de cada uno. Introduce la aleatoriedad y la incertidumbre en la ciencia.
"Hasta ahora no han aparecido contradicciones de los fenómenos naturales con las predicciones de la mecánica cuántica -explica el doctor Bes-, a pesar de que hubo varias revoluciones científicas posteriores. Pero todavía se sigue discutiendo acerca de su interpretación de la mecánica cuántica e, incluso, si hace falta dicha interpretación. La última verificación fue realizada hace diez años por Aspect, y da lugar a pensar en el teletransporte.
"Muchas de las experiencias imaginadas (gedankenexperiment) por los teóricos de la cuántica están siendo realizadas actualmente. Y se vislumbran en el horizonte revoluciones en física, química y biología, progreso del cual nuestro país se ha mantenido horrorosamente alejado".
Físicos tras una esquiva partícula subatómica
Ginebra (AP).- Un grupo de científicos del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN) que buscan un elemento fundamental de la estructura del universo habrían alcanzado a ver la esquiva partícula subatómica llamada bosón de Higgs. Si encuentran suficientes indicios de esta partícula, considerada en teoría el origen de la masa de todo lo que hay en el universo, deberán decidir si postergan el reemplazo de su gran acelerador de partículas y utilizan al máximo este equipo anticuado con la esperanza de ganarles a sus rivales norteamericanos. "Puede suceder cualquier cosa", afirmó un vocero del CERN. Se considera que el descubridor de esta partícula ganará el Premio Nobel de Física.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).