Fisica Cuantica

FÍSICA CUÁNTICA

Si gente como los ganadores del Premio Nobel no entienden la teoría cuántica, entonces ¿qué esperanza nos queda? ¿Qué se hace cuando la realidad llama a tu puerta y te dice cosas que te confunden, te desconciertan y te dejan perplejo? Tu forma de reaccionar, de actuar en la vida, y las opciones que te planteas dicen mucho de ti, pero ése es un misterio que trataremos en otro capítulo. Ahora, de momento, charlemos sobre electrones, fotones y quarks, y de cómo algo (y si es que se trata de algo) tan diminuto puede ser tan insondable y hacer pedazos nuestro mundo tan bien ordenado y comprensible.

Lo conocido se encuentra con lo desconocido

La física clásica de Newton se fundamentaba en observaciones relativas a objetos cotidianos, desde la caída de una manzana a planetas en órbita. Sus leyes se sometían constantemente a examen, se probaban y se difundieron durante cientos de años. Pero a finales del siglo XIX, cuando los físicos comenzaron a crear herramientas para investigar los diminutos campos de la materia, descubrieron algo que les dejó atónitos: ¡la física de Newton no funcionaba! A lo largo de los siguientes cien años se fue creando una descripción científica completamente nueva para explicar el mundo de lo diminuto. Ese nuevo saber, conocido como mecánica cuántica o física cuántica (o simplemente teoría cuántica), no viene a reemplazar la física de Newton, que aún funciona muy bien para explicar los objetos grandes, macroscópicos. La nueva física, en cambio, se inventó para llegar, valientemente, donde la física de Newton no pudo llegar: al mundo subatómico.

"El universo es muy extraño. Al parecer existen dos grupos de leyes que rigen el universo. En nuestro mundo clásico de cada día, entendiéndolo más o menos a nuestro tamaño y escala de tiempo, las cosas se explican según las leyes del movimiento de Newton, elaboradas cientos de años atrás... Sin embargo, cuando llegamos a una escala más reducida, al nivel de los átomos, aparece un conjunto de leyes diferente. Son las leyes cuánticas". (Stuart Hameroff).

¿Hecho o ficción?

Lo que la teoría cuántica ha revelado nos deja tan pasmados que suena a ciencia ficción: las partículas pueden estar en dos o más lugares a la vez. (Un experimento muy reciente demostró que una partícula podía estar ¡hasta en 3.000 lugares distintos!). El mismo "objeto" puede parecer una partícula localizable en un lugar, o una onda extendida en el espacio y el tiempo.

Einstein dijo que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, pero la física cuántica ha demostrado que las partículas subatómicas se comunican al parecer instantáneamente, sea cual sea la extensión del espacio.

La física clásica era determinista: dado un conjunto cualquiera de condiciones de un objeto (tales como la posición y la velocidad), se puede determinar con seguridad adonde va. La física cuántica es probabilista: nunca se puede saber con seguridad absoluta en qué se convertirá una cosa en concreto.

La física clásica era reduccionista. Se basaba en la premisa de que sólo si se conocen las distintas partes, se podrá finalmente entender el todo. La nueva física es más orgánica y holística; pinta una imagen del universo como un todo unificado, cuyas partes están interconectadas e influyen unas sobre otras.

Lo que quizá sea más importante es que la física cuántica ha borrado la tajante división cartesiana entre sujeto y objeto, entre observador y observado, que ha dominado la ciencia durante cuatrocientos años.

En física cuántica, el observador influye en el objeto observado. No existen los observadores aislados del universo mecánico, sino que todo participa en el universo.

Perplejidad 1: espacio vacío

Una de las primeras grietas en la estructura de la física newtoniana fue el descubrimiento de que los átomos, los pilares del universo físico, supuestamente sólidos, estaban formados en su mayor parte por un espacio vacío. ¿Cómo de vacío? Si utilizamos una pelota de baloncesto para representar el núcleo de un átomo de hidrógeno, el electrón que lo circunda estaría a unos 32 kilómetros de distancia y el espacio intermedio entre ambos estaría vacío. Así pues, cuando mires a tu alrededor recuerda que lo que hay realmente son puntitos diminutos de materia rodeados de nada.

Bueno, en realidad no es así. Ese supuesto vacío no está vacío del todo; contiene cantidades enormes de energía, poderosa y compleja. Sabemos que la energía se incrementa a medida que nos adentramos en niveles de materia más sutiles (la energía nuclear es un millón de veces más poderosa que la energía química, por ejemplo). Los científicos dicen ahora que hay más energía en un centímetro cúbico de espacio vacío (el tamaño de una canica, más o menos) que en toda la materia del universo conocido. Aunque los científicos no han conseguido medirla directamente, sí han visto los efectos de ese mar inmenso de energía.

Perplejidad 2: ¿partícula, onda u ondícula?

No sólo hay "espacio" entre las partículas, sino que, cuando los científicos han investigado el átomo más detenidamente, han descubierto que las partículas subatómicas (los componentes del átomo) tampoco son sólidas. Al parecer, tienen una naturaleza dual. Dependiendo de cómo las miremos, pueden comportarse como partículas o como ondas. Las partículas se pueden describir como objetos sólidos e independientes, que ocupan un lugar específico en el espacio. Las ondas, por el contrario, ni están localizadas ni son sólidas, sino que están extendidas, como las ondas sonoras o las olas en el agua.

En cuanto a ondas, los electrones o los fotones (partículas lumínicas) no ocupan una posición precisa, sino que existen como campos de probabilidades. Y en cuanto partículas, el campo de probabilidades se desintegra y da paso a un objeto sólido localizable en un tiempo y un lugar específicos.

Sorprendentemente, lo que parece marcar la diferencia es la observación o la medición. Sin ser medidos ni observados, los electrones se comportan como ondas, pero en cuanto se someten a observación en un experimento, dan paso a una partícula que puede ser localizada.

¿Cómo es posible que algo pueda ser a la vez una partícula sólida y una onda blanda y fluida? Quizá podamos resolver la paradoja si recordamos lo que dijimos antes: las partículas se comportan como una onda o como una partícula. La onda es sólo una analogía y la "partícula" es otra analogía tomada de nuestro mundo cotidiano. Erwin Schródinger dio consistencia al concepto

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