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Tema 1. Curso de Física Cuántica | Los Inicios

Descubridores de la física cuántica

Tema 1. Curso de Física Cuántica | Los Inicios

Por suerte, la física que se estudia antes del acceso a la Universidad es la física clásica, que es un campo de la física donde las cosas se puede razonar sin volvernos locos, el comportamiento de los objetos en el Universo según la física clásica tiene su «lógica».  Lo cierto es que, una vez dejamos atrás la física clásica, uno ya tiene que tener más fe en las ecuaciones que en la propia lógica, lo que nos dicen las ecuaciones de la física cuántica nadie por ahora logra entenderlo por completo, pero lo cierto es que todo lo que se predice con ellas se acaba demostrando como verdadero.

Todo empezó allá por 1900, Max Planck (nació el 23 de abril de 1858 en la ciudad de Kiel) se aburría con la física de su tiempo, «ya estaba todo el pescado vendido» como decimos en Galicia o «lo esencial ya estaba descubierto» como decía él, y se quitó de la manga otra física «ilógica» para convertirse en el padre de la teoría cuántica, descubrimiento que le permitió recibir el Premio Nobel de Física en 1918. 

¿Pero cómo dio Planck con la física cuántica?

En 1900, Planck descubrió la constante fundamental que lleva su nombre y que es utilizada para calcular la energía de un fotón. El físico descubrió que la radiación no es emitida ni absorbida en forma continua, sino en pequeñas cantidades a las que denominó cuantos. Esa constante de Planck sería la semilla de la física cuántica y gracias a ella los físicos dejarían de ver tanto para los grandes cuerpos celestes y se centrarían más en los diminutos electrones y partículas elementales, sería la física de lo diminuto.

La vida de este genio de la física pasaría por sus peores momentos durante la segunda guerra mundial, por su oposición a Hitler y por ver como su hijo era asesinado por los nazis en 1945.

Volviendo a 1905, un amigo de Planck, llamado Albert Einstein 😉 le daba una vuelta de tuerca y ponía una pieza más en el nuevo puzle de la física cuántica con la teoría de la relatividad restringida o relatividad especial al definir los conceptos de espacio, tiempo y energía en su famoso artículo «Zur Elektrodynamik bewegner Körper» («Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento» número 17 de la revista alemana Annalen der Physik).

En esta teoría de la relatividad especial, Einstein afirmaba dos cosas:

1) La velocidad de la luz en el espacio libre, c, es una constante de la Naturaleza, independiente del estado de movimiento de la fuente.

2) Todas las leyes de la Naturaleza (no solamente de la Dinámica) deben ser las mismas para todos los observadores inerciales moviéndose con velocidad constante unos con respecto a otros.

Pasarían un par de años para que el resto de los físicos de la época se tomaran en serio a Einstein. Incluso el propio Planck tardaría en reconocer que su propia teoría era verdaderamente cierta. Y es que en la física cuántica, lo que dicen las leyes parece no tener mucha lógica para el razonamiento humano.

Einstein y Planck
Albert Einstein y Max Planck

Lo cierto es que hoy en día la física cuántica sirve para estudiar desde los elementos más fundamentales hasta el comportamiento del universo y por ahora no se ha encontrado ningún hecho experimental que contradiga alguna de sus teorías. Es más, en ningún momento se duda de que sus predicciones no sean ciertas aunque no se puedan materializar por el momento.

Gracias a la teoría cuántica se sabe que existe la antimateria, el positrón, la emisión espontánea. El laser se predice en 1924 pero no se logra construir el primero hasta 1995. También gracias a ella tenemos los discos duros de alta densidad, las memorias flash, la nanotecnología y ahora las primeras computadoras cuánticas.

Otra de las características de la física cuántica es la precisión que se consigue con ella al hacer cálculos y mediciones de corta y larga distancia, son extremadamente precisas, del orden de lo despreciable para los cálculos. Pero lo que no podemos definir de forma tan precisa es la posición y la trayectoria de las partículas cuánticas porque además dependen de si hay un observador midiendo u observando el sistema cuántico, es decir, el observador pasa a ser una parte importante del sistema.

Otro físico como, Niels Bohr, afirmaba que el que dijera que comprendía y entendía la física cuántica seguramente no se había enterado de nada. También Richard Feynman, uno de los más reconocidos físicos del siglo XX en este campo, afirmaba que estaba totalmente seguro de que nadie podía llegar a entenderla completamente.

Albert Einstein y Niels Bohr
Albert Einstein y Niels Bohr

La física cuántica también nos demostró que algunos sucesos que siempre habíamos considerado continuos en realidad son discretos, es como si el mundo analógico al final estuviera creado a partir de elementos discretos (¿digitales?). Por ejemplo, se demostró que los péndulos se mueven en diferentes niveles de energía, pero al estar tan juntos tenemos la percepción de que se mueven con un movimiento continuo.

Increíble ¿Verdad?



Marcos Alonso

Founder & IT specialist
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