6 de noviembre de 2009

MECANICA CUANTICA





Vamos a seguir nuestra serie de ciencia hablando del gran misterio de la física cuántica.

Esta parte de la física es la que se dedica a explicar el micro universo. Como supongo que todos sabemos, toda materia está formada por átomos (de carbono, de hidrógeno etc.), éstos son una estructura básica y microscópica, sólo se puede detectar su presencia con microscopios atómicos. Nosotros no somos más que un conglomerado de átomos organizados de tal manera que dan la forma a un ser humano. Los átomos entre sí están separados, ya que de lo contrario no podríamos, por ejemplo, cortar una manzana, pero las distancias que hay entre átomo y átomo de nuestro cuerpo comparadas con su tamaño equivalen a años luz en un universo macro cósmico.

El átomo esta compuesto de elementos subatómicos como los electrones, y un núcleo compuesto de neutrones y protones, entre otros muchos elementos, (existen enormes distancias de vacío entre el núcleo del átomo y los electrones), así como los átomos de la luz están compuestos de fotones. Estas estructuras subatómicas también son detectables a través de aparatos especiales. Como podeis imaginar los seres humanos o cualquier otro tipo de materia, somos en realidad pequeños universos, compuestos de partículas subatómicas, que a la vez forman átomos, a su vez éstos agrupados forman moléculas de ADN, estas a su vez agrupadas forman células etc. En cualquier ser humano, igual que en el universo, existe más espacio vacío que materia real. Si pudiéramos condensar toda la materia que existe en un cuerpo humano apenas seríamos más grandes que una cabeza de alfiler.


Para intentar definir la mecánica cuántica nos vamos a referir sólo a dos partículas subatómicas: fotones y electrones, el resto funcionan igual. Según la física clásica las cosas pueden ser partículas (materia) u ondas, en consecuencia son dos términos excluyentes. Por ejemplo una partícula sería algo como una piedra y una onda sería lo que se produce cuando la piedra choca con el agua y se dispersa.

El misterio comenzó durante las primeras décadas del S. XX, cuando la física intentaba medir un electrón en un aparato para medir partículas, éste resultaba que reunía todos los requisitos para ser una partícula, pero si se media en un instrumento de medir ondas también reunía todas las características para ser considerado una onda. Es el famoso experimento de la pistola de electrones, donde estos eran disparados contra una pared a través de dos ranuras y se comportaban como ondas siendo partículas.

Siguiendo el ejemplo anterior, si un electrón era dividido en dos en una máquina que servía para dicho propósito y enviamos una de esas partes en una dirección y la otra en la dirección opuesta, resultaba que seguían siendo el mismo electrón aunque estuvieran separadas. Cuando se observaba una de las partes y esta se manifestaba como partícula, otro científico que observara la otra parte la vería como onda, pero si se intercambiaran los papeles y el primero la observara como onda, la otra automáticamente pasaba a ser partícula. Ambas están relacionadas como si el espacio no existiera para ellas, si actúas sobre una, la otra cambia automáticamente. Es lo que se denomina NO LOCALIDAD y viola todas las leyes físicas incluida la de la relatividad. De la misma manera cuando observas varios electrones dentro de un átomo e intentas coger uno todos desaparecen, o los observas todos o ninguno.

Sobre este punto se han pronunciado diversos científicos con varias teorías al respecto que vamos a intentar explicar a continuación:

1ª NEILS BORH, era un físico danés, premio Nóbel y sin duda el físico más importante del S. XX después de Einstein. El hablaba de que eran estados complementarios (partícula-onda) y le gustaba poner como ejemplo los lados blanco y negro del diagrama del Yin-Yang taoísta, que incorporó a su escudo de armas, cuando fue nombrado caballero. Hasta que un fotón (electrón) no era observado tenía un 50% de posibilidades de ser partícula u onda y cuando era observado era cuando se definía. Este era el famoso Gato de Schrodinger que decía que un gato en una caja podía estar muerto o vivo hasta que se le observaba. Esto es lo que nos demuestran los experimentos por absurdo que parezca.


Imaginemos que un fotón desintegrado está a un año luz de su otra parte, si se observa la primera y es onda, la otra se transforma en partícula, pero al estar a tanta distancia una de la otra ¿Cómo podía viajar tan rápido la información para que este cambio fuera automático? La única explicación era que para un fotón el tiempo y el espacio no importan o mejor dicho no existen.

Dado que toda la materia está hecha de elementos subcuánticos surgen preguntas como ¿Que es realmente la materia? ¿Dónde empieza y termina nuestro cuerpo? ¿Es verdad que las cosas están o no hasta que las observamos? etc.

Los experimentos, contrariamente a lo que sostenía Einstein, no le dieron la razón y definieron el micro universo como NO LOCAL (sin tiempo y sin espacio, todo es uno en el mundo subatómico)

2º Para otros físicos como Isidor Robi, el problema no existía, la mecánica cuántica funciona, sus ecuaciones son correctas para explicar el macro universo, aunque sean absurdas, que más da, se utilizan y punto, no hay que buscar más explicaciones. Para ellos tratar de dar una explicación es territorio para la filosofía y no para la ciencia.

3º El físico Everett no cayó en la trampa anterior, dejar algo sin explicar simplemente porque funciona no era para él un criterio muy científico. Según su visión, la teoría de Borh era absurda, era como decir que una mujer estaba medio embaraza hasta que no se la observaba. A él le gustaba repetir la expresión muy conocida, también empleada por Einstein, de “Dios no juega a los dados”. El formuló la teoría del Multiverso que trataremos en el próximo capítulo.


Un saludo.

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