Voy a intentar describir brevemente en que consiste la física cuántica, una de las ramas más alucinantes de la física. ¿Qué es exactamente? ¿Para qué sirve? ¿Quiénes investigan en física cuántica? Vamos a descubrir algunas cosas interesantes.
¿Qué
es la física cuántica?
La física, o mecánica cuántica, estudia
el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de ésta son tan pequeñas
que empiezan a notarse extraños efectos como la imposibilidad de
conocer con exactitud la posición de una partícula o simultáneamente su
posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula.
Los principios básicos de la
física cuántica son fundamentalmente dos. El primero es que las
partículas intercambian energía en múltiplos enteros de una
cantidad mínima posible, es el llamado quantum de energía. El
segundo es que la posición teórica de las partículas está dada por
una función probabilística, es decir que no es una certeza sino más
bien una posibilidad.
La mecánica cuántica surgió
en la primera mitad del siglo XX en respuesta a algunos problemas que no podían
ser resueltos por los principios de la físicaclásica, que comenzaba
a perder credibilidad. No es casual que la mecánica cuántica se haya
desarrollado de forma más o menos contemporánea (pero paralela) a la teoría
de la relatividad, que también enfrenta algunos de los principios
fundamentales de la física clásica.
Hasta el siglo XX se creía que la
energía era emitida, propagada y absorbida de forma continua e infinita y
fue Max Planck quien por primera vez planteó que la energía
radiada de un cuerpo negro no era continua sino discreta. Es decir que la
energía se propaga y absorbe en cantidades mínimas, o cuantos, de
allí el nombre de quantum.
Este descubrimiento se dio de forma
conjunta a uno de los hallazgos más importantes de las ciencias físicas:
la dualidad onda-partícula, que demostró que la luz y
la materia pueden poseer propiedades de partícula tanto
como propiedades ondulatorias.
- Ver también: 9
espectaculares datos para saber todo sobre los quarks y volar tu mente con
la física de partículas
Los avances de la teoría cuántica permitieron
aplicaciones en distintos ámbitos como la electrónica (transistores,
microprocesadores y componentes electrónicos), en la física de nuevos
materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas
energías, en la criptografía y la computación cuánticas, y
en la Cosmología teórica del Universo temprano. En medicina la
teoría cuántica es utilizada en campos tan diversos como la cirugía láser, o la
exploración radiológica.
A modo de ejemplo y a la vez un dato
curioso: según el segundo principio de la mecánica cuántica es posible que, por ejemplo, al patear
una pelota la elevemos hasta la estratósfera o más allá. ¿Por qué? Porque
básicamente, por muy pequeña que sea, existe una posibilidad de que suceda,
porque la posición de la materia está dada por una simple probabilidad.
También se puede aplicar a los humanos y
afirmar que no somos nada más que un resultado de entre infinitas
probabilidades. La física contemporánea se funda básicamente en dos teorías
principales, la teoría de la relatividad general y la mecánica
cuántica, aunque ambas teorías parecen contradecirse mutuamente.
- Ver también: ¿Qué es el
azar?
Los postulados que definen la teoría de
la relatividad de Einstein y la teoría detrás de la física cuántica están
incuestionablemente apoyados por rigurosa y repetida evidencia empírica. Sin
embargo, ambas se resisten, por el momento, a ser incorporadas dentro de un
mismo modelo coherente.
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