La Mecánica Cuántica, una maravillosa teoría

Superciencia. Número 128

El gran arquitecto parece ser un matemático; a aquellos que no saben matemáticas les resulta realmente difícil sentir la profunda belleza de la naturaleza.  
Richard Feynman

La Mecánica Cuántica surge a inicios del siglo XX con los trabajos de Max Planck acerca de la radiación electromagnética que se consideraba como ondas continuas. El célebre físico alemán presenta un modelo en el que expone su naturaleza corpuscular.

Después de Planck se desarrolla toda una revolución en el campo de la Física, en el que participa también como protagonista Albert Einstein.

Einstein se basa en el modelo de Planck que establece la energía cuantizada, es decir, formada por paquetes o cuantos, para dar una explicación del efecto fotoeléctrico, “la luz se comporta como un conjunto de partículas: los fotones”.

Las sorpresas no paraban, en 1925 Louis de Broglie daba a las partículas, como los electrones, comportamiento de ondas, ondas de materia (), ¡Las partículas se comportaban como ondas y las ondas se portaban como partículas!

Siguiendo con las sorpresas, el físico austriaco Erwin Schroodinger observó ciertas deficiencias en el Modelo atómico imperante en esa época: El Modelo atómico de Bohr. Este modelo consideraba al átomo como un sistema solar en miniatura en cuyo centro, semejante al Sol y orbitando alrededor de él, los electrones (planetas). Este modelo se sigue utilizando en secundaria por la riqueza didáctica que ofrece. Niels Bohr había establecido que los electrones se encuentran fuera del núcleo ocupando órbitas establecidas y que si un electrón salta a una órbita exterior, absorbe energía; si brinca a una órbita interior, emite energía. Esta energía está cuantizada o empaquetada de acuerdo a la ecuación de Planck ().

Schroodinger retoma los cuantos de Planck, las ondas de materia de De Broglie y el Modelo atómico de Bohr para enriquecer una bella teoría: La Mecánica Cuántica en la que la realidad está gobernada por una ecuación de onda, es decir, las partículas existen en una gran variedad de estados probabilísticos regulados por la Ecuación de Schrodinger.

La Mecánica cuántica causó enorme revuelo, no solo en la Física, sino en la Filosofía, pues mostraba matemáticamente una realidad no determinista, es decir, todos los resultados son posibles, ¡existen muchas realidades! O dicho de manera más coloquial. Todas las posibilidades podían, en teoría, suceder, y lo que se observa es la posibilidad que sí sucedió. Esta conclusión escandalizó hasta el mismo Albert Einstein quien exclamo: ¡Dios no juega a los dados con el universo! (Stewart, 2017).

El mismo Schrodinger ideó un experimento mental para ilustrar lo sorprendente de la mecánica cuántica: El Gato de Scroodinger. Erwin imaginó un gato dentro de una caja aislada que contenía en su interior material radiactivo, en cierto tiempo, de acuerdo a su vida media, existe la probabilidad del 50 % de que un átomo de ese material se deteriore. Si esto sucede, entonces un mecanismo haría que un recipiente con veneno se abra y el gato muere. Si el átomo no se deteriora, lo cual posee una probabilidad del 50%, entonces el recipiente con veneno permanece cerrado y el gato vive.

La mecánica cuántica establece que todas las posibilidades son posibles hasta que las observamos, es decir, el gato está vivo y muerto hasta que lo observamos.

Con su usual sentido del humor Feynman expresó cierta vez lo siguiente: La mecánica cuántica describe la naturaleza como algo absurdo al sentido común. Pero concuerda plenamente con las pruebas experimentales. Por lo tanto espero que ustedes puedan aceptar a la naturaleza tal y como es: absurda (Dijkgraaf, 2017).

Referencias
Dijkgraaf, R. (2017). Los problemas cuánticos inspiran nuevas investigaciones matemáticas. Revista Investigación y Ciencia. No. 492. 
Stewart, T. (2017). ¿Juega Dios a los dados? España: Editorial Crítica


Bibliografía
Grant, J. (2017). Eureka. México: Ediciones B.
Hecht, E. (1987). Física en Perspectiva. Delaware. EUA: Sddison-Websley Iberoamericana.