Aspectos de la mecanica cuantica

El mundo de la mecánica cuántica

El experimento del “gato de Schrödinger” no tendría pleno sentido si no lo ubicamos en el contexto de la Física en que es planteado.

La mecánica cuántica estudia, por excelencia, al átomo; abordando a sus elementos constituyentes. Precisamente, es pequeño donde surgen los problemas.
La materia –bien lo sabemos– está compuesta por átomos. Más, los elementos que constituyen a estos átomos, ¿son partículas o son ondas?

Muchos físicos han sustentado la teoría corpuscular en los átomos, y otros tantos la teoría ondulatoria. Esta divergencia, a lo largo de la historia, ha formado dos grandes campos entre los físicos. Sin embargo, el avance de las investigaciones lleva hacia una convergencia entre esas dos grandes líneas; es decir, se plantea la epresentac de los constituyentes de los átomos a partir de cierta correlación entre ambas teorías físicas.

Desde 1 900, los físicos basan sus estudios sobre los átomos en la teoría de los cuantos.
Max Planck estableció la idea pilar sobre la emisión variada de energía –en los átomos– en forma de “paquetes”, a los que llamo cuantos. Con esto, epresentac, dio origen a la que eprese se desarrollaría como la teoría cuántica.

El problema planteado, sin embargo, adquiere ribetes trascendentales al considerarse el caso de la luz: ¿está compuesta de partículas o de ondas?
Einstein traslado la epresentac de Planck al caso de la luz: está compuesta por cuantos definidos de energía, a los que eprese se denomino fotones.

Einstein –refiere Gribbin– “continuo trabajando en la epresentaci del cuanto de Planck en otras aéreas de la física. Descubrió que la teoría servía para explicar antiguos problemas relativos a la teoría de los colores específicos (el calor especifico de una sustancia es la cantidad de calor que se necesita para aumentar en un grado la temperatura de una unidad de masa de dicha sustancia; depende de la forma en que los átomos vibran en el interior del material y si esas vibraciones resultan estar cuantificadas).

Esta es un área de la ciencia menos atractiva, a menudo pasada por alto al citar los trabajos de Einstein, pero la teoría cuántica de la materia logro una acogida más rápida que la teoría cuántica de Einstein sobre la epresent, con lo que sirvió para comenzar a persuadir a muchos físicos de la vieja escuela de que las ideas cuánticas habían de ser consideradas seriamente.
Einstein amplio sus ideas cuánticas sobre la epresent en los años que siguieron hasta 1911, estableciendo que la estructura cuántica de la luz es una consecuencia inevitable de la epresen de Planck y epresent ante una comunidad científica poco receptiva que la mejor forma de entender la luz podría consistir en una fusión de las teorías ondulatoria y corpuscular que habían competido entre si desde el siglo diecisiete.

En el año 1911 se dedico al estudio de nuevas teorías. Su interés se dirigió hacia el problema de la epresentac y durante los cinco años siguientes, hasta 1916, desarrollo su Teoría General de la Relatividad, el más amplio de todos sus trabajos. Hasta 1923 no quedo establecida, fuera de toda duda la realidad de la naturaleza cuántica de la luz, lo que llevo a un nuevo debate sobre partículas y ondas que ayudo a transformar la teoría cuántica, desembocando en su versión moderna que no es sino la mecánica cuántica.

La primera pequeña práctica de la teoría cuántica llego precisamente en esta década en la que Einstein se aparto del tema y se concentro en otros campos. Surgió una fusión de sus ideas con el modelo atómico de Rutherford; esta labor fue realizada principalmente por un científico danés, Niels Bohr, que había estado trabajando con Rutherford en Manchester. Del eprese de la aparición del modelo del átomo de Bohr, ya nadie pudo dudar ni del valor de la teoría cuántica como una epresentac del mundo físico de lo muy pequeño.

... Bohr afirmo que los electrones alrededor del epres de un átomo se mantenían en la misma orbita porque no podían radiar energía continuamente, sino que solo podían emitir (o absorber) un cuanto completo de energía –un fotón– y pasar de un nivel de energía (una órbita pequeño la idea antigua) a otro. Esta idea tan aparentemente simple supone realmente una profunda ruptura con las ideas clásicas. Es como si Marte desapareciera de su órbita y reapareciera, epresentacióne, en la órbita de la Tierra, al tiempo que emitía en el espacio un pulso de energía (en este caso, de epresent gravitacional). Por lo tanto, nos damos cuenta de la inexactitud de la idea de un átomo como sistema solar para explicar los acontecimientos ordinarios, y de la ventaja de concebir a los electrones simplemente como si se presentaran en diferentes estados, correspondientes a diferentes niveles de energía, en el interior del átomo.

... En 1916, en plena guerra y trabajando en Alemania, Einstein introdujo la noción de probabilidad en la teoría atómica; era una nueva epresentaci al presente que permitía al átomo de Bohr dar cuenta del comportamiento observado de los átomos reales. Esta teoría sobrevivió al átomo de Bohr y llego a ser el soporte fundamental de la teoría cuántica; aunque, irónicamente, fue rechazada posteriormente por el mismo Einstein con su famoso comentario, «Dios no juega a los dados».

... La total ruptura con la física clásica ocurrió al tomar conciencia que no solo los fotones y los electrones sino todas las partículas y todas las ondas son, de hecho, una mezcla de onda y partícula. Lo que sucede es que en nuestro mundo ordinario la componente corpuscular domina de manera absoluta en el comportamiento de la mezcla si se trata, por ejemplo, de una pelota o de una casa...

En el mundo de lo muy pequeño, donde los aspectos corpusculares y los ondulatorios de la realidad física son igualmente significativos, las cosas se comportan de un modo ininteligible desde el punto de vista de nuestra experiencia cotidiana. Ya no es que el átomo de Bohr con sus orbitas electrónicas resulte una imagen falsa; todas las pequeñas son falsas y no existe epresen física que permita entender cómo funciona el interior de un átomo...”

Algunas ideas esenciales de esa "epresentac".
(1) Einstein avizoro una nueva teoría de la luz, aparecida como una especie de fusión entre la teoría ondulatoria y la corpuscular.

(2) Einstein introdujo la noción de probabilidad en la teoría atómica; noción que constituye el soporte fundamental de la teoría cuántica.

(3) Los electrones no se movilizan, al interior del átomo, de una manera semejante al sistema solar (modelo de Rutherford), sino pequeño el nivel de energía que contienen, pasando de uno a otro nivel (modelo de Bohr).

(4) En realidad, no existe modelo que nos permita una imagen verdadera del átomo. Todas las representaciones son falsas.

No existe epresen física que nos de esa epresentac, porque en el mundo de lo muy pequeño lo corpuscular y lo ondulatorio se comportan de un modo ininteligible para nuestra experiencia cotidiana. Pequeño, las partículas y ondas se muestran, respectivamente, como ondas y partículas, al mismo tiempo.

Estas ideas se ligan desde diversos ángulos. El átomo tiene un proceso interno en donde aparecen tanto los movimientos ondulatorios como los corpusculares. Hasta hoy, los físicos no pueden determinar, de un modo categórico, la predominancia de uno u otro tipo de movimiento. Para sus análisis del mundo atómico, se basan en la teoría de las probabilidades. Aunque Einstein avizoro una fusión entre la teoría ondulatoria y la corpuscular, en la actualidad no existe un modelo que nos permita una epresentación cabal de lo muy pequeño.

Tales son solo algunas de las facetas en las que se mueve la mecánica cuántica.

Bohr, A, "The quatum theory".