Una mirada cronológica a la física cuántica (Jhon Monsalve)

UNA MIRADA CRONOLÓGICA A LA FÍSICA CUÁNTICA: LAS BASES PUESTAS POR HEINSENBERG Y SCHRÖNDINGER

Jhon Monsalve

A través de los años, la física cuántica se ha posicionado en un lugar merecido de la ciencia. El siglo XX, luego de haber pasado por aquello que se conoce como Física Clásica,  establecida y desarrollada desde Newton, dejó las primeras bases en el campo de la que sería una nueva propuesta científica: la física cuántica, fundamentada, sobre todo, por Werner Heinsenberg y Erwin Schröndinger.

No se puede prescindir de ninguno de los anteriores autores porque fueron ellos los que cimentaron, con sus propuestas innovadoras, lo que es hoy objeto de nuestro estudio. La mecánica clásica ha pasado a la historia; ahora nos enfrentamos a una nueva corriente en la que está basada la teoría de Heinsenberg: la mecánica ondulatoria, propuesta, primeramente, por Schröndinger. La función de onda, según el físico austriaco, tenía que ver con el cambio de una partícula en un tiempo transcurrido.  Más adelante, se explicará el centro de su teoría: la paradoja del gato de Schrödinger.

Por el momento, y teniendo claro que las propuestas de Heinsenberg en la física cuántica partieron de la mecánica ondulatoria, se exponen a continuación las propuestas del físico alemán.  Para entender este apartado, es importante explicar el origen de su teoría. En primera medida, las preguntas que el autor se hizo llevaron a lo que denominó en 1927 Principio de incertidumbre, que, grosso modo, hace referencia al margen de error o a la exactitud con que hacemos mediciones (esta propuesta fue la que le dio el galardón del Nobel de Física en 1932). Las preguntas de las que partió Heinsenberg giraron en torno a la descripción de la posición de una partícula y al procedimiento para determinar el lugar de la misma. Sin embargo, terminó por concluirse que, tras observar la partícula por medio de fotones de luz, el momento y la posición de esta (que puede ser un electrón) no pueden calcularse con precisión. Este resultado se entiende en la medida en que, a la vez, se comprenda que, para observar las partículas, son necesarios fotones de luz, que, por su naturaleza, ocasionan el cambio de estado de las partículas por causa de la grande energía proporcionada por los fotones. Tampoco es posible hacer uso de la luz ordinaria porque la longitud de sus ondas no permitiría la observación del electrón. Esta propuesta llevó a la conclusión de que no se puede determinar, al mismo tiempo, la posición y la velocidad de un electrón de forma precisa.

Ahora bien, algunos años después, en 1935, Schröndinger propuso la paradoja del gato, que consistía en poner dentro de una caja a un animal de estos junto a una botella con gas venenoso y un dispositivo con un átomo radiactivo, cuya probabilidad de desintegración en una hora era de un 50 por ciento. Si la partícula radiactiva se desintegrara, accionaría un martillo que rompería el recipiente de gas venenoso y daría muerte al gato. A partir de esto, solo había dos hipótesis posibles: el gato estaba vivo o estaba muerto (la superposición de los estados posibles), que se solucionaban en el momento en que el observador abría la caja.

A partir de esta propuesta, algunas escuelas interpretaron la paradoja. El punto de vista de Copenhague se inclinaba hacia el observador, que al momento de abrir la caja modificaba el estado del sistema. La interpretación de los muchos mundos, propuesta por Hugh Everett a mediados del siglo pasado, proponía el estado de las cosas en distintas ramas del universo; debido a la decoherencia cuántica, las dos opciones no pueden interactuar. Por otra parte, la interpretación del colapso colectivo, no vio necesario el papel del observador pues la superposición se destruye por sí misma. En la interpretación racional, los actores (el gato y el observador) experimentan una función de onda distinta: puede ser que para el gato ya haya colapsado y para el observador aún esté en superposición.

Así las cosas, no cabe duda que tanto Heinsenberg como Schröndinger pusieron las bases de la física cuántica y aportaron a lo que, años después, en la segunda mitad del siglo XX, propondrían físicos como Stephen Hawking o Richard Feynman. Desde entonces, la mecánica cuántica se ha tomado como una herramienta que sirve para hacer predicciones.