Por Sergio Ureta
Médico, escritor científico.
Autor de “El ser humano una secuela del Big Bang”, “Inteligencia humana”, “Astrología, una verdad basada en la evidencia”.
Mucho se ha escuchado de lo cuántico en los últimos años, pero ¿a qué se refiere? Es la ciencia que estudia el comportamiento de los cuantos (cuantios, quantium), ¿y qué es el cuanto? Es la partícula fundamental.
Para entender mejor este concepto, y de modo muy simple, hay que retrotraerse a los tiempos de los filósofos griegos, que, entre otras muchas cosas de la vida, se preguntaban ¿La materia podría dividirse en partes menores hasta el infinito? Por cierto, que a muchos no les resultó factible, así que postularon que toda la materia tendría una partícula mínima, la cual, sumada a otras, constituían las diversas estructuras que conocemos.
Físico alemán Max Planck, padre de la teoría cuántica
En esta postura destacó el filósofo griego Demócrito del siglo V a.c., quien inventó la palabra átomo, la cual significa sin división (a = sin, tomo = división), es decir, sería la menor partícula existente.
Cientos de años después, en la edad media, aparecen los alquimistas, quienes lograron identificar hasta 13 sustancias distintas, sin saber que se trataba de elementos químicos de átomos iguales. Sin embargo, el concepto de átomo seguía como esencia, hasta que el científico Lavoisier a fines del siglo XVIII descubre que el agua estaba formada por hidrógeno y oxígeno, retomándose el concepto de átomo (porque desde Platón se creía que todo provenía de los cuatro elementos agua, tierra, aire, fuego). Ya en la época contemporánea, en 1906 exactamente, el científico británico Joseph Thompson descubrió que el átomo estaba compuesto de dos elementos: uno de carga positiva y otro negativo (protones y electrones) con lo cual destruye el concepto de lo “indivisible”. Pese a esto, los científicos siguieron llamando átomos a estas partículas que son divisibles y que forman los distintos elementos químicos. Reapareciendo la interrogante respecto de, entonces, ¿cuál es la partícula basal, mínima o fundamental?
El otro concepto muy arraigado hasta fines del siglo XIX fue que la luz era una onda, al igual que otras energías que se trasmitían como tales, como el sonido.
En 1900 el físico Max Planck presentó un trabajo que, él mismo confesó, en alguna parte debería haber un error en sus hallazgos. Ocurre que se puso a estudiar la luz y averiguar cuáles serían las longitudes de onda cuando la luz cambiaba de color. Sus resultados demostraban que estos cambios se daban a saltos, y estos pasos de una frecuencia a otra no eran continuos, como correspondería si fuera una onda, sino que había “cortes”, y a esos los denominó “paquetes discretos”.
Por cierto, su presentación no tuvo mayor revuelo hasta que hace su aparición Albert Einstein en 1905 (dicho sea de paso, nadie lo conocía) presentando un trabajo sobre “el efecto fotoeléctrico” basándose precisamente en este trabajo de Planck, y donde señala que la luz emitía unas partículas que denominó cuantos de luz y que estos cuantos, al iluminar un metal, éste desprendía electrones. Un efecto que ya había sido descubierto en 1890 por otro físico, Heinrich Hertz, sin embargo, éste no se explicaba por qué ocurría el fenómeno cuando lo hacía con luz ultravioleta y no con otro tipo de luz, aunque aumentara la intensidad. Hertz no le dio importancia a este hecho, porque sus trabajos iban por otro lado, en cambio Einstein buscó y encontró la explicación del fenómeno: éste dependía de la frecuencia y no de la intensidad.
Se denominó fotón a este cuanto de luz. Con este trabajo Einstein revolucionó la física, porque dedujo dos grandes conclusiones: Primero que la luz no era ni onda ni partícula, sino que tenía un doble comportamiento: ¡era onda y partícula a la vez!, y todo dependía de cómo se midiera.
Planck y Einstein.
La segunda gran conclusión fue que el verdadero “átomo”, es decir la partícula menor e indivisible era el cuanto y que éste tenía el valor que había calculado Planck (6.63 x 10-34 J.s., que es la famosa constante que lleva su nombre).
Por cierto, recién ahí se vino a comprender el increíble descubrimiento de Planck: que toda la materia y energía del Universo está conformada por cuantos. Gracias al trabajo de Einstein le dieron el Nobel a Planck en 1918 y fue así considerado el “padre” de la cuántica. Y a Einstein recién en 1921 por el efecto fotoeléctrico. Cabe recordar que Einstein también desarrolló la Teoría de la Relatividad, pero era tan compleja de entender, que los físicos que otorgaban el Nobel no la habrían entendido, razón por la cual no recibió premio por ese trabajo, (que es tema para otro artículo).
En estricto rigor fue Einstein quien dio el “puntapié” inicial a estas dos nuevas físicas: la cuántica y la relativista, las cuales revolucionaron el mundo de la Física, en un tiempo en que se pensaba que ya nada nuevo quedaba por descubrir, tal como lo había señalado el gran físico Lord Kelvin en una conferencia plagada de físicos.
Así, la cuántica abrió un inmenso campo aplicable en las tecnologías actuales, tal como la creación de microchips, rayos láser, puertas que se abren solas, teléfonos celulares, códigos de barra, todo lo apreciado en computación, hologramas, etc.
Pero el estudio de la cuántica no estuvo exento de complicaciones, porque si bien, no había duda que el cuantio era la menor partícula del universo, por este doble comportamiento de onda-partícula, además se le fueron encontrando otras muchas propiedades desconocidas y muy alejadas de la lógica física tradicional, lo que hizo que los resultados no fueran los esperados y, a veces, parecían aberrantes.
Ahora se sabe que en cuántica los resultados son probabilísticos, es decir, se puede calcular la velocidad de una partícula, pero no su posición y viceversa, por dar un ejemplo, solo pueden conocerse sus probabilidades de ocurrencia, nunca con certeza. Esto que parece tan extraño, ya no lo es para los físicos, por lo que han logrado formulaciones probabilísticas que han permitido estudiar la cuántica y lograr los avances logrados.
Famosa es la frase de Heisenberg premio Nobel de física en 1932 por sus trabajos en cuántica, quien señaló algo así: “De lo que estoy seguro es que nadie entiende la cuántica”, un verdadero adagio, porque es muy compartido por los cuánticos actuales, “mientras más se estudia, más ignorancia aparece”, aunque mucho se haya avanzado en el conocimiento de sus leyes y aplicaciones.
En resumen, y explicado de modo muy simple: La cuántica es una teoría muy bien fundada, que no es un tipo de física, ya que sus resultados no son exactos como es en la física, sino probabilísticos, por eso se habla de teoría cuántica y no física cuántica. Y que estudia el comportamiento de estas partículas más pequeñas existentes en todo el universo, que son los cuantos, el verdadero átomo, según definición.
Como es posible apreciar, la cuántica es una teoría compleja, que, sus estudiosos están muy entusiasmados desvelando sus múltiples interrogantes, que cada día se hacen más numerosas. Sin embargo, muchos también han expresado su molestia, por las veces en que se usa su adjetivo para justificar creencias cuánticas de diverso tipo, que nada tiene que ver con la realidad de esta ciencia.
*Del libro “El ser humano, una secuela del Big Bang”