En primer lugar me alegro que se acepte el cambio de dia
Y en segundo lugar , vamos a hablar un poco de la
dualidad onda-particula..
Las ondas y las partículas no se parecen nada.
Sin embargo, Planck y Einstein descubrieron que la luz se comporta como onda en ciertas circunstancias y como partícula en otras. En 1924 Louis de Broglie, un físico que además era príncipe, hizo una interesante sugerencia en su tesis doctoral. Si las ondas podían comportarse como partículas, ¿no podrían también las partículas comportarse como ondas? Para probarlo propuso un experimento: usar partículas llamadas electrones y ver si podían superponerse y difractarse como las ondas
Una idea central importantísima de la mecánica cuántica es que ondas y partículas no son opuestos, sino las dos caras de una realidad más compleja. ¿Cómo puede algo ser a la vez onda y partícula? Nadie sabe por qué ocurre. Sólo sabemos que ocurre. No te preocupes si te parece difícil de entender: los físicos tampoco lo entienden bien. La naturaleza cuántica de las cosas es muy extraña.
Para empezar, nuestros conceptos de partícula y onda, por supuesto, se basan en lo que observamos con nuestros sentidos. Son términos con una gran antigüedad y bien enraizados en nuestra intuición. Todo el mundo tiene claro, de manera “evidente”, lo que es una partícula y lo que es una onda. Es más, la idea intuitiva que tenemos de ambas cosas es mutuamente excluyente: decir que algo es partícula y onda nos parece similar a decir que algo es rojo y no es rojo a la vez. Y ahí está el primer obstáculo a superar.
La cuestión, no es sólo que esa idea intuitiva es falsa, sino que es completamente opuesta a la realidad. Es decir: “partícula” y “onda” no son lo mismo que “rojo” y “no rojo”, pero no porque sean cosas independientes pero que pueden ser ciertas a la vez, como “rojo” y “grande” — deben necesariamente ser ciertas a la vez. Son algo así como “rojo” y “bermejo”. La misma cosa con nombres distintos. Si se entiende esto (JL seguro que si
) , se ha superado ese primer obstáculo y estás listo para saltar sobre el segundo, que es algo más sutil — lo de “rojo” y “bermejo” es sólo una primera aproximación a la realidad.
La cuestión es la siguiente: cuando llamamos a algo “partícula” o bien “onda” no estamos definiendo lo que es, sino lo que hace ante una situación determinada. La verdadera naturaleza de las cosas es algo que no experimentamos directamente al interaccionar con ellas, de modo que decir que las cosas son “ondas que a veces parecen partículas” o “partículas que a veces parecen ondas”, aunque típico al principio, no es llegar al fondo de la cuestión — aunque esto es, desde luego, cuestionable, como veremos después.
Ahora un ejemplo que puede parecerte un poco tonto al principio. Sin embargo, creo que este “experimento mental” puede resultar útil para traducir las sutilezas de la dualidad onda-partícula a algo más accesible a nuestra intuición.
Imagina que existe una enfermedad mental muy extraña, que llamaremos síndrome de Heisenberg. Un heisenbérgico se comporta del siguiente modo: cuando sabe que nadie lo está mirando, baila alegremente. Eso sí, en cuanto sabe que alguien lo mira, deja de moverse y simplemente mira al que lo está mirando a él. Sí, ya sé que suena muy raro, pero así son las cosas con el heisenbergismo. Las enfermedades imaginarias tienen estas cosas.¿ Me sigues , Jordi ?
Ahora imagina que, sin saber nada de esta enfermedad, entras en un edificio que está lleno de heisenbérgicos. Algunos de ellos son muy miopes, de modo que hace falta que te pongas justo frente a ellos, casi tocando frente contra frente, para que se den cuenta de que los miras; otros, en cambio, son muy perceptivos y en cuanto entras en la habitación dejan de bailar, antes incluso de que puedas verlos.
Supongamos que en una habitación hay doce heisenbérgicos, cuatro de los cuales son del tipo miope y los otros ocho del tipo perceptivo. Si tú entrases en la habitación, verías a ocho tipos mirándote fijamente a los ojos, y a otros cuatro bailando alocadamente. Lo mismo ocurriría en el comedor: tal vez veinte personas te mirarían fijamente, mientras otras siete bailan la conga alrededor de tu mesa.
Desde luego, si entrases de nuevo en la primera habitación ocurriría lo mismo que la vez anterior, y observarías que los que te miran fijamente son siempre los mismos, y los que bailan también. Muy probablemente, tu conclusión sería que en ese edificio existen dos tipos de enfermos mentales: los mirones y los bailarines. Todas las personas que has visto en el edificio pertenecen a un grupo o al otro.
Sin embargo, eso ocurre porque no estás dando nombre a su enfermedad, sino a cómo se comportan en una situación determinada. Decir que alguien es un mirón es algo incompleto y confuso: no es un mirón, te mira porque es un heisenbérgico que sabe que estás ahí. De igual modo, un bailarín no es algo diferente: baila porque es un heisenbérgico que no sabe que estás ahí. No sólo es erróneo pensar que uno de ellos no puede ser mirón y bailarín a la vez: si alguien es mirón, seguro que es posible hacer las cosas de modo que sea bailarín, y al revés. Hay algo más profundo que “mirón” y “bailarín”, común a ambos, pero que no has experimentado aún.
Por ejemplo, si fueras más cuidadoso con tus experimentos, podrías instalar cámaras ocultas en las habitaciones. Cuando observases una de ellas, todos serían bailarines. También podrías ir persona por persona, poniéndote delante de ellos frente con frente y mirándolos fijamente: todos serían mirones. Lo que deberías hacer entonces, por supuesto, es denominar heisenbérgico a cualquier persona con esa enfermedad, y saber que el baile y las miradas son las reacciones de un heisenbérgico a experimentos diferentes.
Lo mismo sucede en nuestro caso con las ondas y las partículas: llamamos a las cosas ondas o partículas porque, cuando interaccionamos con ellas, lo hacemos de modos específicos. Estamos dando nombres a la manera en la que esas entidades reaccionan, no a lo que son. Una manera alternativa (aunque algo tonta, lo reconozco) de utilizar el lenguaje sería ésta:
El Universo está compuesto de
ondículas (este nombre no es mío, por cierto, aunque no recuerdo la primera vez que lo leí). En determinadas circunstancias, esas ondículas se comportan de cierta manera, a la que hemos llamado tradicionalmente “onda”, y en otras se comportan de una manera diferente, a la que hemos venido llamando “partícula”. Pero las cosas no son ondas ni partículas: son ondículas.
La cuestión está en que algunas de esas ondículas son “heisenbérgicos muy miopes”. Es realmente difícil verlas “mirándote a los ojos”. Y otras son “heisenbérgicos muy perceptivos”: es realmente difícil verlas bailar. De ahí que, durante muchos años, hayamos pensado que eran dos tipos independientes y mutuamente excluyentes — hacen falta experimentos muy específicos para que una ondícula “muy onda” muestre su comportamiento como partícula. Un ejemplo es el efecto fotoeléctrico. Lo mismo sucede, aunque al revés, con un electrón: es complicado observar su comportamiento como onda, pues es una ondícula “muy partícula” ante la mayor parte de los experimentos.
Espero que el ejemplo de los heisenbérgicos no te haya parecido demasiado tonto, porque voy a seguir con él (tiene más miga de lo que parece). En ese ejemplo, si ves a uno de esos lunáticos bailar es porque no te ha visto. Si te ve, te mira y no baila: es imposible ver a un heisenbérgico como mirón y como bailón a la vez. Pero lo mismo sucede, naturalmente, con las ondículas: es imposible que un experimento muestre la naturaleza ondulatoria y corpuscular de algo a la vez.
Esta afirmación (en una forma simple, por supuesto) es lo que se conoce como principio de complementariedad, y es una de las bases de la formulación más ortodoxa de la física cuántica, la interpretación de Copenhague. Básicamente, si diseñas un experimento que muestre la naturaleza como onda de una ondícula, ese experimento no puede a la vez mostrar que se trata de una partícula. Es como si quisieras “mirar y no mirar” a un heisenbérgico al mismo tiempo.
Desde luego, no todo el mundo está de acuerdo con la interpretación de Copenhague. De hecho, aparte de las fórmulas que describen la física cuántica, no todo el mundo está de acuerdo en nada. Respecto a ondas, partículas y ondículas, hay físicos que piensan que la idea de “partícula” es la que nos hemos inventado nosotros, y todo son ondas. Otros piensan como los de Copenhague, otros piensan que se trata realmente de partículas que parecen ondas en alguna situación determinada.
Existen otros físicos, incluso, que sostienen que es una estupidez tratar de entender realmente la física cuántica: sus conceptos están tan alejados de lo que podemos experimentar que sólo podemos acercarnos a ella a través de fórmulas que predicen resultados que podemos medir, e ir más allá es inútil. A veces se atribuye a Paul Dirac o a Richard Feynman (probablemente de forma errónea en ambos casos) la frase: “¡Cállate y calcula!”, que resume esta filosofía. Sin embargo, tanto Dirac como Feynman tenían mucho interés en entender lo que había detrás de las fórmulas, de modo que dudo que fuera ninguno de los dos quien dijera algo así.
La dualidad onda-corpúsculo lleva a problemas de una profundidad aún mayor, como los físicos descubrieron según iban realizando experimentos relacionados con ese concepto. Al principio, algunos pensaban que los grupos de partículas se comportan como una onda. Es decir, una onda luminosa está compuesta por un número muy grande de fotones: los fenómenos ondulatorios, como la interferencia o la difracción, se producen porque los fotones interaccionan unos con otros y se afectan unos a otros. Una vez aceptada la hipótesis de de Broglie, lo mismo sucede con los electrones, los neutrones, etc.: grupos de partículas que se comportan como una onda.
Pero esto ya seria otro post
