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El universo a la luz de la física cuántica

El universo a la luz de la física cuántica

la física cuántica nos permita hablar de conceptos que la física newtoniana no contemplaba

la física cuántica nos permita hablar de conceptos que la física newtoniana no contemplaba

Por: Redacción

“El aspecto menos entendido del universo es que sea entendible”, dijo Einstein. Estas palabras intentan penetrar el velo del hábito que se desarrolla en nuestras mentes por no mirar a la razón de las cosas. Es tal la perfección del orden operativo en el universo que hace que no nos demos cuenta del mismo. De igual manera que solo nos damos cuenta de lo bien que funcionaba el reloj que hemos llevado durante años cuando este deja de funcionar.

En la concepción del mundo desarrollada sobre el fundamento de la leyes mecánicas de Newton, el universo se asemeja a un reloj que opera sin problemas. Los eventos están ligados unos a otros por una relación causa-efecto, y el que nosotros sepamos las leyes de esta relación nos permite predecir eventos con gran exactitud. Se puede determinar con una exactitud casi matemática una gran variedad de fenómenos, desde los tiempos de un eclipse a la cantidad de combustible que se necesita para poner un objeto en órbita alrededor de la tierra. El éxito de estas ‘leyes naturales’ han llevado a mucha gente a creer que estás son la expresión y quienes dominan el orden del universo.

Puesto que Dios crea y mantiene todas las cosas y eventos tras el velo de las leyes universales generales, y porque ciertos eventos (causas) son seguidos por ciertos eventos (efectos) cada vez que estas (causas) ocurren, se empieza a creer que son las causas las que son responsables de la creación de los efectos. Esto es, por supuesto, un gran error, y no hay número de causas suficientes capaces de crear incluso el más mínimo efecto por sí mismas, puesto que para que cualquier evento suceda, incluso el más pequeño, todo el universo tiene que estar predispuesto, incluidas las leyes que lo operan (hemos hablado sobre esto en un artículo anterior, click aquí para leer). En cada momento, todas las cosas son creadas y mantenidas por Dios, quien decide entre un rango infinito de posibilidades una específica.

El funcionamiento mecánico del universo derivado de la física clásica newtoniana no es una descripción completa de los fenómenos que ocurren en el universo. ya en el siglo XIX los científicos se vieron asombrados por las líneas que aparecían en el espectro de la luz emitido por los gases calentados: la constante, estable e igual distribución que el modelo mecánico predecía no sucedió. También había (y hay) problemas explicando la luz: unas veces tiene más sentido como un rayo de partículas, otras como un onda.

Hoy en día nuestro entendimiento del universo es muy distante del modelo mecánico. El cambio de entendimiento ocurrió en el primer cuarto del siglo XX, y tuvo comienzo en 1900 con la publicación del trabajo de Max Planck sobre la radiación. El problema sobre el que Planck trabajó durante seis años fue que la radiación emitida por cuerpos calientes no se ajustaba a los valores predecidos por la teoría clásica. Este desarrolló la teoría de que los cuerpos que irradian energía no lo hacen de manera uniforme y constante, sino de forma irregular y discontinua en pequeños ‘paquetes’ llamados ‘quanta’. Era tan extraña esta sugerencia que, a pesar de estar confirmada por los experimentos, el mismo Planck pensó que su teoría era una especie de truco para resolver el problema de la radiación.

Pero en 1905 Albert Einstein publicó un artículo en el que se usaba la noción del los paquetes de energía para explicar cómo los electrones son expulsados del metal cuando la luz (radiación) les llega. Mientras que la teoría clásica hubiese presupuesto que el voltaje (la medida de la energía de los electrones expulsado) sería proporcional a lo intensidad de la luz (radiación), Einstein mostró que en lugar de ser así, esta era proporcional a la frecuencia de la radiación. La conformidad de esto con lo observado en los experimento hizo que Einstein ganase el Premio Nobel (Einstein no recibió el premio por su famoso teoría de la relatividad, como mucha gente cree). El significado de estos descubrimiento y teoría no fue totalmente apreciado en ese momento.

Unos años después, en 1910, Ernest Rutherford llevó a cabo un revolucionario experimento. Bombardeó una fina capa hecha de átomos de oro con partículas de alta energía y mostró que el átomo contiene un núcleo muy pequeño cargado en positivo con electrones con carga negativa moviéndose alrededor. Siguiendo el modelo clásicon estos electrones deberían de haber sido pequeñas partículas orbitando el núcleo de la misma manera que los planetas orbitan el sol, perdiendo energía de forma constante hasta que caen en el núcleo, o, con otras palabras, el núcleo debería de ser inestable. Tres años más tarde hubo otro experimento, llevado a cabo por Niels Bohr, que ayudó a resolver el problema. Bohr  dijo que los electrones se deben de mover en una órbita fija hasta que son interrumpidos por la absorción o emisión de un unidad de energía.

Los átomos emiten radiación después de varias señales externas y solo en un onda específica. Como dijo Einstein, cada color de la luz está compuestas de paquetes de energía que son proporcionalmente inversos a su frecuencia de onda. Dado de que la constante de Placnk (h) es muy pequeña, la energía de estos paquetes también lo es. Por ejemplo, un bombilla normal emite 1020 paquetes de luz (fotones) por segundo. Cada uno de estos fotones se crea cuando una átomo o molécula activada pasa a su estado normal o ‘básico’. De esta forma, la luz, que nos permite ver y que es uno de los fundamentos de la vida, se desarrolla como resultado del movimiento (en forma de onda) de los electrones. El concepto clásico de la física podía explicar muchos de los eventos de la vida diaria, pero no podía explicar los eventos subatómicos.

Durante esos años (1910-1925) la física se cayó en la confusión dada la cantidad de medidas que entraban en conflicto con la teoría general y que no se podían explicar con esta. La situación llevó a W. Pauli (quien más tarde descubrió el principio fundamental para entender la estructura y característica de los elementos) a decir que hubiese preferido ser un cantante o un jugador antes que físico. De hecho, para poder explicar las observaciones que se estaban llevando a cabo, era necesario revisar la forma en la que se había entendido los eventos físicos con nuevos métodos. Esto fue lo que hizo Werner Heisenberg, un físico de veinticuatro años a quien sus profesores le describían como una persona que lidiaba con la esencia de las cosas y no se detenía en los detalles superficiales, una persona con una gran concentración y ambición. Es posible que el éxito de esta joven mente de se pueda explicar por la crítica perspectiva que adquirió de leer los trabajos de Platón y Kant, y que luego fue apoyada por lo que aprendió de grandes físicos. Heisenberg, quien se relajaba del trabajo leyendo poesía y con escalada, dijo: “Serían las tres de la mañana cuando terminé los cálculos y la solución apareció frente a mi. Primero experimenté un gran shock. Estaba tan excitado que ni siquiera pensé en dormir. Salí de mi casa y, sentado en un roca, esperé el amanecer’.

Como otros físicos que establecieron la física cuántica, Heisenberg era un físico-filósofo. La filosofía que él aceptó y ponía en práctica, y que le permitía interpretar evento atómicos es la siguiente: “A pesar de que es suficiente para la física clásica, el lenguaje que usamos para describir los eventos físicos en el átomo o sus alrededores no es suficiente. Por esta razón, al tomar una medida específica en el sistema cuántico (por ejemplo de un átomo), usando esa información podemos hacer una predicción del tipo de resultados que encontraremos en la siguiente medida. Pero es imposible decir nada sobre lo que sucede entre estas dos medidas”.

Lo que hizo que Heisenberg hiciese tal declaración fue que las herramienta matemáticas que usaba para desarrollar una teoría que pudiese explicar la observada discontinuidad de la energía en la luz y los átomos eran conceptos abstractos que no se había usado antes. En la física clásica los números que conocemos se usan para dar valor a la posición, velocidad, tamaño, etc. de la materia. En la mecánica cuántica de Heisenberg, estas medidas estaban expresadas con dimensiones infinitas matrices que permitían a los físicos calcular las propiedades atribuidas a los electrones (energía, posición, momentum, momentum angular) de una forma aproximada. Dado que estas abstractas expresiones matemáticas no tenían un equivalente en el lenguaje coloquial, no se podían entender con una percepción clásica de la física. Se observó que para poder calcular la posición de un electrón, el observador alteraba de forma obligatoria su velocidad. Este problema fue expresado formalmente por Heisenberg en 1927 en sus famoso Principio de la incertidumbre.

De forma independiente de Heisenberg, Erwin Schrodinger hizo otros descubrimiento reveladores en la descripción matemática de los electrones. Inspirado por la hipótesis desarrollada dos años atrás por De Broglie sobre las propiedades de la onda de un partícula de la materia, Schrodinger desarrolló una ‘mecánica de la onda’ por la cual el movimiento de las partículas podía ser calculado. Pero la pregunta fundamental que seguía sin resolver era qué eran esas extrañas y originales ‘onda de partículas de materia’ o ‘ondas acompañantes de partículas de materia.

Las formulaciones matemáticas desarrolladas por Heisenberg y Schrodinger son complementarias en el sentido de que la física usa aquello que mejor resuelva el cálculo que se está intentando hacer. No hay un espacio formal distintivo entre los científicos y los fenómenos que están intentando explicar y manipular: sus medios de observación y manipulación (las matemáticas) de alguna manera, ponen en su lugar los mismos fenómenos cuyo ‘posición’ entre otras cosas, están intentando determinar. Junto a la noción de un orden de puntos y filas infinitos, como lo inventó Heisenberg, para determinar la posición y movimiento de partículas subatómicas, los físicos y los filósofos de la física, han empezado a hablar de un orden de eventos o ‘historias’ para intentar explicar, en el lenguaje ordinario, las ideas con las que trabajan. Esto no puede considerarse una concepción del mundo de la misma manera que la física newtoniana confirmaba y sostenía una concepción del mundo, pero es, sin lugar a dudas, una posición y concepción distinta que, lejos de excluir a Dios como la fuerza puso el reloj en hora y luego se retiró de la creación, admite la incompletitud e incertidumbre del conocimiento humano como algo estructural de su realidad, o dicho de otra manera, la incertidumbre no es una característica de nuestra ignorancia presente (que se puede sobrepasar con un conocimiento futuro) sino un constituyente de la realidad en sí.

La física cuántica se ha convertido, al menos de forma figurativa y metafórica, en un vehículo par la interpretación de conceptos como la materia, lo que hay más allá de esta, la energía, la existencia y la no existencia de una forma más cercana a las fuente divinas. Esto ha llevado a muchos físicos a hacer las paces con sus conciencias y volverse a Dios, quien es entendido como algo trascendental e inminente al mismo tiempo.


Fuente: http://www.thewaytotruth.org/ Traducido por Truth Seeker

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