Física
clásica vs. Física cuántica, sus diferencias
Durante
mas de 200 años desde los días de Newton, hasta el final de del siglo XIX, los
físicos habían construido una visión del mundo increíblemente elaborada y
básicamente mecánica. El universo entero se suponía que trabajaba como un
gigantesco reloj, en cuyo interior se podía conocer y predecir hasta el mas
mínimo detalle de funcionamiento. Por medio de las leyes de la gravedad, del
calor, de la luz y el magnetismo, de los gases, los fluidos y los sólidos; cada
aspecto del mundo material podía ser en principio parte de un vasto mecanismo
lógico. Cada causa física, generaba algún efecto predecible, cada efecto
observado podía ser rastreado a una única y precisa causa. La tarea de los
físicos era justamente rastrear esas articulaciones entre causa y efecto, de
manera de poder hacer que el pasado fuera entendible y el futuro predecible, la
acumulación del conocimiento teórico-experimental se tomaba sin discusión para
brindar una visión coherente del universo aun con
un enfoque mas agudo y preciso. Cada nueva pieza de conocimiento agregaba otro
engranaje al reloj del universo. Esta era la situación a final del siglo XIX,
los físicos clásicos aspiraban a explicar con una claridad cada vez mas precisa
hasta el ultimo confín de este universo mecánico. A pesar de todo, como ya vimos
había algunas nubes oscuras que aun no podían explicarse desde la visión
clásica, y sobre todo cuando se quiso extrapolar los conceptos clásicos al
interior del átomo, allí la debacle fue total. Dentro
de la física clásica, estamos acostumbrados a pensar acerca de las propiedades
físicas de las cosas como algo intrínseco de ellas y con valores definidos, a
los cuales tratamos de medir. Pero en esta nueva rama de la física, nos
encontramos con que es el proceso de medición utilizado el que dará un
valor determinado para una cantidad física. Para ponerlo en una forma mas clara:
en física clásica, convencionalmente pensamos a un sistema
físico como poseedor de ciertas propiedades y así, imaginamos y llevamos a cabo
experimentos que nos proveen información acerca de ese sistema pre-existente. En
física cuántica, solo la conjunción de un sistema con un mecanismo de medición
especifico nos dará un resultado definido, y dado que diferentes mecanismos de
medición producirán resultados que tomados en conjunto son incompatibles con la
pre-existencia de algunos estados definidos, no podemos definir o establecer
ninguna clase de realidad física a menos que describamos no solamente el sistema
físico bajo estudio, sino también y con igual importancia, el tipo de medición
que intentamos realizar. Esto es lo que vimos cuando decíamos que la luz se
comporta como onda y como partícula según que tipo de medición hagamos. Esta
conclusión o diferencia entre la física clásica y la cuántica, es realmente
difícil de aceptar y comprender. Durante siglos nuestro conocimiento adquirido
se fundamentaba en la premisa básica que nos habla de la existencia de una
realidad externa objetiva y definida, independientemente de cuan poco o mucho
conozcamos de ella. Es difícil encontrar el lenguaje o los conceptos para
manejar una idea de realidad que solo llega a materializarse en algo real (valga
la redundancia) cuando es medida, es decir cuando es observada. La luz es una
partícula cuando colocamos detectores para medir la llegada de partículas, de lo
contrario, la luz sufre interferencias, refracción y difracción como su
comportamiento ondulatorio así lo determina.
Notemos
otra diferencia crucial entre ambas físicas, el principio de incertidumbre, que
solo existe en la cuántica. Este principio que dice que no podemos conocer
simultáneamente dos
variables complementarias como la velocidad y la posición de una partícula. Para
los clásicos si medimos una propiedad intrínseca de una partícula, una vez
realizada dicha medición, sabremos con exactitud el
estado de dicha partícula y podríamos predecir el resultado de cualquier
medición futura. Para los cuánticos, el acto de medición es un evento donde
interactúan el que mide/observador y lo que es medido/observado para
conjuntamente producir un resultado. El proceso de medición no significa
determinar el valor de una propiedad física pre-existente. El principio de
incertidumbre esta íntimamente ligado a la naturaleza probabilística de las
mediciones cuánticas, esto significa que la mecánica cuántica predice acerca de
la probabilidad de obtener tal o cual resultado, pero nunca puede con certeza
decir en un caso individual que es lo que va a ocurrir.
Avancemos
un poco mas en este tema de los comportamientos probabilísticos. Si arrojamos
una moneda al aire diremos que las chances de obtener cara o seca serán de un 50
%. Si tuviéramos un mecanismo perfecto de observación, podríamos predecir cada
vez que arrojamos las moneda cual será el resultado ( si cara o seca). Podemos
decir entonces que el concepto de probabilidad aquí esta cubriendo nuestra
ignorancia en la medición por no contar con un mecanismo perfecto. En física
cuántica el concepto probabilístico es diferente. La probabilidad no cubre falta
de información sino que es una característica intrínseca de la naturaleza.
Veremos mas adelante cuando hablemos de Electrodinámica Cuántica (QED), que un
fotón dentro de un haz de luz, tiene cierta probabilidad de pasar el vidrio o de
reflejarse en el, sin ninguna explicación racional de porque algunos pasan y
otros se reflejan, cuando todos provienen de la misma fuente y forman parte del
mismo haz en las mismas condiciones. Bien esto que Einstein nunca acepto,
parecería ser como la naturaleza se comporta a nivel micro sin importar si
podemos entenderlo o no.
Física que?...Cu
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