enregistrerEnregistrer La Fisica Cuantica Un Enfoque Personal Conceptual ... pour plus tard\nDeagregating Covariane and Betas\nM-15 La Naturaleza de Las Cosas, Manuel Susarte\nCuestionario 9 Segunda Parte\nLos Números Cuánticos de La Tierra\nLa Fisica Cuantica Un Enfoque Personal Conceptual e Historico, aunqu...\nBUSCAR Articulos |\nAdministracion Finanzas Agricultura Ganaderia Anatomia Antropologia Arquitectura Arte Cultura Astronomia Biografias Biologia Ciencias Sociales Computacion Comunicaciones Contabilidad Deportes Derecho Derechos Humanos Ecologia Economia Educacion Enfermedades Estadistica Filosofia Fisica Geografia Hardware Historia Ingenieria Internet Literatura Marketing Matematica Mitologia Musica Nutricion Otros Paleontologia Politica Programacion Psicologia Quimica Recursos Humanos Redes Religion Salud Sistemas Operativos Sociologia Software Tecnologia Turismo Zoologia\nResumen: El gato de Schrdinger. Inecuaciones de Bell, la paradoja EPR y el experimento de Aspect. Variables no Rating: conocidas.(hidden variables). La interaccin luz y materia. Una pequea aproximacin a la Electrodinmica Cuntica Tell a Friend (QED). La cromodinmica cuntica (QCD) como analoga de la QED Qu se entiende por partculas? Los ladrillos que componen la materia, los ladrillos de los ladrillos. Las fuerzas en la naturaleza son solo 4. Diferentes realidades, diferentes universos?. Galera de monstruos: Einstein, Bohr, Planck, Schrdinger, de Broglie, Heisenberg, Born, Dirac, Pauli, Feynman. Conclusiones.\n134 visitas Autor: Eduardo Yvorra\nEl gato de Schrdinger. Creo necesario mencionar este tema que consisti en un ejercicio de pensamiento ideado por Schrodinger, dado que aparece mucho en todos los escritos que tiene que ver con la fsica cuntica. Cuando Schrodinger estableci su funcin de onda para las entidades cunticas, esperaba dar una explicacin mas racional o con mayor sentido comn a la teora cuntica. En particular no aceptaba lo que se mencionaba como superposicin de estados, donde se deca que en realidad las entidades cunticas solo existan en una superposicin de estados con una probabilidad de ocurrencia para cada uno y que solamente se materializaban en algo real cuando se realizaba por medio de un observador inteligente- una observacin de la entidad cuntica; en ese preciso momento y no antes, se afirmaba que la funcin de onda colapsaba en un valor determinado, el cual tenia una cierta probabilidad de ocurrencia. Esta probabilidad poda calcularse a partir de la propia funcin de onda. Imaginemos dijo Schrodinger un sistema que tiene solo dos eventos posibles ambos con la misma probabilidad (50%) de ocurrencia. Por ejemplo el decaimiento de un ncleo radioactivo. Qu es esto?. Cuando un ncleo radioactivo decae, se liberan partculas u ondas electromagnticas , pasando o transmutndose a otro elemento diferente. Es decir el elemento cuyo ncleo radioactivo decae, cambia su naturaleza debido al cambio en su estructura atmica (en el ncleo). Las partculas u ondas electromagnticas pueden fcilmente detectarse, es decir se sabe cuando se produjo el llamado decaimiento por la aparicin o deteccin de dichas partculas u ondas. El razonamiento con el cual Schrodinger no acordaba, era el que deca que en realidad dicho ncleo se encuentra en los dos estados posibles la mitad que decay y la mitad que no hasta tanto alguien mida si el ncleo decay o no. Esta sustancia radioactiva podra encerrarse en una cmara hermtica y sin ventanas (una caja) con un detector que permite monitorear si el ncleo decae o no. Este monitor a su vez se encuentra conectado a un recipiente que contiene gas venenoso y que se abrir cuando se detecte la presencia del decaimiento del ncleo radioactivo. En dicha cmara hermtica con todos esos mecanismos de deteccin y conexin con el recipiente que contiene el gas venenoso, vive el famoso gato de Schrodinger. Mientras nadie mire en la cmara, Schrodinger dice que de acuerdo a la interpretacin que daban acerca de los estados superpuestos, el ncleo decay y no decay, con una probabilidad del 50% para cada uno de los estados, y por ende el gas venenoso sali y no sali, y finalmente el gato muri y no muri, es decir esta en un cierto limbo coexistiendo el gato vivo y el gato muerto hasta que alguien abra la cmara. Lo que a Schrodinger le resultaba absurdo es la proposicin de Bohr diciendo que la funcin de onda no colapsa en un estado determinado hasta tanto un observador inteligente hiciera una medicin u observara lo que pasa. Por eso ideo esta historia preguntndose si el gato es o no es un observador inteligente, porque entonces es necesario mantener la afirmacin que el gato es mitad muerto y mitad vivo hasta que alguien abra la cmara, cosa que suena realmente descabellada. Esto es aun mas descabellado cuando se agrega a un observador que a su vez esta solo o no es observado, entonces este mirando el experimento del gato, provocara el colapso de la funcin de onda o debe aparecer otro observador? dnde termina todo? donde ponemos el limite entre estados superpuestos y realidad concreta?. Inecuacin de Bell, la paradoja EPR y el experimento de Aspect. Habamos mencionado anteriormente que Einstein junto con otros dos cientficos (Podolsky y Rosen) idearon un llamado experimento de pensamiento, conocido como la paradoja de EPR, para explicar la imposibilidad de las acciones a distancia o tambin para demostrar que el concepto de realidad local era correcto incluso dentro del mundo cuntico. Este experimento se logro desarrollar experimentalmente en Paris en 1980 por el cientfico Alain Aspect, y a travs de ciertos clculos llevados a cabo por John Bell, se arribo a la conclusin, contra lo que el sentido comn indica, que a nivel cuntico la realidad es no local, esto es que existen conexiones misteriosas entre las partculas, o bien que entre ellas intercambian informacin a velocidades superiores a la de la luz. Estos tres puntos, la Paradoja EPR, el experimento de Aspect y la inecuacin de Bell es lo que se desarrolla a continuacin. En el experimento de Aspect se mide una propiedad que cuentan los fotones de luz, denominada polarizacin. Algo de esta se describi en el capitulo de ondas, por lo que lo que aqu diremos para entender el experimento, es que la polarizacin para cada fotn\nse la representa y as debemos imaginarla como una pequea flecha que, saliendo del fotn, apunta en una direccin determinada (arriba, abajo, o en diagonal). La polarizacin de dos fotones emitidos desde el mismo tomo esta correlacionada en sentido cuntico, de manera tal que si por ejemplo en uno apunta hacia arriba, en el otro apuntara en diagonal, pero no hay nada que nos permita decir que fotn tendr polarizacin en uno u otro sentido. Cuando dos fotones son emitidos desde un tomo, existen como el gato de Schrodinger en estados superpuestos hasta que alguien mida la polarizacin de alguno de ellos. En ese momento, la funcin de onda del fotn medido colapsa en uno de los estados de polarizacin posible; digamos para nuestro caso hacia arriba. En dicho momento, la funcin de onda del otro fotn tambin colapsa en el otro estado de polarizacin, en diagonal. Nadie ha mirado a este segundo fotn, y en realidad en el momento que se realiza la medicin sobre el primero, podra ser que ambos fotones estn en los extremos opuestos del universo, as cuando la funcin de onda de uno colapsa, la del otro hace lo mismo en el mismo momento; esto es lo que se denomina accin a distancia y contra la cual Einstein se opona. Es como si las dos entidades qunticas, los fotones, permanecieran en un estado de conexin misteriosa, para siempre. La pregunta era cmo se poda observar esta conexin a distancia? Era evidente que a travs de la medicin simultanea de ambos fotones esto no se lograra por que siempre observaramos las polarizaciones tal como tienen que ser, hacia arriba en uno y en diagonal en el otro, pero no podramos distinguir el instante de la conexin entre ambos. Quedara siempre la duda si realmente existe esa conexin o accin a distancia; o por el contrario, que la polarizacin de cada fotn queda determinada en el preciso momento que son emitidos desde el tomo, siendo as que cada fotn nace con una polarizacin determinada careciendo de sentido el concepto de estados superpuestos. El truco para captar sea el fenmeno de la accin a distancia, o el fenmeno no-local, es trabajar con tres medidas conectadas, por ejemplo tres ngulos de polarizacin, tal como lo pens Aspect en su experimento, pero solo medir dos de ellos uno para cada fotn. Para hacer un ejemplo mas familiar que la polarizacin, llamaremos a esta color. Supongamos que un tomo en lugar de emitir fotones de a pares con polarizaciones correlacionadas, emite partculas de colores de a pares. Estos colores pueden ser ROJO, AMARILLO, AZUL. Ahora bien por definicin, cada par de partculas emitidas simultneamente deben tener colores diferentes. Expresando esto en trminos cunticos, diremos que cuando el tomo emite un par de partculas de color, la interpretacin de Copenhague (Bohr) dir que ninguna de las dos partculas tiene un color determinado sino que existen en una superposicin de tres estados (colores) posibles. Cuando el que realiza el experimento mira a una partcula , all su funcin de onda colapsa adoptando un color determinado entre los tres posibles. Al mismo tiempo, la funcin de onda de la otra partcula tambin colapsa adoptando esta un color determinado entre los ahora dos posibles. Este debe ser diferente al que adopto la partcula observada, aunque no sabemos tal como realizamos el experimento cual de los dos posibles, dado que no estamos observando a esta partcula. Veamos como proceder en nuestra investigacin: Utilicemos la siguiente notacin y las preguntas que siguen: PO es la partcula observada. PNO es la partcula no observada. A = azul, AM = amarillo, R = rojo NA = no azul, NAM = no amarilla, NR = no rojo\nPO es A? SI PO es A Por lo tanto, PNO = R o AM. NO, PO es NA, aunque no sabemos aun de que color es. Por lo tanto PNO = R o AM o A, pero con mayor probabilidad de que sea A.\nCalculemos algunas probabilidades: q q Si la PO es A, entonces la PNO tiene una probabilidad del 50% de ser AM y una probabilidad del 50% de ser R. Si la PO es NA puede ser R o AM. Si es R entonces la PNO podr ser AM o A. Si es AM entonces la PNO podr ser R o A.\nVemos entonces que si la PO es NA hay cuatro posibles resultados para la PNO, dos Azules, un Amarillo y un Rojo, por lo tanto la probabilidad de Azul ser 50 % (2/4), mientras que la de Amarillo y Rojo ser 25 % para cada una (1/4). El hecho de que el estado de la primer partcula este determinado tal como sucede cuando la observamos y decimos es AZUL, implica que para la PNO, la probabilidad de adoptar determinados resultados R o AM, ser del 50% para cada estado (color). Sin embargo, si el estado de la primer partcula no esta determinado, las probabilidades de encontrar un color particular al observar la segunda partcula varan respecto a la primer situacin. Fjense que aqu estas probabilidades ser dl 50 % para un color y 25 % para cada uno de los otros dos. Para observar como las probabilidades van cambiando de acuerdo a la forma que realizamos la medicin sobre la primer partcula, debemos realizar muchas mediciones sobre muchas partculas, tal como haramos para calcular la probabilidad de que una moneda salga cara o seca, repetiramos la tirada muchas veces anotando lo que sale en cada una de ellas. El punto crucial es que Bell mostr que el patrn estadstico que debera surgir si el fenmeno es no-local, es decir si las partculas no salen del tomo con una condicin prefijada (polarizacin o color en nuestro ejemplo) es diferente al patrn que surge si el fenmeno es local, esto es que cada partcula adopta su color en el mismo momento que se emite desde el tomo y permanece en ese color todo el tiempo. Utilizando esta terminologa de los colores, el experimento consiste en preguntar pares de preguntas acerca de ambos fotones en conjunto en la siguiente lnea: o o Es el fotn 1 azul o no, y es el fotn 2 amarillo o no? Es el fotn 1 azul o no, y es el fotn 2 rojo o no?\nLlevando a cabo este experimento con muchos pares de partculas se puede construir una lista de respuestas especificando con que frecuencia las partculas se aparean en categoras: A y NAM , A y NR, NA y NAM, etc. Lo que Bell demostr (?) es que si se hacen las preguntas de esta manera muchas veces, utilizando muchos pares de fotones, hay un patrn estadstico que aparece en las respuestas obtenidas. Se puede averiguar con que frecuencia la combinacin A y NAM apareci, comparada con la combinacin\nNA y NR. Y todas las otras combinaciones posibles. Debido a que las entidades cunticas no deciden que color adoptar hasta tanto sean observadas, contrariamente a lo que haran las partculas comunes de adoptar un color en su origen; el patrn estadstico resultante para ambos tipos de partculas ser diferente. Bell mostr que si las partculas fueran comunes, el patrn estadstico A debera prevalecer, es decir el patrn A > el patrn B. Pero en el experimento realizado en Paris por Alain Aspect, donde se trabajo con fotones de diferente polarizacin, se demostr que esto no ocurra; es decir que la desigualdad anterior se violaba, siendo el resultado experimental que el patrn A < el patrn B. El argumento, si bien desarrollado matemticamente, esta basado en una lgica del sentido comn. Esta lgica del sentido comn, aplicada a un ejemplo trivial, nos dice lo siguiente: Siendo TA, la cantidad total de adolescentes en todo el mundo; FA la cantidad de adolescentes mujeres en todo el mundo, MA la cantidad de adolescentes hombres en todo el mundo, Madu la cantidad de adultos hombres en todo el mundo y TM la totalidad de personas de sexo masculino; entonces se debe dar que: TA < FA + TM, (1) Por que TA = FA + MA (2) y TM = MA + Madu (3), Por lo tanto al reemplazar (2) y (3) en (1) FA + MA < FA + MA + Madu FA< FA + Madu Los resultados del experimento de Aspect son equivalentes en trminos de la lgica del sentido comn, a descubrir que en realidad la inecuacin que se comprueba en nuestro ejemplo es TA > FA + TM; es decir que en el mundo hay mas adolescentes que mujeres adolescentes mas todos los hombres. Este resultado, ejemplificado aqu con personas, es lo que se conoce como la violacin de la desigualdad de Bell, y es lo que confirma que para las entidades cunticas existe una conexin misteriosa, denominada realidad no-local, a pesar de que aun no entendemos cual es el significado de todo esto. El propio Bell considero a la teora cuntica como temporaria, y siempre espero que los fsicos alcanzaran alguna teora que pudiera explicar estos resultados extraos en trminos del mundo real que todos conocemos, es decir en el cual las cosas tiene caractersticas objetivas y no indeterminadas. Variables no conocidas. (hidden variables) La lucha por parte de Einstein de mantener una idea de realidad objetiva, llevo a el y alguno de sus discpulos como David Bohm a explicar lo inexplicable de la fsica cuntica por la existencia de variables desconocidas que agregaran conocimiento para poder dar una explicacin lgica a los comportamientos y resultados de los experimentos cunticos. Si se conocieran estas variables escondidas, los fsicos podran dar resultados precisos y no probabilsticos como hasta ahora. En realidad esta interpretacin de la cuntica a travs de las variables ocultas, esta mucho mas de acuerdo con nuestro sentido comn, que todas las otras interpretaciones que se desarrollaron con mayor extensin. Siendo as por qu no se desarroll mas esta idea para explicar la cuntica, en lugar de utilizar otras explicaciones tan contrarias al sentido comn? Esto se debe a que durante mucho tiempo, se demostraba matemticamente que esta explicacin no era correcta dentro del mundo cuntico (von Neumann). Cuando Bohm retoma esta explicacin, su fundamento principal era que el mundo es no-local, esto significa que lo que ocurre en un lugar del universo a una partcula afecta instantneamente al resto de las partculas del universo. Es decir todo forma parte de un nico sistema interconectado. La hiptesis de Bohm era entonces que variables ocultas eran las que explicaban las misteriosas conexiones que se detectaban entre las partculas subatmicas. Para Bohm lo que percibimos como partculas separadas, en un sistema subatmico, no lo estn, sino que en un nivel mas profundo de la realidad son meramente extensiones del mismo algo fundamental. El nivel de la realidad en que las partculas parecen estar separadas, es decir el nivel en el cual vivimos, Bohm lo denomino el nivel explicado o explicitado. El sustrato mas profundo de la realidad, aquel en el que la separacin desaparece y todas las cosas parecen convertirse en parte de una totalidad sin discontinuidades, Bohm lo llamo el orden implicado. Para ilustrar como un nivel de totalidad continua puede aclarar esas correlaciones sin apelar a transmisiones de seales mas veloces que la luz, Bohm ofreci el siguiente ejemplo. Imaginemos una pecera donde nada un pez. El mismo es filmado por dos cmaras de TV una enfocada hacia el frente y la otra hacia el costado de la pecera. Cada una de estas, esta conectada a un televisor. Imaginemos tambin que nosotros no vemos las cmaras dado que estn detrs de unas mamparas, y solo tenemos conocimiento de la pecera por lo que vemos proyectado en los dos televisores. Es as que podemos suponer que estamos mirando dos peces diferentes, y que cuando uno de ellos realiza un movimiento el otro tambin realiza otro movimiento. Si el pez A esta de frente, el pez B estar de costado, y si de repente el pez A se pone de costado, el pez B se pondr de frente. Si seguimos suponiendo que son dos peces diferentes, podramos deducir que entre ambos existe una correlacin que se manifiesta en forma instantnea, o tambin que uno mediante algn mecanismo oculto, le informa al otro instantneamente cuando realizara un cambio de posicin. Esto, conociendo como esta establecido el experimento sabemos que no es correcto, no hay tal transmisin de informacin, ni un grado de correlacin perfecta; ocurre que a un nivel profundo y desconocido para nosotros (atrs de las mamparas), ambos peces son la misma cosa, es decir estn interconectados como parte de un todo. Esto que dice Bohm es aproximadamente anlogo a lo que nos ocurre, cuando medimos las correlaciones de dos partculas subatmicas separadas entre si por una distancia tal que solo transmitiendo la informacin a una velocidad superior a la de la luz, o mediante alguna conexin misteriosa entre ambas, podran darse los resultados de los experimentos tal como se dan. Las dos pantallas corresponden al mundo tal como lo conocemos, es el orden explicado. La pecera donde esta el pez tal como es, es el orden implicado. Las imgenes que ofrecen las pantallas de TV son proyecciones bidimensionales de una realidad tridimensional. Segn Bohm, nuestro mundo tridimensional es la proyeccin de una realidad multidimensional aun mas alta. La interaccin luz y materia. Una pequea aproximacin a la Electrodinmica Cuntica (QED) Los fsicos y los cientficos en general, saben que no importa cuanto pueda gustar o no gustar una teora, sino que lo que distingue a una buena teora de una mala , es si puede predecir con cierta exactitud los resultados experimentales. Pues bien , la teora de la electrodinmica cuntica (QED), describe a la naturaleza como absurda desde el punto de vista del sentido comn, y sin embargo, predice con una exactitud asombrosa todos los experimentos para los cuales fue utilizada. Por eso y en palabras de Richard Feynman, debemos aceptar a la naturaleza tal como es: absurda. Comenzando por la luz, Newton descubri que la luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores puros, en el sentido de que los mismos no pueden descomponerse en otros. Cuando en esta teora decimos luz, nos referimos a todo tipo de ondas electromagnticas, de las cuales la luz visible es una porcin dentro de un rango determinado de frecuencias. Newton tambin dijo que la luz estaba compuesta por partculas, a pesar de que el razonamiento que uso para deducir esto era equivocado. Actualmente sabemos que la luz esta compuesta por partculas, porque podemos utilizar un instrumento muy sensible que hace click cada vez que la luz le llega; cuando se reduce a un mnimo la intensidad de la luz que irradiamos sobre este instrumento, escuchamos el click con la misma intensidad aunque ahora mucho mas espaciados en el tiempo porque son menos las partculas que estn llegando al mismo. La luz es como gotas de lluvia y a cada una de estas gotas de luz se la denomina fotn. Cuando la luz es del mismo color (misma frecuencia) es como si las gotas fueran todas del mismo tamao. El ojo humano es un instrumento muy bueno solo necesita cinco o seis fotones para activar una clula nerviosa y enviar un mensaje al cerebro. Si hubiramos evolucionado algo mas y tener una visin diez veces mas sensitiva, no seria necesario explicar todo esto dado que lo veramos con nuestros propios ojos. El instrumento utilizado para detectar un solo fotn se denomina foto multiplicador. Valga toda esta explicacin para reafirmar nuevamente que la luz esta hecha, se comporta, como un haz de partculas. Existen una serie de fenmenos que muestran las propiedades de la luz, que son conocidos por todos, tales como que la luz se\nmueve en lnea recta, que cuando entra en el agua se dobla, que se refleja en ciertas superficies como el espejo, que en el caso de la luz blanca se puede descomponer en diferentes colores (arco iris), que al pasar a travs de un lente se puede focalizar en un punto. Conociendo estos fenmenos veremos el comportamiento verdaderamente extrao de la luz.\n1. Reflexin parcial: Cuando la luz se refleja en un bloque de vidrio, vemos como una parte atraviesa el vidrio y otra se refleja\ncomo si fuera un espejo. Cuando los fotones chocan contra el vidrio, interactan con los electrones del vidrio, no solo de la superficie sino tambin del interior, aunque el resultado neto es como s solo interactuaran en la superficie. Si hacemos un experimento poniendo foto multiplicadores para detectar los fotones que se reflejan y los que traspasan el vidrio, comprobaremos que por cada 100 fotones que lanzamos contra el vidrio, 96 pasan y 4 se reflejan (rebotan). Aqu viene la primera duda, si todos los fotones son iguales, y todos fueron lanzados desde el mismo lugar y en la misma forma, como sabe un fotn que tiene que pasar o rebotar. Esto fue un gran misterio para Newton. Cuando el experimento se realiza con laminas de vidrio de diferentes espesores, la primera idea o hiptesis seria que un 8 % de los fotones se deberan reflejar, 4 % en la primera superficie, y 4 % en la segunda. Lo que comprobamos es que segn sea el espesor de la lamina de vidrio, la cantidad de fotones que se reflejan, es decir rebotan flucta entre un mnimo de cero y un mximo de 16, y que si seguimos aumentando los espesores lo que ocurre es que los fotones reflejados siguen un ciclo, a medida que sigo aumentando el espesor. Ese ciclo esta entre 0 y 16 % de los fotones lanzados se reflejan. As, el promedio de fotones reflejados es de un 8 %. La situacin hoy en da es que no tenemos un buen modelo para explicar la reflexin parcial en laminas de dos superficies, simplemente podemos calcular la probabilidad de que un fotn pase o se refleje. Podemos explicar como hacer para calcular estas probabilidades, lo que no podemos hacer es deducir como los fotones deciden si pasar o rebotar. Esta forma de calcular en forma exacta los resultados es lo que permite la teora de electrodinmica quntica (QED), pero no esperemos que la misma nos explique porque esto ocurre.\n2. Reflexin total: En este caso sabemos que la luz se refleja en un espejo en su punto medio y que el ngulo de incidencia es\nigual al de salida. La QED nos permite hacer el mismo tipo de clculos que en el caso anterior, estableciendo como premisa, que en realidad los fotones pueden seguir cualquier camino hacia el espejo y desde all reflejarse hacia un mecanismo detector tambin por cualquier camino, las probabilidades de que cada fotn siga un camino definido son todas iguales, aunque aquellos caminos que, con igual probabilidad de ocurrencia, se refuerzan entre si (se suman las probabilidades de ocurrencia) son los de recorrido mas corto. Estos estn situados en la regin central del espejo, de all que la realidad de la reflexin total esta dada porque los fotones , si bien pueden recorrer el camino que les plazca con igual probabilidad, el resultado final ser que para el conjunto de todos los fotones que componen el haz de luz, el camino ms probable ser aquel que impacta y refleja con el mismo ngulo sobre el espejo.\n3. Otros fenmenos luminosos: Tales como la refraccin, la difraccin, la interferencia, tambin fueron explicados por Feynman de\nla misma manera, es decir teniendo en cuenta que podemos conocer lo que har un numero grande de fotones (entidades qunticas) probabilisticamente, pero que es un misterio cual es el comportamiento individual de cada uno de ellos. La cromodinmica cuntica (QCD) como analoga de la QED As como esta teora de la electrodinmica cuntica (QED) describe como las partculas cargadas interactan a travs del intercambio de fotones; al desarrollar el estudio de los Quarks (que veremos en la prxima seccin), uno de los tipos de partculas componentes de la materia conocida (protones y neutrones), se creo por analoga, la teora de la Cromodinmica quntica (QCD). Esta teora describe como los quarks interactan entre ellos a travs del intercambio de gluones. El nombre cromo surge de una propiedad particular que los quarks y los gluones tienen la cual es anloga a la carga elctrica, y a la que se le da el nombre de carga de color. No significa que tengan color sino que se utiliza esta nomenclatura como una forma de distinguir una propiedad caracterstica de estas partculas al estudiar el tipo de fuerzas por las que se unen o se rechazan. Los tres colores que se usan para denominar o distinguir a los quarks son rojo, azul y verde; algunos fsicos cambian este ultimo por el amarillo. El fundamento de esta teora, soportado por un desarrollo matemtico complejo y avanzado, es que solamente pueden existir combinaciones de quarks que sean incoloras. Esto se logra de dos formas diferentes: Tres quarks de diferentes colores dan una unin posible al ser incolora, tal como la combinacin de un electrn (-) y un protn (+) da una combinacin estable de carga neutra. Una combinacin de un par quark-antiquark tambin es incolora y por lo tanto posible.\nEstas reglas de combinacin se aplican a la conformacin de todas las partculas, es as como veremos en la conformacin de los protones y los neutrones mediante quarks, que el tema del color de los mismos debe tenerse en cuenta. A comienzos de 1970, Murray Gell-Mann y Harald Fritzsch desarrollaron una aproximacin a travs de la teora de los campos para describir las diferentes interacciones que pueden existir entre estas partculas (quarks). As se estableci que los quarks coloreados interactan entre si mediante el intercambio de gluones. El color juega el role de la carga elctrica en la QED, aunque en forma ms compleja, dado que mientras que en la QED existe solo una carga (+) y su anti-carga (-); en la QCD existen tres colores con sus respectivos anti-colores, donde se da la siguiente regla de atraccin-repulsin:\nDos colores o anti-colores iguales se repelen, un color y su correspondiente anti-color experimentan la mxima atraccin, colores diferentes tambin experimentan atraccin aunque de menor grado que la anterior.\nMientras que en la QED solo una partcula es necesaria para mediar en la transmisin de la fuerza electromagntica, el fotn; en la QCD son necesarias 8 partculas denominadas gluones para mediar en la transmisin de la denominada fuerza cromodinmica que es la que mantiene unidos a los quarks. El tema es aun mas complicado, porque los quarks pueden cambiar de color, por lo que los gluones deben tambin tener la caracterstica del color para as poder llevar color de un quark hasta otro. Por lo tanto los gluones tambin son afectados por la fuerza cromodinmica, aquella cuyas reglas de interaccin describimos antes. Qu se entiende por partculas? Cuando los fsicos intentaron extrapolar los conocimientos de la fsica clsica al mundo de los tomos, se encontraron con la sorpresa de que las cosas aqu no funcionaban, segn la descripcin clsica. Las partculas individuales deban ser consideradas como ondas, ante circunstancias definidas, como tambin aquello que se pensaba era una onda, debera considerarse como partcula ante otras circunstancias experimentales. Por lo tanto el concepto de partcula se amplio. Todo aquello sobre lo que podemos tener una experiencia directa puede en principio ser explicado en trminos de seis partculas y de la forma en que interactan entre ellas: las partculas materiales electrn, neutrino, protn y neutrn, y los intermediarios de las fuerzas que las unen: el fotn y el gravitn. En un nivel mas profundo, los protones y neutrones estn formados por dos tipos de\nquarks diferentes (up y down), que se mantienen unidos por una fuerza cuyo intermediario o portador se denomina glun. Pero veamos mas detenidamente los componentes ltimos de la materia. Los ladrillos que componen la materia, los ladrillos de los ladrillos En la poca de Aristteles, los cientficos consideraban que los cuatro elementos constituyentes de la materia eran: agua, tierra, aire y fuego. Durante esa misma poca, se deca tambin que todas las cosas estaban constituidas por unidades indivisibles denominadas tomos. Con el correr del tiempo y de las investigaciones, se llego a saber mas acerca de los diferentes elementos, de los tomos y de cmo estos estaban compuestos. Hoy en da, la fsica tiene un modelo estndar de las partculas fundamentales y de la interaccin entre ellas. Suponamos que los electrones, protones y neutrones eran estos mnimos componentes, pero se ha avanzado un paso ms. La situacin actual es la siguiente: 1. Existe materia y antimateria (Dirac-Anderson), es decir para cada partcula existe una equivalente con propiedades opuestas en la regin de la antimateria. Si una partcula se encuentra con su antipartcula, se produce la desaparicin de ambas, transformndose sus masas en reposo en energa segn la ecuacin de Einstein E = mc . Nuestro universo visible esta compuesto casi totalmente por materia, muy poca antimateria existe desde el inicio del universo all por el big bang. 2. Clasificamos a las partculas (todas tienen sus correspondientes antipartculas) en dos grandes grupos: a) Fermiones:\na su vez clasificados en: Quarks: son seis a saber: up(U), down (D), charm (C), strange (S), top (T), bottom (B). Tienen carga elctrica fraccionaria. En 1964 Gell-Mann denomino a los tripletes que componan lo que hasta ese momento eran partculas elementales del ncleo atmico, como quarks palabra sacada de un pasaje de la obra Finnegans Wake de James Joyce: Three quarks for Muster Mark!... Leptones: son seis a saber: electrn (e), neutrino del electrn (ne), muon (m), neutrino del muon (nm), tauon (t), y neutrino de tau (nt). Tienen carga elctrica nula o dada por un numero entero. b) Bosones:\nQue de acuerdo a nuestro sentido comn, diramos que no son una partcula (algo que tiene masa), sino que son entes, que ahora reconocemos que pueden comportarse como partculas y estn asociados con la transmisin de las fuerzas de interaccin entre los fermiones, son los portadores de las fuerzas. Existen bosones para cada una de las fuerzas existentes en la naturaleza, y ellos son: Fotn: que transmite la fuerza electromagntica la cual es la interaccin entre partculas cargadas (recordemos QED). Gluon: que transmite la fuerza cromodinmica, la cual es la interaccin entre partculas con carga de color (recordemos QCD) W y Z: que transmiten la fuerza dbil que aun no hemos descripto pero que esta relacionada con la desintegracin y emisin de partculas desde ncleos de tomos. Gravitn: que transmite la fuerza de gravedad que tampoco se ha aislado u observado sino a travs de sus efectos. Es un concepto similar al de campo gravitacional.\nDnde estn los protones y los neutrones? La realidad es que estas partculas componentes del ncleo en los tomos y por muchos aos consideradas como elementales, no son elementales ya que estn compuestas por otras. Por eso hablamos acerca de los ladrillos de los ladrillos. Como vimos en la seccin de la QCD, los quarks no pueden existir en forma aislada sino que se mantienen unidos segn las reglas dadas por la QCD. De los quarks surgen por combinacin los Hadrones segn la siguiente regla: Mesn: esta formado por un par quark-antiquark (color+anti-color). Barin: esta formado por tres quarks o tres anti-quarks. Los bariones ms conocidos son los protones y los neutrones\nTodas las partculas estables de la naturaleza estn compuestas por quarks up y down y por el electrn y el neutrino del electrn. Los otros quarks forman partculas que tienen ciclos de vida mucho mas cortos que los del protn y el neutron, a pesar de que dicho ciclo es lo suficientemente largo como para que puedan ser detectadas mediante equipos especiales. Lo que se denomina el gusto o sabor de los quarks (flavor) que es una manera de diferenciarlos, esta determinado por su carga, su masa y la presencia o ausencia de ciertas propiedades que si bien no estn completamente entendidas, se las ha identificado con los siguientes nombres: extraeza, encanto, belleza, verdad y color (QCD). Las fuerzas en la naturaleza son solo 4 Qu es una fuerza? Si ponemos dos cargas elctricas prximas, sobre ellas existe una fuerza que tiende a separarlas o acercarlas. De la misma manera cuando clocamos un objeto a cierta altura, sobre este la tierra ejerce una cierta fuerza atrayndolo, por eso se cae. Qu es lo que transfiere esa fuerza desde un cuerpo al otro?, cmo sabe un cuerpo o una carga de la existencia del otro/a? Decimos que la carga elctrica esta rodeada por un campo elctrico o electromagntico, que influye sobre la segunda carga. Tambin hablamos que la tierra genera un campo gravitatorio o gravitacional que ejerce una fuerza sobre los cuerpos suspendidos a cierta altura. Pero esta idea de campo es una abstraccin matemtica, dado que finalmente un campo en un punto esta definido por la fuerza que en dicho punto acta sobre una partcula de referencia tal como habamos explicado anteriormente. Esta definicin matemtica no contesta la pregunta que transfiere la fuerza de un objeto al otro?. En el siglo XX esta pregunta recibi la siguiente respuesta: la fuerza es transmitida o transportada por partculas, que segn sea gravitatoria o elctrica, la partcula ser diferente. Los cuerpos cargados, se transmiten la fuerza electromagntica a travs del intercambio de fotones. Es as que una partcula cargada emite un fotn que es absorbido por otra partcula cargada, y as se transmite el momento de una a otra, lo cual es lo mismo que decir que entre ambas se ejerce una fuerza. Pensemos en la analoga de dos personas tirando una pelota. Cada vez que una de estas personas atrapa la pelota que la otra arrojo, siente que es empujada hacia atrs es decir en la direccin que traa la pelota. Esta analoga sirve para entender el rechazo entre dos cargas de igual signo. Segn esta teora, tambin el efecto de la fuerza\ngravitatoria, se transmite por partculas denominadas gravitones, a pesar de que las mismas no han sido detectadas experimentalmente. Bien hasta ahora nombramos dos tipos de fuerza, la electromagntica y la gravitatoria, porque ambas afectan nuestra vida diaria, estamos acostumbrados a sus efectos. En la fsica clsica se entenda por fuerza aquello capaz de influir sobre el movimiento de un cuerpo o de alterar su forma. Cuando los cientficos entraron al micromundo de las partculas, a la fuerza se la comenz a entender como la causa de todo cambio, reaccin, creacin o desintegracin. Dado que los roles desempeados por las fuerzas en la fsica moderna son distintos a los tradicionales de la fsica clsica, se comenz a hablar de las interacciones bsicas como sinnimo de los que los clsicos conocan como fuerzas. Estas interacciones bsicas son 4: Gravitatoria. Electromagntica. Dbil. Fuerte.\nVeamos el significado de las dos que aun no conocemos: Interaccin o fuerza dbil: No es posible entenderla en trminos corrientes, es la fuerza causante de ciertos fenmenos en los tomos, tal como la conversin de un neutrn en un protn y viceversa, lo que se denomina desintegracin beta, la desintegracin de un pion en un muon y la de este en un electrn. En todas estas se emite un neutrino, las cuales son las nicas partculas conocidas sobre las que puede actuar la fuerza dbil. Esta fuerza si bien es mas fuerte que la de gravedad, es mucho ms dbil que la electromagntica y la fuerza fuerte, y tiene un rango o alcance de su influencia que no supera los 10 que transmiten esta fuerza dbil son tres W , W y Z . Interaccin o fuerza fuerte: por qu los protones que son todos positivos no se rechazan entre s en el interior del ncleo del tomo provocando el estallido del mismo? Por que existe una fuerza ms poderosa que la electromagntica de repulsin que los mantiene unidos. La existencia de los neutrones en los ncleos tiende a facilitar la interaccin fuerte impidiendo el decaimiento espontneo de los ncleos, sobre todo de aquellos con gran cantidad de protones Esta es la denominada fuerza o interaccin fuerte. La comprensin de la fuerza fuerte entre los nucleones (protones y neutrones) solo ser posible a partir de la comprensin de las fuerzas cromdinmicas que actuan dentro de cada nuclen entre los quarks. La fuerza fuerte es como el efecto residual de la fuerza fuerte por excelencia que es la cromodinmica. Es interesante conocer cual es la relacin de intensidad que existe entre estas fuerzas: Tomando como base 1 para la fuerza fuerte, que es la ms poderosa de las cuatro, la que le sigue es la electromagntica cuya fuerza relativa es 10 , luego la fuerza dbil con 10 , y por ultimo la fuerza de gravedad con una fuerza relativa a la fuerte de 10 . Los rangos de actuacin en el espacio de cada una de estas fuerzas, son los que hacen que dos de ellas no se perciban por los sentidos dado que actuan a nivel atmico. Tanto la gravitatoria como la electromagntica tiene un rango infinito de influencia, disminuyendo su intensidad con la distancia. La fuerza fuerte acta en un rango de 10 Diferentes realidades, diferentes universos? Cmo funciona el mundo? Existe alguna metfora que de significado a esta pregunta?. La vieja metfora de la fsica clsica era el mundo es como un reloj gigantesco. Los fsicos modernos hoy en da no poseen una sino varias imgenes tentativas que les permiten dar una explicacin con sentido a los fenmenos que ocurren en el mundo de la fsica cuntica. Hoy sabemos que nuestro mundo no es determinstico como el funcionamiento del reloj donde causa-efecto se suceden en ese orden. Las diferentes realidades que aqu se mencionaran son diferentes modelos del mundo consistentes con la teora cuntica. Vale aqu algunas aclaraciones acerca del significado de lo que es un modelo. Los fsicos al estudiar el mundo cuntico en particular, no pueden hacer replicas de cartn o madera de aquellas cosas que estn estudiando tales como un fotn, por lo tanto sus modelos son una combinacin de ecuaciones matemticas y discernimientos fsicos, los que les permiten tener cierta imagen de lo que pasa en ese mundo cuntico. Algunos de esos modelos son representaciones muy precisas de los fenmenos en cuestin, descriptos en trminos de ecuaciones que pueden ser procesadas en una computadora para simular como un sistema o una entidad cuntica responder a un determinado estmulo. Otros son mucho ms vagos, menos precisos, en el sentido que solo intentan ayudar a la limitada imaginacin humana a describir lo que est sucediendo. Una de los puntos ms importantes que se debe apreciar acerca de los modelos, es que ninguno de ellos es la verdad. Por eso, a pesar de que un determinado modelo sea muy preciso en describir y explicar lo que est ocurriendo en un contexto; otro modelo, completamente diferente al anterior, puede ser igualmente preciso en describir el comportamiento de la misma entidad o sistema cuntico bajo diferentes circunstancias, es decir en otro contexto. Cul de los dos representa a la realidad? Cul es la verdad? Ambos modelos son igualmente vlidos. Un ejemplo clsico de esta situacin es la dualidad de la luz onda-partcula. A veces la luz debe describirse como una onda porque as es como se comporta, y en otras ocasiones como una partcula. No significa esto que la luz es realmente una onda o una partcula, sino que es algo para lo cual no hay una analoga en el mundo cotidiano de nuestros sentidos; es algo que bajo ciertas circunstancias parece comportarse como una onda, y bajo ciertas otras circunstancias, parece comportarse como una partcula. Otro ejemplo ocurre con el modelo del tomo. Histricamente la idea de tomo se desarroll pensando primero a los mismos como pequeas esferas indivisibles, luego se avanz en la idea de un tomo compuesto por diferentes partculas. Usando el modelo de los tomos como bolas de billar, se pudieron hacer descripciones matemticas muy precisas acerca del comportamiento de los gases, por ejemplo la relacin entre presin y temperatura en un recipiente lleno de gas. Mas tarde cuando se desarroll el modelo de tomo de Bohr con electrones considerados como pequeas bolitas de billar en rbita alrededor de un ncleo que es como una bola de billar ms grande, este sirvi muy bien para poder explicar el origen de las lneas espectrales que producen los elementos. Mas adelante en el tiempo, la naturaleza de los enlaces o uniones qumicas necesarios para formar diferentes compuestos, se pudo explicar utilizando el modelo de los electrones como nubes (distribucin de probabilidades) alrededor del ncleo. A pesar de que hay una lnea histrica en el desarrollo de los modelos, esto no significa que los ltimos son correctos y los otros no. Los fsicos an hoy en da, utilizan el modelo de las bolas de billar para calcular la presin de los gases, y los qumicos utilizan el modelo de Bohr para estudiar el espectro producido por diferentes elementos. Cada modelo es correcto en su propia rea de aplicacin, a pesar de que los diferentes modelos parecen ser incompatibles entre ellos. Por eso la mejor manera de pensar a los diferentes modelos, que se presentan en la fsica (y en la vida cotidiana?), es considerarlos como diferentes herramientas para diferentes trabajos a realizar. Cuando utilizamos herramientas equivocadas, es imposible realizar el trabajo; de la misma forma si pretendemos explicar ciertos fenmenos con el modelo inapropiado, poco ser lo\n-13 -2 -13 -38 + 0 -16\ncm. Las partculas (bosones)\ncm, mientras que la dbil 10\nque podamos explicar o bien las conclusiones sern errneas. Esta explicacin es muy vlida en trminos de la fsica cuntica, porque en realidad todas las diferentes interpretaciones que dan lugar a diferentes realidades cunticas, son modelos. Ninguno de ellos representa la verdad ltima acerca del mundo cuntico, y muy probablemente no hay manera de que el cerebro humano pueda alguna vez aprehender /comprender las verdades ltimas del mundo cuntico. Todas las interpretaciones son simples ayudas para percibir lo que pasa realmente. Nadie sabe lo que el mundo cuntico realmente es, todo lo que podemos saber es como es. Pero qu quiero significar con todo esto? Como comentaba un autor, si vemos una pelcula con huevos que estn a punto de ser abiertos por el nuevo ser a nacer, nuestra imagen de la realidad nos hace esperar pollitos, si por el contrario surgen viboritas o cocodrilitos, experimentaremos la idea de que la realidad no es lo que imaginbamos de acuerdo a nuestras experiencias pasadas. Esto es lo que les ocurri a los fsicos cuando se encontraron con los fenmenos cunticos. Este mundo en el cual vivimos no es lo que parece ser exteriormente. Ahora bien cmo lo explicamos?. Ya Kant crea que la apariencia del mundo estaba fuertemente condicionada por los sentidos humanos y por el aparato intelectual. Otros seres diferentes a nosotros los humanos, experimentaran el mismo mundo en una forma radicalmente diferente. Los hechos que llamamos cientficos son tanto producto de la naturaleza humana del observador, como de la realidad intrnseca del hecho o fenmeno. Vemos al mundo a travs de unos anteojos humanos. El hombre est destinado, segn Kant, a conocer ya sea directamente o a travs de la creacin de conceptos, solo las apariencias del mundo, y de ellas solo aquella parte que tiene origen humano. Kant es un ejemplo del pesimismo en la investigacin de la realidad. La teora cuntica ha sido universalmente exitosa en describir fenmenos a todo nivel accesibles mediante experimentos, la teora cuntica funciona como un libro de cocina perfecto para cualquier cosa que queramos realizar dentro del mundo fsico, sin embargo acompaando a esta precisin, existe un total desacuerdo acerca de lo que significa y de que clase de realidad est sustentando. Existen varias realidades cunticas que diferentes fsicos defienden como La realidad real o verdadera que sustenta la apariencia externa. Algunas de estas realidades son adems contradictorias entre s, pero todas producen los mismos resultados ante los mismos experimentos. Veamos cuales son y que dice cada una de ellas; son las visiones de algunos fsicos de renombre que se expresan en la forma de ocho realidades distintas, las cuales representan ocho aproximaciones importantes a lo que realmente ocurre detrs de la escena, ocho modelos diferentes: Realidad Cuntica # 1: La interpretacin de Copenhague parte 1. Representada por Niels Bohr, que dice: En el mundo fsico, no existe una realidad profunda Bohr no niega la evidencia de nuestros sentidos, el mundo que nos rodea es real, pero flota en un mundo mas profundo que no es real. Algunos fsicos que se oponan a esta interpretacin por ejemplo Einstein, decan que seguramente Bohr quera significar no extender las especulaciones por fuera del rango de los experimentos que se realizan, sino que existiran ciertas realidades escondidas y no conocidas por el momento con la tecnologa existente. Pero Bohr no aceptaba esta interpretacin, sino que insista diciendo: no hay un mundo cuntico, solo existe una descripcin cuntica abstracta. Heinserberg, el Cristbal Coln de la teora cuntica escribi: la esperanza de que nuevos experimentos nos guiarn hacia hechos objetivos en el tiempo y el espacio tiene tanto fundamento como esperar descubrir el final del mundo conocido en las zonas inexploradas de la Antrtida. Para dar una metfora de la postura de esta realidad 1, muchos utilizaron las siguientes preguntas La luna existe si no la observamos? O mejor, si una rama de un rbol cae en el bosque hace ruido si nadie esta escuchando?. Es decir existen realidades fsicas objetivas o estas dependen de la existencia de un observador externo?. Los defensores de esta realidad cuntica # 1 responden que no, no existen realidades objetivas en el mundo cuntico. Realidad Cuntica # 2: La interpretacin de Copenhague, parte 2. La realidad es creada por el acto de observar Algo as como decir las cosas existen solo cuando son observadas (recordemos las metforas de la luna y la rama que cae en el bosque) Es as que la interpretacin de la escuela de Copenhague consiste en dos partes: 1. 2. No existe la realidad en ausencia de observacin. La observacin crea la realidad.\nPero surge la pregunta entonces de qu es una observacin? O cules son las caractersticas que una observacin debe tener para poder crear la realidad?. La respuesta a estas surge con la mxima del fsico John Wheeler, que separa lo real de lo no real diciendo: Ningn fenmeno es un fenmeno real hasta que el mismo es observado. Esta creencia de que la realidad es creada por el observador si bien puede ser comn en el campo de la filosofa, no lo es en el campo de la fsica, por lo menos no lo era hasta la aparicin de la fsica cuntica. Realidad Cuntica # 3: Que dice La realidad es un todo indivisible El mundo fsico, a pesar de mostrarse como un conjunto de partes con lmites entre dichas partes constitutivas, es un todo inseparable e indivisible, todo afecta a todo. Es as que si bien el observador puede crear la realidad, el observador es parte del todo y no algo separado. No se puede mantener segn dicen los partidarios de este concepto de realidad, una separacin en el mundo entre una realidad objetiva y nosotros observadores conscientes; objetos y sujetos se han convertido en inseparables unos de otros. Esta no separabilidad del mundo cuntico no tiene nada que ver con la idea sistmica de los clsicos donde todo estaba interconectado. Por ejemplo a travs de las teoras de los campos; aunque dichas interconexiones decaan y finalmente desaparecan con la distancia entre las partes. Las conexiones distantes eran irrelevantes, cunto afecta el campo gravitatorio de la tierra si estoy en la luna? y si estoy fuera de la galaxia? Esta realidad de un todo indivisible es diferente, de manera tal que no estar relacionada ni espacial ni temporalmente. Es como si armramos un cubo de resortes, donde no importa donde toquemos, repercute en toda la estructura as armada instantnea o cuasi instantneamente. Esta idea de realidad est en lnea con una visin holstica propia de los orientales. Realidad Cuntica # 4: Muchos mundos, muchos universos que coexisten.\nLa realidad consiste en una gran cantidad de universos paralelos. Para cualquier situacin en la cual existen diferentes resultados posibles (por ejemplo lanzar una moneda al aire), algunos fsicos defensores de esta idea dicen que todos los resultados ocurren pero en diferentes universos, cada universo es igual al anterior salvo en lo que respecta al resultado de la situacin analizada en cuestin.(raro no?) Realidad Cuntica # 5: La lgica diferente. El mundo obedece a una clase de razonamiento diferente al que estamos acostumbrados los seres humanos y que definimos como lgico. La lgica es el esqueleto de nuestro cuerpo de conocimientos. Desde hace mas de dos mil aos la lgica est basada en el molde de los silogismos de Aristteles. Si cambiamos las reglas de dicha lgica podremos entonces ver la nueva fsica o los hechos que esta describe como lgicos dentro de esta nueva lgica. Es difcil de entender pero, pensemos en algo similar que ya ocurri con la geometra. Durante dos mil aos la geometra que exista era la euclidiana, la ciencia de los puntos y las lneas. Hubo algunos matemticos locos como Nicolai Lobachevski, Gauss y Riemann que crearon una nueva geometra, esta fue considerada como un juego de altas matemticas, pero fuera de la realidad (de nuevo observemos el concepto realidad). La geometra verdadera era la euclidiana que, despus de todo no es mas que el sentido comn aplicado a las figuras geomtricas. Sin embargo en 1916, Einstein propuso una nueva teora de la gravedad que demoli el monopolio euclidiano. Einstein declar que la gravedad no es una fuerza sino una curvatura en el espaciotiempo, un objeto entonces cuando cae no lo hace por ser atrado por una fuerza (la gravedad), sino que se mueve por una lnea recta segn los estndares de estas nuevas geometras. Esta apreciacin de Einstein pudo ser comprobada por va experimental al medir la deflexin de un rayo de luz de una estrella al pasar cerca de la deformacin del espacio-tiempo provocada por el sol. La leccin de los partidarios de la nueva lgica cuntica es la siguiente: la cuestin de la verdadera geometra, o la verdadera lgica que gobierna al mundo no est fijada por el sentido comn de los seres humanos, sino por las experiencias reales que se pueden observar y medir. Para determinar las reglas de la correcta razn, no hay que buscar en el interior de nuestra propia cabeza, sino en el laboratorio. Realidad cuntica # 6: Neorrealismo. El mundo esta compuesto por objetos ordinarios, los cuales poseen atributos propios sea que son observados o no. Einstein es el representante por excelencia de esta realidad, sus disputas con Bohr duraron hasta su muerte. Segn escribi: Todava creo en la posibilidad de un modelo de la realidad; esto es, de una teora que represente los fenmenos en s mismos y no meramente la probabilidad de su ocurrencia. Realidad cuntica # 7: La conciencia crea la realidad. Los partidarios de este modelo, dicen que solamente algo dotado de conciencia tiene le privilegio de crear la realidad. El nico observador que cuenta es el observador consciente. Realidad cuntica # 8: El mundo dplex de Heisenberg. El mundo tiene dos partes, la de los potenciales, lo que est en potencia lo que puede ser; y la de las realidades de las cosas que pasan. La mayora de los fsicos defienden una de las dos primeras realidades cunticas: la realidad cunticas 1 (no hay realidades profundas) y la 2 (la observacin crea la realidad. Lo que ambas tienen en comn, es que solo los fenmenos son reales, pero debajo de esos fenmenos no hay realidad. Ahora bien si la observacin crea la realidad, en qu se basa dicha observacin para crear la realidad? Desde donde la crea?. Dado que la teora cuntica describe la realidad que s mide/observa con una exactitud perfecta, debe contener (la teora cuntica) algunas claves desde donde surgen o en que se basan los fenmenos observados. Tal vez usando la imaginacin podemos intuir el basamento en el cual se sustenta nuestro mundo familiar, el que vemos todos los das. De acuerdo a Heisenberg no exista una realidad profunda, el mundo no medido es semirreal y solo alcanza realidad total durante el acto de observacin: En los experimentos acerca de eventos atmicos debemos tratar con cosas y hechos concretos, con fenmenos que son tan reales como cualquier fenmeno en la vida diaria. Pero los tomos y las partculas elementales no son reales, estas forman un mundo de posibilidades, de cosas en potencia, mas que uno de cosas o hechos... La onda de probabilidades significa una tendencia por algo. Es la versin cuantitativa del viejo concepto Aristotlico de potencia. Introduce algo en el medio entre la idea de un evento y la realizacin de dicho evento, una clase extraa de realidad fsica justo en el medio entre la posibilidad y la realidad. El mundo de todos los das en el cual vivimos, tiene un aspecto bien concreto del cual carece el mundo cuntico, solo ocurren eventos uno por vez. Por el contrario el mundo cuntico no es un mundo de eventos reales sino un mundo lleno de tendencias de accin que no se concretan, que no ocurren; estas tendencias estn constantemente en movimiento de las posibilidades. Los dos mundos, el dplex, que menciona Heisenberg, se une a travs de un puente que denominamos medicin. Durante este acto mgico, una de las posibilidades entre todas las existentes, es la que se concreta y as aparece en el mundo de las acuerdo a exactas leyes de movimiento. Nada ocurre sino que todo permanece en el mbito de realidades como un evento concreto. Todo lo que ocurre entonces en nuestro mundo de realidades, surge de las posibilidades preexistentes en el mundo cuntico de las potencias. El mundo no observado consiste en un racimo de posibilidades cada una con su valor probabilstico de ocurrencia. Una caracterstica asombrosa de estas 8 realidades cunticas, es que para cualquier tipo de experimento que se pueda concebir, cada una de estas predice exactamente los mismos resultados observables. En la actualidad cada una de estas realidades cunticas puede ser considerada como la que explica con certeza como es el mundo realmente. Galera de monstruos: Einstein, Bohr, Planck, Schrdinger, de Broglie, Heisenberg, Born, Dirac, Pauli, Feynman Gell-Mann El desarrollo de la fsica cuntica fue el esfuerzo de muchos hombres de ciencia que en el transcurso de 25 aos revolucionaron un campo que se crea acabado para nuevos avances, y que continua hasta nuestros das. La idea aqu es simplemente recordar a esos monstruos de la ciencia, con algunos datos personales y menciones acerca de cuales fueron sus logros, algunos de los cuales se han desarrollado a lo largo de este trabajo.\nAlbert Einstein (1879-1955): Lo mas notable de este hombre fue que con sus trabajos acerca del efecto fotoelctrico, confirmo de alguna manera los avances de Planck acerca de la existencia d e los cuantos de energa. No obstante lucho hasta el fin de su vida contra la interpretacin que se le daba a esta fsica que el ayudo a nacer. Sin duda el mundo lo conoce a Einstein por su Teora de la relatividad, en sus versiones especial y general. Esta teora junto con la cuntica fueron las que le quitaron el sueo a los clsicos. Einstein naci en la ciudad de Ulm, gano el premio Nobel no por sus dos teoras de la relatividad sino por el mencionado efecto fotoelctrico. Cuando quiso entrar en la escuela tcnica de Zurich, fracaso en el ingreso por lo que tuvo que pasar un ao reforzando sus conocimientos de matemticas antes de poder ingresar. No fue un alumno brillante, no consigui un trabajo fcilmente al graduarse y tuvo que contentarse con un empleo menor en una oficina de patentes en Berna. All en sus ratos libres fue desarrollando trabajos cientficos que finalmente le permitieron alcanzar su doctorado. Fue a partir de 1909, que logro ingresar como profesor en la Universidad de Zurich. Con la llegada de Hitler a Alemania, Einstein se mudo a Princeton USA donde permaneci desde 1933 hasta su muerte. Nunca como dijimos acepto la interpretacin de Copenhague de Niels Bohr, con su famosos dicho que Dios no juega a los dados, por lo que, a su criterio, debera existir algn mecanismo o variables ocultas que hicieran que el Universo fuera explicable dentro de la lgica humana, y con un carcter mas determinstico y no tan probabilstico en sus comportamientos, como surga en todos los sistemas cunticos estudiados. Niels Bohr (1885-1962) : Fsico dans quien obtuvo el premio Nobel por sus trabajos acerca d la estructura del tomo basada en la espectroscopia y la fsica cuntica. Inicio sus trabajos con J.J.Thomson pero no tuvo xito en sus relacin personal con este fsico. Se traslado entonces a Manchester para trabajar con Ernest Rutherford quien recientemente haba descubierto la estructura atmica constituida por un ncleo en el centro y partculas cargadas (los electrones) como en orbitas alrededor del ncleo. En 1916, las autoridades de Dinamarca, le ofrecieron una ctedra y la promesa de armar su propio Instituto. As en 1918, el Instituto de Fsica Terica se estableci con donaciones , principalmente de la cervecera Carlsberg, siendo Bohr nombrado Director, cargo que retuvo hasta su muerte. Dentro de ese Instituto, Bohr atrajo para trabajar durante periodos mas cortos o largos a los mejores fsicos tericos del momento, brindndoles estmulos para el desarrollo de ideas acerca de la teora cuntica. La interpretacin que surgi de este Instituto, se transformo en una de las clsicas para la fsica cuntica, se la conoce como la interpretacin de Copenhague. Si bien muchos fueron los que aportaron para fortalecer esta interpretacin de la fsica quntica, la fuerte personalidad de Bohr y su prestigio personal fueron factores decisivos para que la interpretacin de Copenhague fuera la interpretacin aceptada de la mecnica cuntica, a pesar de sus falencias, hasta las dcadas del 80 y 90. Bohr siempre tuvo una preocupacin relacionada con la posibilidad de construir armamento nuclear a partir del desarrollo de sus teoras. Despus de la guerra, trabajo activamente para el control de las armas nucleares y organizo la primera conferencia denominada tomos para la Paz, en Ginebra en 1955.\nEl principal aporte de Bohr como dijimos fue su desarrollo del modelos atmico. En este , Bohr deca que los electrones que estn en orbita alrededor del ncleo, no caen en espiral como predeca la teora electromagntica, sino que los mismos se encuentran en orbitas estables, correspondientes a ciertos niveles fijos de energa, en donde pueden mantenerse sin perder energa. Estos niveles fijos no adoptan cualquier valor, sino que son mltiplos enteros de una cantidad mnima: el cuanto de energa. De esta forma solo existen estas orbitas permitidas y entre ellas nada, es decir no hay orbitas intermedias. Este cuanto de energa es medido en trminos de la constante de Planck h. Un electrn segn explicaba Bohr, puede saltar de una orbita permitida a otra, ya sea emitiendo la energa sobrante, si es que pasa de una orbita de mayor energa a una de menor (proceso de acercamiento al ncleo), o absorbiendo energa en el caso contrario. Este cuanto de energa que emite o absorbe, lo hace en la forma de un fotn cuya energa es la que resulta de la formula de Planck DE = h.n, donde n es la frecuencia del fotn sea emitido o absorbido. Adems Bohr agrego el concepto de que las orbitas permitidas no pueden albergar a un numero ilimitado de electrones sino que pueden completarse. La representacin grafica o visual de este modelo es la de los electrones que como bolitas estn ubicados en los escalones de una escalera cuya capacidad es limitada. Cuando un escaln tiene lugar libre, otro electrn situado en un peldao superior puede caer hacia ese lugar libre, perdiendo la energa correspondiente al salto o diferencia de altura entre ambos escalones. Estas cadas y subidas explicaban las lneas de emisin y absorcin en los espectros de la luz emitida por los tomos de gases monoatmicos. El genio de Bohr consisti en que no pretendi ni se preocupo por armar una teora completa y consistente del mundo atmico, sino que tomo parte de la teora cuntica (el cuanto de energa), parte de la clsica ( las orbitas) y las combino para intentar explicar fenmenos hasta ese momento inexplicables. Bohr explico este modelo en Inglaterra durante 1913 con diferente suerte, algunos lo aceptaron y continuaron avanzando sobre el mismo, otros lo desecharon. Finalmente en 1922 Bohr recibe el premio Nobel debido a este trabajo. Los avances fueron lentos, el modelo de Bohr permita muchas mas lneas en los espectros de las que en realidad se vean. La limitacin de la cantidad de electrones en cada orbita permitida, tambin era una idea arbitraria y sin comprobacin aparente. Estas propiedades, se organizaron mediante la asignacin de nmeros, llamados nmeros cunticos, que servan para describir el estado del tomo y hacer que su comportamiento fuera convalidado por las observaciones. Bohr no dio en ese momento, ninguna explicacin terica de donde provenan estos nmeros cunticos o porque algunas transiciones no eran permitidas. A pesar de todas estos puntos dbiles, el modelo funciono. Predijo la existencia de lneas en el espectro que hasta el momento no haban sido detectadas pero que fueron luego detectadas experimentalmente en los lugares exactos donde el modelo las pronosticaba. v Max Planck (1858-1947) : Fsico alemn quien fue el primero en darse cuenta a fines del siglo XIX que la radiacin de un cuerpo negro (un radiador perfecto) podra explicarse si se consideraba que la energa electromagntica absorbida o irradiada, solo lo hacia en forma discreta y no continua, en cuantos o paquetes de energa. Planck no pensaba en la existencia de los despus llamados fotones, sino que simplemente era su forma para explicar la interaccin entre los tomos que oscilaban al ser calentados y las radiaciones que se generaban en el interior de este cuerpo radiante, interaccin esta que deba mantenerse en equilibrio. Planck era un eximio pianista, tocando a veces junto con Einstein quien lo acompaaba con el violn. Fue profesor de fsica en la Universidad de Berln desde 1892 hasta su retiro en 1926 cuando fue sucedido por Erwin Schrodinger, otro de los hacedores de la cuntica. Planck fue un fsico de la vieja escuela que trabajaba muy duro y era sumamente conservador en sus ideas, su gran inters era la termodinmica, de all su inters en intentar resolver lo que se conoca como la catstrofe ultravioleta mediante la aplicacin de conceptos de termodinmica. Si bien se sinti frustrado por no lograr una solucin aceptable y una correcta explicacin de los espectros de radiacin; publico varios trabajos que establecieron una conexin entre la termodinmica y la electrodinmica. Su logro al inventar su famosa constante h, no fue algo fro y meditado sino que resulto de un estado prcticamente desesperado en el que se encontraba para poder hallar una solucin satisfactoria al dilema que surga entre dos propuestas incompletas y aparentemente contradictorias acerca de la radiacin electromagntica (las leyes de Rayleigh-Jeans y la de Wien). En este proceso ideo algn artificio matemtico para que ambas pudieran compatibilizarse. Planck saco la curva correcta de la galera con una afortunada intuicin, sin entender a fondo el fenmeno que estaba explicando. En el orden familiar vale recordar que el hijo menor de Planck, fue brutalmente asesinado por la Gestapo por haber tomado parte en un complot para asesinar a Hitler durante 1944. Erwin Schrodinger (1887-1961): Fsico austriaco que desarrollo la formulacin de la fsica cuntica conocida como la mecnica ondulatoria, recibiendo como resultado de estos trabajos, el premio Nobel en 1933. Es reconocido como un cientfico de la vieja escuela, cuyos trabajos acerca de la mecnica ondulatoria, apuntaban a rescatar el sentido comn segn las ideas clsicas, para la fsica cuntica. La idea detrs de la mecnica ondulatoria surge del trabajo realizado por Louis de Broglie que consideraba a los electrones en su comportamiento ondulatorio. Respecto a los conceptos extraos que supona\nla cuntica tales como el salto quntico o el papel del observador en la determinacin de la realidad, Schrodinger deca: esto me disgusta y hubiera querido no tener nada que ver con el desarrollo de esta disciplina. Con la llegada de los nazis al poder, Schrodinger se traslado a Oxford donde no permaneci mucho tiempo. Regreso a Austria, posteriormente paso a Italia, USA y finalmente a Irlanda. Durante sus estada en este pas, escribi un libro denominado Qu es la vida? que alent a un gran numero de fsicos a orientarse al estudio de la biologa molecular despus de finalizada la guerra. Su desarrollo fundamental fue la llamada ecuacin de onda, que se utilizo en una de las versiones de la fsica cuntica para describir el comportamiento de una entidad cuntica tal como un electrn o un fotn. Este fue el inicio de lo que se conoce como mecnica ondulatoria que fue el marco preferido por los cientficos para resolver los problemas implcitos en las interacciones cunticas. Esta preferencia se debi a que los fsicos estaban familiarizados con el lenguaje de las ecuaciones de ondas. Esta tambin es la razn por la que todava hoy se utiliza esta aproximacin al tema , cuando se ha demostrado que otras son mas potentes para proveer un mejor discernimiento acerca de este submundo atmico y posibilita realizar trabajos mas avanzados en el tema. v Louis de Broglie (1892-1987): Era un prncipe de la nobleza francesa, que inicialmente estudio Historia en La Sorbona, y se inicio en las ciencias por la influencia de su hermano mayor. La genialidad de de Broglie esta en que extrapolo lo que surga del trabajo de Einstein acerca del efecto fotoelctrico, donde algo como la luz que era considerada una onda, tenia tambin comportamientos de partcula, al mundo de lo material. Fue as que se pregunto si esto pasa con lo que considerbamos ondas, podra ser lo mismo con lo que consideramos partculas. Su inquietud resulto cierta, y solo pudo llegar a tesis de doctorado, gracias al apoyo intelectual brindado por Einstein quien fuera consultado acerca de si esto que este alumno intentaba discutir, no era una burrada. Einstein fue conciso pero contundente, y dijo a Paul Langevin, tutor de de Broglie, creo que esto es mas que una mera analoga, y as de Broglie recibi su doctorado en fsica. Tanto Louis como su hermano se involucraron en el desarrollo pacifico de la energa atmica. Werner Heisenberg (1901-1976): Naci en Alemania y es uno de los padres fundadores de la fsica cuntica. Su mayor descubrimiento es el denominado Principio de Incertidumbre. La expresin formal de este principio dice que la cantidad de incertidumbre cuntica en la determinacin simultanea de ambos miembros de un par de variables conjugadas, nunca es cero. En fsica cuntica, el concepto incertidumbre es algo preciso y definido. Existen pares de parmetros denominadas variables conjugadas, para las que es imposible conocer el valor que adquieren en el mismo momento. Las mas conocidas de estas variables conjugadas son la posicin y el momento ( velocidad, cantidad de movimiento), como tambin la energa y el tiempo. La incertidumbre posicin/momento es la tpica que explico Heisenberg en 1927, diciendo que ninguna entidad cuntica puede tener una velocidad precisa y determinada, y una posicin tambin precisa y determinada al mismo tiempo, es decir simultneamente. Esto no era el resultado de deficiencias en los sistemas o aparatos, o dificultades en el proceso de medicin; es decir que no pudiramos fsicamente realizar esta medicin. La realidad es que las entidades cunticas- el electrn por ejemplo- no tienen una posicin y una velocidad precisa al mismo tiempo. Esta incertidumbre, como ya se haba mencionado es la que explica el fenmeno denominado efecto tnel. La incertidumbre de las variables conjugadas energa /tiempo, es la que nos permite identificar la existencia de las llamadas partculas virtuales. La incertidumbre cuntica, no obstante, no se manifiesta sensiblemente en los grandes objetos, es decir objetos mas grandes que una molcula, esto se debe a la dimensin de la constante de Planck h del orden de 10 . Heisenberg trabaj con Born y con Bohr antes de convertirse en profesor en la Universidad de Leipzig. Dado que permaneci en Alemania durante la segunda guerra mundial, se sospechaba de el que tenia simpata para con el rgimen nazi. Los aliados teman que fuera unos de los cientficos que pudiera facilitar el desarrollo de la bomba atmica para los alemanes. En realidad dada la limitada investigacin en esta materia, llevada a cabo en Alemania durante la poca, solo le permiti concentrarse en el desarrollo de medios para la obtencin de energa y no en armamentos. Heisenberg siempre dijo que esto fue gracias a que el mantuvo el inters enfocado hacia este tema. Aunque algunos dudan de esta afirmacin. Durante un periodo de recuperacin de una enfermedad en las montaas de Heligoland, fue cuando Heisenberg formulo lo que luego se reconoci como mecnica matricial, la primera teora cuntica completa y consistente con los resultados experimentales. Posteriormente Born y Jordan ayudaron a completar la misma dndole una significacin fsica mas perceptible. Una copia del trabajo de estos tres cientficos antes de que fuera publicado, fue la inspiracin para que Paul Dirac elaborara su propia versin de la teora cuntica. Todo esto ocurra un ao antes que Schrodinger publicara su versin de la mecnica ondulatoria como otro enfoque de la misma teora cuntica. En tan solo un par de aos, se revolucionaron trescientos aos de la fsica clsica. Mas adelante Heisenberg desarrollo el concepto de incertidumbre. Luego de la guerra, Heisenberg tuvo un papel importante en el establecimiento dl Instituto Max Planck para la fsica. Sus ltimos trabajos cientficos intentaron en vano desarrollar una teora unificada de los campos. El fue un proponente de la idea de todo indivisible en la que todo en el mundo y especialmente en el mundo cuntico, es parte de un sistema nico, que por ejemplo permitiera explicar en el experimento de la doble ranura, porque los electrones tiene comportamientos diferentes segn se este observando o no por que ranura estn pasando. Estas ideas aunque no tenidas muy en cuenta, fueron posteriormente desarrolladas por David Bohm. v Max Born (1882-1970): Fsico alemn que introdujo la idea de que los resultados de los experimentos o interacciones en las cuales participan entidades cunticas, no son directamente deterministicos, sino que son intrnsecamente probabilsticos. Despus de la guerra en 1920 se estableci Gottingen donde desde la ctedra de fsica terica desarrollo un centro de excelencia en dicha disciplina, algo menos reconocido que el Instituto Niels Bohr de Copenhague. Durante los aos 20 Born contaba en dicho centro con la participacin de fsicos de renombre tales como Heisenberg, Jordan y Pauli. Cuando Heisenberg desarrollo su descripcin matemtica de la fsica cuntica, fue Born quien reconoci su intima conexin con la teora matricial. Trabajando en conjunto con Heisenberg y Jordan, concluyeron en la primera versin consistente y completa de la mecnica cuntica. Algo mas tarde Schrodinger concluyo la versin ondulatoria de la mecnica cuntica, basada en tratar a las entidades cunticas (electrones, fotones, partculas subatmicas), como si fueran ondas. Born fue el que mostr que las ondas en la mecnica cuntica de Schrodinger, podran ser consideradas no como una realidad fsica, sino como representaciones de probabilidades. As llego a ser el mas firme proponente de la idea que el resultado de cualquier interaccin dentro del mundo cuntico, estar determinado, en un sentido estrictamente matemtico, por la probabilidad de ocurrencia de dicho resultado entre muchos de los posibles permitidos por las leyes fsicas. Era de familia juda por lo que fue obligado a dejar Alemania durante el rgimen nazi, emigrando hacia Inglaterra primero y finalmente Escocia, regresando a Alemania con nacionalidad britnica luego de finalizada la guerra. Fue un gran pacifista, formando parte de activos oponentes al desarrollo de las armas nucleares. Muri a los 87 aos de edad. Paul Dirac (1902-1984): Fsico ingles nacido en Bristol. Luego de graduarse como ingeniero electricista y en matemticas, ingreso en Cambridge bajo la supervisin de Ralph Fowler, recin aqu en Cambridge es cuando entra en contacto con la teora cuntica. En 1925, Heisenberg dio una exposicin en Cambridge, donde Dirac era parte de la audiencia. Si bien no discuti sus ideas en esa charla, si lo hizo en privado con Fowler y le envi una copia de su trabajo aun no publicado acerca del enfoque de la teora cuntica a travs es de los conceptos de la mecnica matricial. Fowler le mostr el trabajo a Dirac y le pidi una opinin segn sus conocimientos matemticos. As Dirac utilizando lo que ya sabia hizo su propio desarrollo de esta teora, conocido como Teora del Operador o lgebra Cuntica. Despus de obtener su doctorado en 1926, Dirac visito el Instituto Niels Bohr en Copenhague, donde mostr que tanto la mecnica matricial de Heisenberg como la mecnica ondulatoria de Schrodinger, eran casos especiales de su propia teora del operador o lgebra cuntica, y que a dems eran\ntotalmente equivalentes. En 1927, Dirac introdujo la idea de segunda cuantizacion a la fsica cuntica, abriendo el camino hacia el desarrollo de la teora del campo cuntico. Sin embargo su mayor contribucin al campo de la ciencia , se debe a la ecuacin que desarrollo incorporando los conceptos de la fsica cuntica y los requerimientos de la teora especial de la relatividad, para as dar una explicacin completa del electrn. Uno de los puntos sobresalientes de esta ecuacin, fue que tenia dos soluciones, correspondiente a electrones con energas positivas y con energas negativas. Estos ltimos son denominados positrones. Dirac as haba pronosticado la existencia de la antimateria, hasta que Carl Anderson experimentalmente detecto la existencia de positrones en 1932. Dirac tambin desarrollo las reglas estadsticas que gobiernan el comportamiento de gran cantidad de partculas cuyo spin es la mitad de un numero entero, tales como los electrones. Las mismas reglas estadsticas fueron desarrolladas por Enrico Fermi, de all que son conocidas como estadstica de Fermi-Dirac; a las partculas que obedecen estas reglas cuando se hayan en grandes cantidades se las denomina fermiones. Despus de su retiro en Cambridge, se instalo en Florida USA como profesor de la Florida State University hasta su muerte. v Wolfgang Pauli (1900-1958): Fsico austriaco cuyo principal aporte a la teora cuntica, es el denominado principio de exclusin, por el cual recibi su Premio Nobel. Su talento fue demostrado cuando en un trabajo de 200 paginas presento una comprensiva revisin de las teoras de la relatividad de Einstein en sus versiones especial y general. Su famoso Principio de Exclusin se publico en 1925. Explicaba porque cada orbital en un tomo ( en ese tiempo aun se pensaba a los electrones en orbitas, aunque el principio vale tambin ahora) poda ser ocupado como mximo por dos electrones. El principio establece que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuntico, es decir no pueden tener los mismos nmeros cunticos. Este principio es el que requiere que los electrones en el tomo ocupen diferentes niveles de energa en lugar de agruparse todos en el nivel mas bajo de energa. Sin la existencia de esta exclusin cuntica no existira la qumica. Los denominados niveles de energa son los permitidos para un sistema cuntico como un tomo, y corresponden a las diferentes cantidades de energa almacenadas. En el tomo, un electrn tiene una bien definida cantidad de energa correspondiente a su lugar en la estructura atmica. Otros sistemas cunticos como las molculas o los ncleos atmicos tambin tienen niveles de energa bien definidos. En el mundo cuntico una caracterstica fundamental es que los sistemas cunticos pasan directamente desde un nivel de energa a otro sin estadios intermedios, este es el conocido salto cuntico. Se deca que Pauli era tan malo como fsico experimental que con solo acercarse a un laboratorio de experimentacin, los aparatos se descomponan. David Bohm (1917-1992) : Fsico y filosofo de la ciencia americano, que realizo contribuciones importantes a la interpretacin de la mecnica cuntica. Se acerco a la ciencia a travs de lecturas de ciencia ficcin y posteriormente de astronoma. En tiempos de Mc Carthy fue echado de la Universidad de Princeton por haberse negado a implicar a ciertos compaeros de trabajo como miembros del partido comunista. Se traslado a Brasil donde trabajo en la Universidad de San Pablo, para luego ir a Israel y finalmente a Inglaterra. Su libro de Teora Cuntica es considerado como uno de los mas accesibles para entender la interpretacin de Copenhague. En el proceso de clarificar esta interpretacin, Bohm se convenci de que la misma tenia errores, y as dedico el resto de su carrera a desarrollar y promover una versin alternativa de las interpretaciones de la teora cuntica, conocida como la de las variables ocultas o la de la onda piloto o el todo indivisible. Bohm se refiri a esta, como la interpretacin ontolgica. Uno de los principales aspectos incorporados en la interpretacin de Bohm, es el fenmeno denominado no-local o de la accin instantnea a distancia que tiene lugar entre dos entidades cunticas; fenmeno este que fue comprobado con el experimento de Alain Aspect en los 80. Bohm tambin trabajo en varios problemas filosficos ligados a las ideas modernas de la fsica y en la naturaleza de la conciencia humana. Richard Feynman (1918-1988) : Fue el fsico mas grande de su generacin, a la altura de Newton y Einstein. Feynman reformulo la mecnica cuntica ponindola en una fundamentacion lgica incorporando los conceptos de la mecnica clsica. Desarrollo el enfoque de la integral de campo para la fsica cuntica desde donde surgi la mas clara y completa versin de la electrodinmica cuntica (QED), la cual junto con la teora general de la relatividad es una de las mas exitosas y bien establecidas, en trminos de dar explicacin a todos los fenmenos experimentales donde se la ha aplicado. Fue un excelente maestro, que supo popularizar la ciencia. Feynman estudio en el MIT donde comenz en Matemticas para luego moverse a la Fsica. En Princeton bajo la supervisin de John Wheeler desarrollo su trabajo para el doctorado. Trabajo en Los lamos en el proyecto para el desarrollo de la bomba atmica. Terminada la guerra fue contratado por la Universidad de Cornell para trabajar como profesor de fsica terica. Es all donde completo su trabajo en electrodinmica quntica por el cual recibi el premio Nobel de Fsica en 1965. En 1950 se traslado a Caltech permaneciendo en dicha Universidad hasta el fin de su carrera. En 1950 desarrollo la teora de los superfluidos y descubri una ley fundamental que describa el comportamiento de la fuerza dbil. Al comienzo de 1960, Feynman dicto sus famosas clases que luego se editaron en tres tomos como Las clases de Fsica de Feynman que tuvieron impacto en la enseanza de esta disciplina en todo el mundo. Desarrollo tambin la teora de los partones para describir lo que pasa cuando electrones surgen de colisiones inelsticas entre protones. Esta fue un input importante para el desarrollo posterior de la teora de los quarks, los gluones y la fuerza fuerte. Casi como un hobby, Feynman tambin investigo acerca de la teora de la gravedad y sent las bases para el desarrollo de una teora quntica de la gravedad.\nMurray Gell-Mann (1929- ) : Fsico americano que obtuvo su premio Nobel en 1969 por sus trabajos sobre la clasificacin de las partculas fundamentales. Fue quien introdujo el concepto de los quarks. Fue un nio prodigio recibiendo su PhD en fsica a los 22 aos en el MIT. Trabaj desde 1956 hasta el fin de su carrera en Caltech junto con Richard Feynman, de quien siempre sinti su sombra intelectual.. En 1953, Gell-Mann y un fsico japons Nishijima- trabajando independientemente, explicaron ciertas propiedades de las partculas fundamentales, asignando a las mismas una propiedad denominada extraeza. Esta propiedad fue llamada as simplemente porque estas partculas eran extraas debido a la duracin de su vida excesivamente larga, en comparacin con la de otras partculas similares. En 1962 Gell-Mann simultneamente con otro fsico llamado Zweig descubri que muchas de las propiedades de las partculas fundamentales como los protones y los neutrones podran explicarse si se asuma a los mismos compuestos por tres partculas mas pequeas que posteriormente denomino Quarks Conclusines Aqu intento describir cuales son las enseanzas que me quedan luego de haber escrito estas 100 paginas sobre un tema tan extrao para el comn de las personas como es la fsica cuntica. v Lo primero que quiero destacar es que realmente a travs del proceso de escribir acerca de un tema, por mas que esto no sea totalmente original, sino que trata de ordenar conceptos; facilita la incorporacin de conocimientos. Es decir, luego de realizar este trabajo he aprendido y entendido mucho de lo que antes con una simple lectura no lograba comprender. El concepto de modelo que se describe en el capitulo de las diferentes realidades cunticas, me parece esclarecedor y adaptable a otras disciplinas. A lo largo de toda mi vida muchas de los cosas que aprend, me fueron enseadas como verdades absolutas. Esto produjo en mi, y creo que en muchas personas tambin, la imposibilidad de ver las cosas desde otros ngulos, es decir la imposibilidad de avanzar en la bsqueda de la verdad utilizando modelos como herramientas para avanzar en la construccin del conocimiento. Aceptar a los modelos no como la realidad, sino como la mejor representacin de la misma en un momento determinado. Esto abre la mente, porque nos hace pensar las cosas no como definidas y\ndeterminadas, sino pasibles de cambiar o evolucionar. Esto es valido para otras disciplinas. Vemos como en economa se insiste en modelos para determinadas realidades, que si bien funcionan en algunos contextos, podran no funcionar en otros, as y todo, no vemos un esfuerzo honesto por encontrar alternativas tal como realizaron los fsicos a principio de siglo, incluso teniendo que ir contra trescientos aos de pensamiento clsico. v La creatividad con que estos personajes encararon los problemas a resolver. Planck inventando su constante simplemente para que los nmeros le cerraran aunque no tenia ninguna fundamentacion fsica; Einstein tomando estas ideas para dar una explicacin sencilla del efecto fotoelctrico; Bohr desarrollando un modelo atmico, que si bien en un principio tenia muchas fallas, dio pie a que se siguiera investigando y avanzando sobre el mismo; De Broglie, extendiendo por razones de simetra, de elegancia dira yo, el concepto de ondas que tambin eran partculas, a las partculas para que tambin estas se comportaran como ondas; Schrodinger aplicando teoras conocidas y muy manejadas como las de las ondas a la partcula que De Broglie le encontr caractersticas de onda, el electrn, desarrollando as la mecnica ondulatoria; Dirac creando una teora completa de la mecnica cuntica a partir de un borrador de Heisenberg que le fuera dado por su tutor. Vemos como los avances no son ni meticulosos, ni prolijos, sino que estos hombres se tiraban a la pileta y luego con total honestidad discutan, pensaban y escriban. Este es un habito perdido y que debiera tratar de incorporarse en la educacin de los hombres. Es imponente la gran cantidad de desarrollos tericos en temas tan complejos que se lograron en un periodo de tiempo tan corto, entre 1900 y 1925. Es increble tambin que hayan compartido un momento en la historia tantos cientficos de renombre. Me hace suponer que para que esto ocurra no es solo fruto de la casualidad, sino que el entorno tambin ayuda; este entorno es el que se debe facilitar desde los gobiernos. Se debe hacer divulgacin cientfica de la misma manera que se intenta hacer divulgacin artstica. As como las letras y las artes son buenas en si mismas porque humanizan al hombre, las ciencias tambin lo son y logran los mismos resultados. La divulgacin adems, permitira un mayor gusto por la ciencia y por lo tanto una mayor inclinacin de jvenes hacia estos temas. El desarrollo cientfico es a su vez generador de mejoras en la calidad y estndar de vida de las sociedades. No obstante estos desarrollos no pueden ser planificados, simplemente se debe brindar el espacio, el entorno y las posibilidades. La curiosidad e inquietud del ser humano por conocer mas, es lo que producir el avance. Leyendo una reflexin de Richard Feynman acerca de la religin y la ciencia, deca que estas no pueden estar juntas. Su razonamiento es que la ciencia parte siempre de la dudad a partir de donde construye e investiga, mientras que la religin parte de verdades absolutas. No comparto este criterio de Feynman; la religin implica la fe en un Dios creador, y como todo lo referente a la fe no es absoluto, la fe es un don y se va adquiriendo con idas y vueltas a lo largo de toda la vida, nunca estamos totalmente seguros. La fe debe hacernos mas humildes ante la grandeza de un Dios creador. La verdadera ciencia tambin nos hace mas humildes ante la grandeza de mecanismos tan maravillosos e incomprensibles para el entendimiento humano. Mi fe en un Dios grande crece, al encontrarme con estos temas, no solo por los temas en si, sino tambin por los caminos y los desarrollos que adoptan los hombres para dar con explicaciones a lo que ocurre. Quin puso la inteligencia asombrosa que hay en hombres de la talla de los que aqu mencionamos? Percibo la importancia de las matemticas como herramienta fundamental para poder expresar ideas y conceptos que de otra manera seria imposible expresarlos. Es por eso que me interesara poder avanzar en los fundamentos matemticos de la fsica cuntica, aunque no creo que esto sea factible para mi hacerlo solo. Aqu el grupo de trabajo y el maestro son imprescindibles.\nEl buscar y lograr mayor conocimiento acerca de algo, como en este caso para mi en temas cientficos, es en si mismo una actividad muy motivadora y reconfortante. En un estado del mundo donde solo se privilegia el criterio utilitario de todo, inclusive del conocimiento; experimentar por mi mismo la no necesidad de que las cosas solamente valgan por lo que sirven o producen es un avance importante. La felicidad, al menos mi experiencia as me lo indica, se consigue tambin aprendiendo cosas novedosas de cmo es nuestro mundo, aunque no busquemos aplicaciones concretas para estos conocimientos. En pocas palabras, la bsqueda del conocimiento en si mismo produce felicidad, yo creo que esto se debe a que se involucra algo muy excelso del ser humano, aquello que lo hace ser imagen de Dios: su inteligencia. ( ltima modificacin: 12 de octubre de 2001) --- La fsica cuntica casi sin ecuaciones --Articulos relacionados:\nHidroesttica, hidrodinmica, termodinmica\nConceptos fundamentales de Fluidos. Hidrosttica. Hidrodinmica. Termodinmica.\nEstudio terico de la deriva en campos no homogneos de partculas cargadas con momentos multipolares y su aplicacin a la fisica del plasma\nEn el presente trabajo se desarrolla una teora general para el movimiento de las partculas cargadas en campos elctricos y magnticos no homogneos, considerando las co...\nIntroduccin a la superconductividad elctrica. Trabajando en un laboratorio de superconductividad. Fabricacin por medio de reacciones en estado slido de cermicas supe...\nArmnicos impares, cargas no lineales y simetras: estudio de un caso prctico\nSe analiza el principio de funcionamiento de un dimmer conectado a una lmpara como ejemplo de carga no lineal. 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