La palabra cuántico, vinculada con la física, se asocia al vocablo cuantos. Este, del latín quantum, representa a una cantidad de energía ínfima, indivisible. Específicamente, el término cuántico (que es un adjetivo) puede aludir tanto a una rama de la física como a un área de la computación (computación cuántica).
Si bien es una construcción teórica propia de las ciencias denominadas duras, no deja de tener un importante trasfondo filosófico. Muchos de los interrogantes que desde ella se plantean nos ayudan a reflexionar respecto de qué ocurre en aquellos espacios de la realidad que no observamos constantemente.
Índice de temas
Ideas y conceptos esenciales.
Para poder aproximarnos a una comprensión más cabal de los alcances del concepto, exploremos algunas cuestiones vinculadas a él.
En primer lugar, el término de donde surge: cuanto. También denominado cuantió o quantum, es empleado para indicar la menor cantidad de energía que puede ser transmitida en una longitud de onda. En este marco, consideremos la radiación electromagnética: cuando se habla de que algo recibe radiación, lo que estamos queriendo decir es que esta radiación es emitida a través de pequeñas cantidades de energía. Esas unidades de energía son los cuantos.
Esta idea fue propuesta por Max Planck (1858-1947), un físico de Alemania. Planck es considerado el padre de la teoría cuántica.
A principios del siglo XX, y ya con un doctorado en el que trabajó sobre el segundo principio de la termodinámica (principio de entropía), el físico logró determinar que la energía que se irradia no lo hace de manera continua y constante, en forma de ondas, como se consideraba hasta ese momento. Estableció que la radiación se hacía en pequeñas unidades, separadas, a las que denominó cuantos. Esto, sin embargo, no significa que la radiación en ondas no existiera, sino que no era la única manera.
Los descubrimientos de este autor, así como la propuesta sobre la emisión de energía mediante pequeñas partículas, son uno de los principales aportes a la física. No es sino hasta la segunda década del siglo XX que los escritos sobre teoría cuántica continuaron perfeccionándose.
Física cuántica.
La física cuántica es el estudio científico de la naturaleza en un plano microscópico, subatómico. Es decir, aquí no solo se consideran los átomos (partículas indivisibles), sino que también se estudian los protones (partículas subatómicas con carga positiva) y los neutrones (partícula subatómica compuesta de quarks que suman 0: de ahí que se diga que el neutrón tiene carga neutra).
Toda nuestra forma de concebir el mundo no solo se pone en cuestionamiento gracias a la física cuántica, sino que resulta hasta imposible al interior de esta disciplina. Son necesarias nuevas maneras de entender el mundo, los objetos y nuestra percepción de la realidad.
Esta disciplina es también conocida como mecánica cuántica. Más allá de la denominación, es importante tener en cuenta que supone un nuevo paradigma científico, diferente de la física clásica (y, por ende, de la mecánica clásica).
Veamos, a continuación, algunas características.
Dualidad onda-corpúsculo.
Uno de los aspectos más interesantes de su estudio, y por ello también la razón de que sea muy compleja, es que sus leyes no responden a las leyes postuladas por la física clásica.
Un ejemplo tradicional indica que, desde esta postura, las partículas son ondas y las ondas, a su vez, son partículas. Este fenómeno se denomina dualidad onda-corpúsculo: una forma de considerarlo es pensar que las partículas son medibles y posibles de ser agarradas. Por otra parte, no es posible que una onda sea agarrada,y además tiene la capacidad de poder atravesar elementos.
Hasta principios del siglo XX, la luz era considerada una onda y los electrones, partículas. Sin embargo, gracias a los aportes de Planck, y posteriormente de Albert Einstein, se comprobó que la luz no era ni onda ni partícula, sino ambas cosas en simultáneo.
Ocurrió algo semejante con los electrones: Louis-Victor De Broglie, un físico francés, hipotetizó que si la luz podía no ser solo una onda, los electrones podían no ser solo partículas. George Thomson, un físico británico hijo del reconocido J.J. Thomson (quien propuso el modelo atómico del budín de pasas), logró comprobar poco después que los electrones sí tenían un comportamiento ondulatorio.
Principio de incertidumbre de Heisenberg.
Otra propuesta de la física cuántica es que es imposible conocer con precisión diferentes magnitudes de un elemento o fenómeno. Es posible calcular la posición exacta e infinita en que se encuentra una partícula pero es imposible (infinitamente, también) conocer cómo se mueve.
Esta incertidumbre, bautizada con el nombre de su descubridor, Werner Heinsenberg (1901-1976), fue señalada por él como algo inherente al universo subatómico. No es, por ende, algo que se solucionaría mejorando los instrumentos empleados en la investigación.
Esto se vincula con que, en el mundo atómico y subatómico, toda interacción que se realice con estas partículas tan pequeñas impacta profundamente en ellas. Si se desea ver cómo se ubica un electrón, por detallar una posibilidad, hay que aplicarle luz.
Esta luz, a escalas tan microscópicas, posee una potencia abismalmente superior a, por ejemplo, iluminar un objeto en una mesa de luz. La radiación de luz impacta directamente sobre su energía, por lo que cambiaría su posición.
De este modo, su proposición puede sintetizarse en que es posible conocer ambos factores (velocidad y posición) en simultáneo, pero esto es meramente estimativo. Mientras más precisión tengamos sobre su movimiento, menos sabremos sobre su velocidad, y viceversa.
Esto habla de cómo es imposible observar un fenómeno sin que lo modifiquemos o alteremos. Podemos compararlo con una situación en que se mide la presión de la rueda de un auto: para hacerlo, hay que eliminar aire de ella. Heisenberg ganó, en 1932, un Nobel por haber creado la mecánica cuántica.
La probabilidad.
Un tercer rasgo de la física cuántica es probabilística: existen muchas posibilidades para la manifestación de un fenómeno.
Esto es contrario a la física clásica, que es determinista. ¿Qué significa esto? Que es altamente probable que se pueda predecir lo que ocurrirá en un fenómeno o sistema cerrado a futuro, ya que no interviene ningún otro factor externo. En la física cuántica, sin embargo, la probabilidad de opciones es elevada, y cualquiera de ellas puede tener lugar.
El experimento de Schrödinger y la mecánica cuántica.
Uno de los fenómenos de la física cuántica más populares en la cultura es el experimento, o la paradoja, del gato de Schrödinger. Erwin Schrödinger (1887-1961), físico austríaco, mantenía conversaciones mediante cartas con Albert Einstein, con quien debatía acerca de las preguntas e interrogantes que le competían a la física cuántica.
De este modo, ideó un experimento imaginario. En una caja cerrada, que tiene un gato adentro, hay un frasco con veneno y un aparato con un elemento radioactivo cuya posibilidad de activarse es del 50 %. Si eso ocurre, el veneno se libera, intoxica al gato y él pierde la vida.
La única forma de saber qué ocurre allí dentro es abriendo la caja, lo cual aumenta las posibilidades de que el gato fallezca. Así, hasta tanto el recipiente no se abra, está vivo y muerto en simultáneo. Dicho de otra manera, hasta tanto el gato no es observado por alguien, no puede hablarse de que exista efectivamente.
Esto grafica, además, lo que la dualidad onda-corpúsculo propone, cuando habla de algo (la luz) que puede ser dos cosas diferentes en simultáneo (onda y partícula, por ejemplo).
Citar este artículo
Fernández, A. M. (30 de septiembre de 2022). Definición de cuántico. Historia, autores y conceptos. Definicion.com. https://definicion.com/cuantico/
