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¿Qué distingue a la física cuántica de la física clásica o newtoniana de una forma fundamental? Esta

pregunta que parece sacada de un examen de bachillerato, no tiene una respuesta tan evidente como

pudiese parecer !e hecho, so" de la opini#n de que la ma"oría de las respuestas estándar, siendo

correctas, no expresan adecuadamente lo básico, el germen del conflicto Esto hace que muchos se

aproximen a la física cuántica más como a un libro recetario, que como a un todo bien hilvanado

$eremos las tres respuestas típicas " después iremos a por el nudo gordiano

%a primera respuesta que se suele dar es la que da nombre a la teoría, a saber, la existencia de

cuantos de energía, la cuantización %a energía &" más cosas, pero de'émoslo aquí(, a diferencia de

la física clásica, no es continua, sino que va en paquetes de tama)o determinado, llamados cuantos

¿Es esto realmente una diferencia?¿*ealmente supone por sí misma un problema para la física

clásica? ¿+caso la materia no está cuantiada en forma de átomos &por poner un límite del siglo

-.-( o en partículas en general? ¿/o consideraron 0oltmann, 1axwell " 2ibbs que la naturalea

estaba compuesta por átomos " de esta hip#tesis dedu'eron ni mas ni menos que las le"es de la

termodinámica macrosc#pica?¿+caso durante mucho tiempo no se consider# que la lu tenía

naturalea corpuscular, empeando por 2assendi " siguiendo por el propio /ewton? El hecho de

que la naturalea sea discreta, por sí mismo, pues, no es una ruptura con la física clásica 3ara

3lanc4, su 5acto de desesperaci#n6 no consisti# en introducir la cuantiaci#n de la energía, sino el

recurrir a la estadística

%a segunda respuesta que se suele esgrimir es la dualidad onda corp7sculo 8bviamente la idea de

que un cuerpo tenga una onda asociada es novedosa " no puede decirse que exista en física clásica

3ero tampoco supone un problema ma"or para una concepci#n newtoniana del mundo !e hecho

desde que /ewton publicase su Opticks en 9:;< hasta los experimentos de %éon =oucoult en 9>;,

la lu era un corp7sculo o una onda seg7n conviniese " seg7n a quien preguntases Esto es, desde unpunto de vista pragmático, una situaci#n análoga a la que plantea la hip#tesis de de 0roglie

@n tercer argumento es el principio de incertidumbre Estamos ante una situaci#n parecida a la de

la dualidad ondaAcorp7sculo El principio de Beisenberg, al igual que la hip#tesis de de 0roglie,

eleva ontol#gicamente lo que es algo que "a se mane'a en la práctica en física clásica %o que en

física newtoniana es te#ricamente alcanable ahora no se puede alcanarC establece un límite

fundamental en la precisi#n con la que podemos conocer los valores de pares de variables

incompatibles 3ara una física acostumbrada a mane'arse con incertidumbres en la medida, esto

tampoco supone una ruptura tan radical Es a los fil#sofos a los que encanta la posibilidad de

escapar al determinismo mecanicista

Diendo estas tres respuestas, cuantiaci#n, dualidad e incertidumbre, como decíamos al comieno,

fen#menos que la teoría clásica no puede acomodar fácilmente " por lo tanto serían respuestas

correctas a nuestra pregunta de inicio, sin embargo, no supondrían ma"or problema para un físico

experimental, por e'emplo Estos tres aspectos, como venimos apuntando, tienen relevancia desde el

punto de vista de las implicaciones filos#ficas, ontol#gicas si se quiere, puramente te#ricas

uriosamente, la distinci#n fundamental de la mecánica cuántica, lo que la separa de la física

clásica, estriba en una característica matemática Don las propiedades que cumplen las soluciones de

las ecuaciones básicas que describen los sistemas físicos ob'eto de estudio las que diferencian a lafísica cuántica de la clásica Esto no sería más que un artificio matemático si las predicciones no

cuadrasen tan estupendamente bien con los experimentos 8tra cosa es su interpretaci#n $amos a

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verlo

Empecemos con una situaci#n clásica .magina un cubo agua con un agu'erito en el fondo El estado

del sistema viene determinado en un momento dado por la cantidad de agua que queda 3odemos

expresar la altura del agua que queda en funci#n del tiempo como una determinada funci#n

matemática F que adquiere un valor determinado para la altura del agua en un tiempo dado

/uestro sistema es tal que s#lo determinadas funciones F que puedan hallarse como soluciones de

las ecuaciones diferenciales que planteemos tienen sentido físico +demás nuestra funci#n soluci#n

es 7nica " biunívoca, a un tiempo t  le corresponde una altura de agua h " viceversa

En física cuántica la ecuaci#n diferencial que planteamos para describir, por e'emplo, el

comportamiento de un electr#n alrededor del n7cleo at#mico tiene un nombre, ecuación de

Schrödinger Esta es una ecuaci#n diferencial lineal ", por tanto, matemáticamente, cualquier

solución que tenga puede ser expresable como combinación lineal de otras dos  &de hecho,

infinitas( funciones Esto es, a diferencia del mundo clásico donde tenemos una F bien definida,

con valores de las variables conocibles a priori &antes de medir(, en física cuántica tenemos unasoluci#n que es una combinaci#n de funciones que representan estados, " los valores de las

variables s#lo serán conocidos cuando midamos, es decir, a posteriori, " de cual será ese valor s#lo

podemos tener una idea de la probabilidad de cada uno de los valores posibles Este es el principio

de superposición cuántico " es la verdadera madre de buena parte de las rareas de la física

cuántica

El propio DchrGdinger " +lbert Einstein, por e'emplo, fueron mu" conscientes de que el principio de

superposici#n era el quid de la cuesti#n " que encerraba 5cosas absurdas6 En las pr#ximas entregas

de esta miniserie analiaremos las dos quiás más importantesC la incompletitud &la llamamos así,

por seguir el planteamiento de Einstein, aunque veremos que la incompletitud es el menor de sus

problemas( " el llamado problema de la medida

Física Cuántica: El Problema de la edición

 Mi carro se rompió el otro día. Así pues lo llevé al taller. El tipo de allí me dijo que él es un mecánico cuántico.

 Le pregunté si podía arreglar mi carro o no.

 El encogió de homros ! dijo"

#$o sé. %rimero tengo que mirarlo.#

Este esotérico chiste del físico Dtephen Baw4ing se refiere por supuesto a la notoria parado'a física

conocida como Problema de la Medida %a teoría cuántica &la cual nunca ha hecho una predicci#n

err#nea( plantea que antes que un observador HmireH o mida algo, el mundo físico solo existe como

una superposición de todos sus posibles estados simultáneamente &lo cual conduce a otras famosasparado'as como la del 2ato de DchrGdinger donde el gato puede estar vivo " muerto al mismo

tiempo( Esta superposici#n de estados se describe matemáticamente con una &unción de Onda que

http://uk.youtube.com/watch?v=t_Im9OgMVrshttp://en.wikipedia.org/wiki/Measurement_problemhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gato_de_Schr%C3%B6dingerhttp://4.bp.blogspot.com/_tL8ylDahmzs/SL2hjChwPdI/AAAAAAAAACQ/uwpeowth3jA/s1600-h/LHC.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/Measurement_problemhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gato_de_Schr%C3%B6dingerhttp://uk.youtube.com/watch?v=t_Im9OgMVrs

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representa la amplitud de una onda de probabilidades Dolo después que se HmiraH al mundo es que

aparecen las partículas reales &llamadas quanta o cuánticas( %os físicos tampoco están seguros qué

significa HmirarH

¿Qué es lo que realmente significa hacer una medici#n cuántica? iertamente sabemos como hacer

mediciones pero lo que no sabemos es qué aspectos de la medici#n son necesarios para producir laexistencia del mundo físico Qué es lo que hace falta para convertir las probabilidades cuánticas en

hechos reales, es una pregunta abierta en la física

%a física cuántica no nos dice qué e'iste sino solamente qué se medirá +un más, la teoría dice que

no es posible medirlo todo, así que tenemos que escoger &seg7n el 3rincipio de .ncertidumbre de

Beisenberg( qué magnitudes observables vamos a medir Dolo después de escoger qué medir, la

teoría nos da predicciones definidas de la probabilidad de observar valores específicos de la

magnitud escogida

Entonces cuando los físicos utilian un instrumento para medir una magnitud observable, la

/aturalea produce un resultado real a partir de todos los posibles resultados permitidos por la

teoríaI a lo cual se le llama colapso de la (unción de onda El instrumento puede ser tan sencillo

como una célula de la retina del o'o, o tan comple'o como el detector de partículas +J%+D del

)ran *olisionador de +adrones &%B o Large +adron *ollider en inglés( del E*/ &mostrado en

la foto( 3ero si el mundo cuántico es solo un mundo de posibilidades, uno se pregunta de d#nde

salen tales instrumentos de medici#n reales ¿#mo " cuándo en un mundo puramente cuántico

apareci# el primer HinstrumentoH que fue capa de producir la realidad que conocemos a partir de

tantas posibilidades? Esta es una parado'a que recuerda el problema del huevo " la gallina para lacual los físicos no tienen una buena respuesta

+lgunos físicos creen que para poder resolver l#gicamente estas parado'as ha" que considerar la

teoría de los Muchos Mundos o ,niversos %aralelos que plantea que cuando la funci#n de onda

colapsa debido a una medici#n " solo una de sus posibilidades se materialia en nuestro universo

observable, lo que ocurre es que cada otra posibilidad no materialiada se realia en alg7n otro

universo paralelo Din embargo muchos físicos ho" en día consideran que en realidad este problema

está intrínsecamente relacionado con ese otro problema fundamental de la filosofía conocido como

Problema de la Conciencia " que no será posible tener una respuesta adecuada a estas preguntashasta que se considere la naturalea cuántica de la concienciaI "a que medición es sin#nimo de

oservación, " precisamente eso que llamamos HconcienciaH es el oservador (inal que colapsa la

funci#n de onda al observar la realidad física .ncluso algunos físicos como Eugene Kigner, premio

/obel de =ísica en 9LMN, han llegado a plantear que la conciencia es condición necesaria para la

existencia de la realidad física .dea que ha sido extrapolada por otros físicos quienes consideran

que, como lo ha expresado el profesor 1ichio Oa4u, eventualmente se necesitaría una cadena

infinita de observadores, cada uno observando al otro, " como Kigner implica, esta cadena de

observadores sería como una onciencia #smica o !ios

Ba" físicos que comparan la física cuántica a un enorme edificio donde los físicos, como laboriosos

obreros, van completando piso por piso mientras que la base se mantiene soportada por un precario

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberghttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Wave_function_collapsehttp://temasmetafisicos.blogspot.com/2008/09/universos-paralelos.htmlhttp://temasmetafisicos.blogspot.com/2008/09/universos-paralelos.htmlhttp://temasmetafisicos.blogspot.com/2008/09/enigma-cuntico.htmlhttp://plato.stanford.edu/entries/qt-consciousness/http://www.informationphilosopher.com/solutions/scientists/wigner/http://bigthink.com/blogs/dr-kakus-universehttp://bigthink.com/blogs/dr-kakus-universehttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberghttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Wave_function_collapsehttp://temasmetafisicos.blogspot.com/2008/09/universos-paralelos.htmlhttp://temasmetafisicos.blogspot.com/2008/09/enigma-cuntico.htmlhttp://plato.stanford.edu/entries/qt-consciousness/http://www.informationphilosopher.com/solutions/scientists/wigner/http://bigthink.com/blogs/dr-kakus-universe

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andamio que nadie quiere examinar de cerca por temor a que toda la estructura colapse

 +emos domesticado la mecánica cuántica. +emos ense-ado al gato de chrodinger a maullar. /

ahora la vida cotidiana nos resulta tan misteriosa como los átomos siempre han sido.

En fin, que el problema de la medici#n cuántica no es un chiste