Creemos que la realidad debe ser igual en todas partes, desde la partícula más pequeña hasta la más gigantesca estrella… pero ¿y si no fuera así?
¿y si entre las partículas se produjeran fenómenos que de suceder en nuestro mundo cotidiano podrían considerarse como mágicos?
La primera aproximación de la ciencia al mundo de las partículas fue al intentar resolver el enigma del comportamiento de la luz.
La luz está formada por partículas…
Newton nos dejó en su legado experimental, allá por el siglo XVII, una explicación que con el tiempo no satisfaría suficiente; que la luz estaba formada por unos pequeños elementos tangibles denominados corpúsculos. Sin embargo, la luz se empeñaba en no estar de acuerdo con Newton…sí ésta estaba formada por pequeños corpúsculos ¿como es que cuando dos rayos luminosos se cruzaban no se observaba ninguna perturbación cuando estos cuerpecillos chocaban unos con otros?
… no, por ondas…
Para dar respuesta a este interrogante, un científico contemporáneo suyo llamado Christiaan Huygens planteó la posibilidad de que la luz se pudiera descomponer en ondas. Pero esta idea también planteaba duda ya que si estaba formada por ondas y éstas necesitan de un medio para propagarse, ¿que medio utilizaban aquellas que llegaban desde las estrellas atravesando el vacío? ¿existía el éter?
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| Concepto medieval del cosmos. Las esferas más internas son las esferas terrestres, mientras que las externas están hechas de éter y contienen los cuerpos celestes. (De Fastfission – From Edward Grant, «Celestial Orbs in the Latin Middle Ages», Isis, Vol. 78, No. 2. (Jun., 1987), pp. 152-173. See also: F. A. C. Mantello and A. G. Rigg, «Medieval Latin: An Introduction and Bibliographical Guide», The Catholic University of America Press, p. 365 (on-line text here)., Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=317560) |
… si, si, por ondas, fijo
En 1801, el físico Thomas Young, corroboró la teoría de Huygens mediante el famoso experimento denominado “de la doble rendija”.
El experimento consistía en hacer pasar un rayo de luz por una serie de tres pantallas paralelas. La primera tenía en su mitad una rendija estrecha. La segunda dos rendijas paralelas y estrechas. La tercera era lisa y sin rendijas.
Para comprender cómo Young demostró que la luz se comportaba como una onda primero hay que entender como se comportarían las ondas si pasaran a través de las tres pantallas mencionadas. Para ello imaginemos… ondas de agua.
Al pasar por la primera pantalla éstas la atravesarían si problema y se propagarían hasta la siguiente pantalla. Pero en ésta, al haber dos rendijas unas ondas pasarían por una y otras por la otra. Una vez al otro lado, las ondas propagadas terminarían chocando entre sí. Donde un máximo de onda se encontrara con un mínimo se anularían mutuamente y donde dos máximos se encontraran se produciría un máximo de intensidad. Esto daría lugar a un dibujo sobre la tercera pantalla denominado “patrón de interferencia”. Young obtuvo en su experimento este patrón de interferencia cuando realizó el experimento con un rayo de luz.
Al pasar por la primera pantalla éstas la atravesarían si problema y se propagarían hasta la siguiente pantalla. Pero en ésta, al haber dos rendijas unas ondas pasarían por una y otras por la otra. Una vez al otro lado, las ondas propagadas terminarían chocando entre sí. Donde un máximo de onda se encontrara con un mínimo se anularían mutuamente y donde dos máximos se encontraran se produciría un máximo de intensidad. Esto daría lugar a un dibujo sobre la tercera pantalla denominado “patrón de interferencia”. Young obtuvo en su experimento este patrón de interferencia cuando realizó el experimento con un rayo de luz.
Al pasar por ambas rendijas se producen interferencias en las ondas
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Patrón de interferencia en la última pantalla
… por partículas, seguro…
A pesar de todo, aun se seguía sin comprender cómo se propagaban las ondas en el vacío, después de que científicos como Miechelson y Morley descubrieran que el éter no existía, ¡que contrariedad!
Pero existía otra cuestión que preocupaba a la comunidad científica; el denominado efecto fotoeléctrico, es decir, cómo era posible que se produjera electricidad cuando la luz incidía sobre una placa de metal.
En 1905, Albert Einstein expuso en un artículo que la luz interacciona con el metal porque ésta estaba formada por partículas (de nuevo) o paquetes de energía llamados cuantos (más tarde denominados fotones). Cuanto mayor era la frecuencia de la luz mayor la cantidad de electrones que eran expulsados del metal. En 1924, Einstein ganó el premio Nobel de física por su teoría del efecto fotoeléctrico. Más tarde fue demostraba mediante experimentos.
…¿en qué quedamos entonces… ondas o partículas?
Si como predijo Einstein, la luz estaba formada por unas partículas denominadas fotones, ¿como se había obtenido en el experimento de la doble rendija un patrón de interferencia igual al que producen las ondas?
Se llegó a pensar que, tal vez, era porque al haber una gran cantidad de fotones en dicho experimento, chocaban unos con otros, igual que las moléculas del agua al desplazarse conjuntamente. Por lo que, para salir de dudas, los científicos decidieron repetirlo, pero debilitando la intensidad de la luz, llegando a disparar los fotones ¡UNO A UNO! Es decir, se disparó un fotón -que ya sabemos que es una partícula- sobre las dos rendijas… y… ¿qué pasó?…
SE VOLVIÓ A REPRODUCIR EL PATRÓN DE INTERFERENCIA, ¿cómo?
Cada fotón era lanzado como partícula, pero al llegar hasta las rendijas se comportaba como una onda y las atravesaba al mismo tiempo, después interfería consigo misma, como lo harían las ondas de agua tras pasar por ambas aberturas, para volver a transformarse en una partícula y finalmente impactar contra la última pantalla dejando un puntito, que en un principio podría parecer situado al azar si no fuera porque al ir impactando una tras otra se iba recreando el increíble patrón de interferencia. Era como si cada partícula al chocar contra la pantalla supiera donde situarse para formar parte de una imagen global que formaría con sus compañeras lanzadas anteriormente y con las que serían lanzadas a continuación, es decir, como si los acontecimientos pasados y futuros influyeran en cada partícula.
“No sólo parece que cada partícula atraviesa ambos orificios a la vez e interfiere consigo misma, sino que de algún modo sabe dónde ubicarse en el motivo global para generar esta imagen, como si cada partícula fuera influida por eventos tanto pasados como futuros”
John Gribbin ( The Little Book of Science)
El resultado final del experimento demostró que la luz se comporta como onda y como partícula al mismo tiempo.
Pero… hemos visto pasar a un fotón por dos lugares al mismo tiempo…
¿Cómo puede suceder esto? ¿son paranormales los fotones?
No solo los fotones. En 1924, De Broglie sospecha que las partículas que se encuentran en el átomo podían también comportarse como ondas, tres años después se consiguió experimentar con un haz de electrones observándose resultados similares a los de la doble rendija. Más recientemente el físico Antón Zeilinger consiguió repetir el experimento con moléculas de gran tamaño y hoy en día se está tratando realizar con virus y otros organismos más complejos:
A la extraordinaria capacidad que poseen los elementos microscópicos de poder encontrarse en dos lugares al mismo tiempo la denomina los físicos superposición cuántica
¿Cuál es el tamaño límite para que un objeto se encuentre en superposición cuántica?
Aunque hay varias teorías al respecto parece ser que los científicos aún no se han puesto de acuerdo.
Continuamente aparecen noticias sobre nuevos experimentos con elementos cada vez más grandes. Puedes echarle un vistazo a este artículo:
¿Que significa este descubrimiento?
Que la realidad está formada por microscópicos elementos que se comportan de forma “paranormal” porque tan pronto son materia sólida, como las partículas, tan pronto son una simple perturbación como las ondas.
Que la realidad está formada por elementos que pueden estar en varios lugares al mismo tiempo… ¿cómo? Pues situándose en todos los sitios a la vez, en una especie de nebulosa donde todo es posible.
Que la realidad está formada por elementos que están influidos por acontecimientos del pasado y del futuro.
Todo esto sucede a nuestro alrededor, pero al no poder verlo no somos conscientes, sin embargo, esta “mágica” realidad nos afecta constantemente de una forma que ni siquiera imaginamos… ¿y si pudiéramos influir en la realidad? Aunque sea de forma inconsciente e involuntaria, algunos científicos cuánticos ha teorizado con esta posibilidad.
Si queréis saber cómo os recomiendo que leáis a continuación la entrada
Referencia:
«El pequeño libro de la ciencia» John Gribbin
Dioses de la Realidad 