¿Qué es la física cuántica?

Voy a intentar describir brevemente en que consiste la física cuántica, una de las ramas más alucinantes de la física. ¿Qué es exactamente? ¿Para qué sirve? ¿Quiénes investigan en física cuántica? Vamos a descubrir algunas cosas interesantes.

¿Qué es la física cuántica?

La física, o mecánica cuántica, estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de ésta son tan pequeñas que empiezan a notarse extraños efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud la posición de una partícula o simultáneamente su posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula.

Los principios básicos de la física cuántica son fundamentalmente dos. El primero es que las partículas intercambian energía en múltiplos enteros de una cantidad mínima posible, es el llamado quantum de energía. El segundo es que la posición teórica de las partículas está dada por una función probabilística, es decir que no es una certeza sino más bien una posibilidad.

La mecánica cuántica surgió en la primera mitad del siglo XX en respuesta a algunos problemas que no podían ser resueltos por los principios de la física clásica, que comenzaba a perder credibilidad. No es casual que la mecánica cuántica se haya desarrollado de forma más o menos contemporánea (pero paralela) a la teoría de la relatividad, que también enfrenta algunos de los principios fundamentales de la física clásica.

Hasta el siglo XX se creía que la energía era emitida, propagada y absorbida de forma continua e infinita y fue Max Planck quien por primera vez planteó que la energía radiada de un cuerpo negro no era continua sino discreta. Es decir que la energía se propaga y absorbe en cantidades mínimas, o cuantos, de allí el nombre de quantum.

Este descubrimiento se dio de forma conjunta a uno de los hallazgos más importantes de las ciencias físicas: la dualidad onda-partícula, que demostró que la luz y la materia pueden poseer propiedades de partícula tanto como propiedades ondulatorias.

Los avances de la teoría cuántica permitieron aplicaciones en distintos ámbitos como la electrónica (transistores, microprocesadores y componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano. En medicina la teoría cuántica es utilizada en campos tan diversos como la cirugía láser, o la exploración radiológica.

A modo de ejemplo y a la vez un dato curioso: según el segundo principio de la mecánica cuántica es posible que, por ejemplo, al patear una pelota la elevemos hasta la estratósfera o más allá. ¿Por qué? Porque básicamente, por muy pequeña que sea, existe una posibilidad de que suceda, porque la posición de la materia está dada por una simple probabilidad.

También se puede aplicar a los humanos y afirmar que no somos nada más que un resultado de entre infinitas probabilidades. La física contemporánea se funda básicamente en dos teorías principales, la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica, aunque ambas teorías parecen contradecirse mutuamente.

Los postulados que definen la teoría de la relatividad de Einstein y la teoría detrás de la física cuántica están incuestionablemente apoyados por rigurosa y repetida evidencia empírica. Sin embargo, ambas se resisten, por el momento, a ser incorporadas dentro de un mismo modelo coherente.

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