La Cuantica

Cuántica sin fórmulas

Aviso: Esta serie, aunque trata de ser “antes simplista que incomprensible”, como todas las de El Tamiz, es avanzada. Requiere un grado de abstracción bastante grande, tiempo y esfuerzo, y es posible que te parezca un ladrillo o no entiendas nada. Recomendamos tomarla sólo en pequeñas dosis y hacerlo en orden — cada artículo supone que se han entendido los anteriores.

Cuántica sin fórmulas trata de explicar los conceptos básicos (y algunos no tan básicos) de la Mecánica Cuántica: el principio de indeterminación, la dualidad onda-corpúsculo, los estados cuánticos, la naturaleza probabilística de los sucesos, etc. Intentamos hacerlo de manera accesible y sin utilizar fórmulas matemáticas.

Esta serie está activa: es posible que la información que buscas aún no se haya publicado y tengas que esperar.

Los artículos de la serie, por orden de publicación:

*Preludio

*La hipótesis de Planck

*El efecto fotoeléctrico

*El átomo de Bohr

*La hipótesis de de Broglie

*La dualidad onda-corpúsculo

*El principio de incertidumbre de Heisenberg (tres partes)

*La ecuación de onda de Schrödinger (tres partes)

*El pozo de potencial infinito

*El pozo de potencial finito

*El efecto túnel

*Estados cuánticos

*Estados y valores propios

*Superposiciones cuánticas

Cuántica sin fórmulas - Preludio

Empezamos hoy una nueva serie en El Tamiz en la que vamos a zambullirnos en el mundo fascinante de la física cuántica. De manera similar a la serie de Relatividad sin fórmulas, vamos a tratar de hacerlo manteniendo las matemáticas al margen en la medida de lo posible - no porque haya nada de malo en ellas, sino porque en muchas ocasiones los libros de texto recurren a las fórmulas como sustitución de las explicaciones, y nosotros estamos aquí para compensar eso. De ahí el nombre de Cuántica sin fórmulas.

Antes de meternos en faena quiero dedicar esta entrada a establecer unas bases que (espero) te ayuden a asimilar más fácilmente los conceptos de los siguientes artículos. La razón es que, más incluso que en el caso de la relatividad, la cuántica es contraria a nuestra intuición, y para poder empezar a entenderla es necesario ser consciente de ciertos prejuicios e ideas preconcebidas que todos (y me incluyo) tenemos.

De modo que, en cierto modo, vas a recibir un pequeño sermón. ¿Preparado?

Sí, estoy seguro de que quieres recorrer los vericuetos de la cuántica ahora mismo, pero créeme - es muy probable que, si empezamos ahora mismo, no te creyeras nada de lo que voy a contarte, porque muchas de las cosas de las que vamos a hablar son totalmente contrarias a la intuición. De ahí la necesidad de estos párrafos: tengo que prevenirte contra esa intuición y contra el “sentido común”, que son tus peores enemigos al leer esta serie.

El DRAE da las siguientes dos definiciones de “intuición” relevantes a lo que nos ocupa:

• Facultad de comprender las cosas instantáneamente, sin necesidad de razonamiento.

• Percepción íntima e instantánea de una idea o una verdad que aparece como evidente a quien la tiene.

Esta intuición es una herramienta muy útil: es una manera de entender cosas y adaptarse al medio que nos rodea rápidamente, sin necesidad de pensar cuidadosamente sobre las cosas, cuando ese medio y esas cosas son similares a los que entrenaron la intuición que trata de comprenderlos. La manera más fácil de entender lo que quiero decir es poner un ejemplo (sobre todo, uno en el que puedas ver las dos caras de la moneda):

Cuando se explica a muchos escolares que, si te encuentras en el vacío del espacio interestelar, lejos de cualquier cuerpo, y lanzas una pelota hacia delante a 10 km/h, esa pelota seguirá moviéndose para siempre a esa velocidad sin que nadie le dé energía, la mayor parte no se lo creen al principio. Pero, si dejas de empujar un cuerpo, ¿no debería frenar hasta pararse?, dicen.

¿Por qué piensan esto? Porque se lo dice su intuición, que se ha desarrollado en un medio en el que casi todos los cuerpos sufren rozamiento y se paran, salvo que sigas empujándolos. Suelen tardar algún tiempo (en general, no mucho, porque hay algunas situaciones similares en su entorno, como un patinador en el hielo) en desterrar las conclusiones de su intuición y aceptar las de la lógica, pero normalmente lo consiguen.

Lo mismo sucedería si explicases a un hombre primitivo que la Tierra es una esfera que gira alrededor del Sol - para él, sería una idea tan fantástica y absurda que ni siquiera se la tomaría en serio. La rechazaría sin pararse a razonar sobre ella: la rechazaría su intuición.

Sin embargo, el concepto de que un cuerpo sólo se frena si alguien ejerce una fuerza sobre él, o de que la Tierra no es plana, no son enormemente anti-intuitivos, sólo ligeramente: los hay peores. El concepto de que, cuanto más rápido te mueves, más lentamente ven los demás que pasa el tiempo para ti… eso sí que va contra la intuición. Por eso mucha gente, cuando lee sobre relatividad, se rebela a aceptar las conclusiones de la lógica, porque van contra su intuición. Lo mismo ocurre con la cuántica.

Todo este repetitivo discurso tiene que ver, por cierto, con un artículo reciente, el de la Paradoja de Monty Hall, de la que escribí precisamente como “entrenamiento” para esta serie: si tienes que elegir entre las conclusiones de la lógica y las de la intuición, elige la lógica y destierra la intuición. Si no lo haces, algo que era una herramienta útil para las situaciones en las que ha sido entrenada se convierte en un obstáculo para entender las situaciones para las que no ha sido entrenada.

Por si te ayuda, la mayor parte de los físicos que sembraron las semillas de la física cuántica se resistieron a aceptar las conclusiones que se obtenían de sus propios descubrimientos. Sin embargo, fíjate en lo que Born dijo de Max Planck, uno de los reticentes padres de la cuántica:

“Era por naturaleza y por la tradición de su familia conservador, reticente ante las novedades

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