Fundamentos de la Física Cuántica: Dualidad, Incertidumbre y Realidad

La Física Cuántica: Un Universo de Posibilidades

El mundo atómico empezó a revelar características sorprendentes y paradójicas desde el punto de vista de la física clásica o newtoniana.

La dualidad onda-partícula

A partir de las investigaciones de Einstein y Planck, se destruye la oposición tradicional entre materia y energía. Tradicionalmente, se consideró que la materia es discontinua y de naturaleza corpuscular; la energía, en cambio, se consideraba continua y de naturaleza ondulatoria. Contrariamente, según la física cuántica, tanto la materia como la energía se comportan como partículas y como ondas.

• Planck: Descubrió que la energía no se emite de manera continua, sino en cuantos, de naturaleza discontinua.
• Einstein: Identificó los cuantos en la luz, a los que llamó fotones.
• De Broglie: Propuso que no solo los fotones, sino también los electrones, se comportan como partículas y como ondas, hecho que experimentos posteriores demostraron.

En consonancia con esta dualidad de la realidad, en la física cuántica se elaboraron dos teorías alternativas pero equivalentes:

• Mecánica matricial de Heisenberg: Explica los procesos físicos como discontinuos de naturaleza corpuscular.
• Mecánica ondulatoria de Schrödinger: Explica los procesos físicos como continuos, por ello destaca el comportamiento ondulatorio de la materia.

Estas teorías generaron la nueva física de la realidad.

Principio de incertidumbre

La mecánica cuántica no puede establecer simultáneamente y con precisión la posición y la velocidad de una partícula, como el electrón. Una de las causas es la inevitable interrelación entre el observador y lo observado, ya que no puede haber observación sin intervención del observador. Toda medición implica una interacción entre el observador y el objeto observado, que altera las condiciones de este último.

La superposición cuántica

Se considera que es el propio observador el que decanta la observación en uno u otro sentido. En la realidad se dan los dos estados superpuestos: la realidad se encuentra indeterminada, pues se halla en todos los estados posibles a la vez, hasta que nuestra observación la obliga a determinarse y adoptar uno u otro de estos estados. Esto se manifiesta en la paradoja conocida como el gato de Schrödinger.