La Revolución de la Física Moderna: De Einstein al Universo Cuántico
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La Cosmovisión Actual: Un Universo Relativo y Cuántico
La Teoría de la Relatividad de Einstein
En 1905, Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad especial, afirmando que no existe un espacio y un tiempo absolutos e independientes del sujeto que los experimenta. Espacio y tiempo son medidas que obtiene un observador y que dependen de otras variables, como la velocidad. Por ejemplo, el tiempo transcurre de distinta manera para dos observadores que viajan a distinta velocidad. Hay que considerar que existe una interdependencia entre la dimensión temporal y la espacial, pues los cambios en una de ellas afectan inevitablemente a la otra. Espacio y tiempo forman un continuo cuatridimensional.
Uno de los principios que sustenta la relatividad es que nada puede ir más rápido que la luz. Posteriormente, Einstein introdujo la idea de campo gravitatorio, según la cual, la materia deforma la geometría del espacio que la rodea. Si el espacio en el que se mueve un planeta está curvado por un objeto masivo (como una estrella), el planeta acabará trazando una órbita a su alrededor. De esta manera, la teoría de la relatividad general explicaba los movimientos orbitales de los planetas.
La Expansión del Universo
Fue Edwin Hubble quien le demostró a Einstein y al resto de científicos que el universo se está expandiendo. Descubrió que la Vía Láctea no es la única galaxia del universo y se percató de que las galaxias más alejadas de nuestro sistema se alejan también más deprisa. Estos descubrimientos obligaban a los científicos a replantearse cuestiones como las dimensiones del universo y su supuesto carácter estático.
La Revolución Cuántica: Materia, Energía e Incertidumbre
A partir de las investigaciones de Einstein y Max Planck, se destruye la oposición tradicional entre materia y energía. Planck descubrió que la energía no se emite de forma continua, sino en forma de "paquetes" de naturaleza discontinua, llamados cuantos. Después, Einstein identificó los cuantos de luz y los llamó fotones. Experimentos posteriores demostraron que todas las partículas materiales presentan un comportamiento dual, actuando a veces como partículas y a veces como ondas, lo que se conoce como dualidad onda-partícula.
En el seno de la física cuántica se elaboraron dos teorías alternativas pero equivalentes:
- Mecánica matricial
- Mecánica ondulatoria
Estas teorías estaban basadas en el principio de incertidumbre. La mecánica cuántica no puede establecer simultáneamente y con precisión la posición y la velocidad de un electrón. Toda medición implica una interacción entre el observador y el objeto observado que altera las condiciones de este último. Para conocer su precisa posición, debemos iluminarlo con un fotón de luz, que al chocar con él modificará de manera imprevisible su velocidad.