La Física Cuántica es una construcción intelectual muy potente que describe el universo a su nivel más básico, el de los átomos y las partículas fundamentales.
Nació a principios del siglo XX cuando los científicos se dieron cuenta de que la física clásica (como las leyes de Newton) no podía explicar ciertos fenómenos, como la radiación de un cuerpo caliente o cómo se comportan los átomos.
Algunas ideas clave de la Física Cuántica, según el Dr. José Ignacio Latorre:
- La energía y la luz vienen en “paquetes” o “cuantos”. Esto significa que no pueden tener cualquier valor de energía, sino solo valores discretos (cuantizados). La luz está hecha de partículas llamadas fotones, y la energía de cada fotón está relacionada con su longitud de onda. La letra ‘H’ (constante de Planck) representa esta escala fundamental.
- A diferencia de la física clásica, que describe las propiedades directas de un objeto (como su posición o velocidad), la Física Cuántica describe el universo en términos de la información que tenemos sobre él. Esta información está contenida en un objeto matemático llamado “función de onda” o “ket”.
- Cuando queremos medir una propiedad de un sistema cuántico (como la velocidad o la posición), aplicamos un “operador” a esta función de onda. El resultado de esta medida no es un valor exacto y predecible como en la física clásica, sino una probabilidad.
- La Física Cuántica postula que el mundo tiene un elemento de “azar intrínseco”. Esto significa que, en el momento de la medida, el resultado específico que obtenemos es probabilístico, no completamente determinado por las condiciones iniciales. Esto fue un cambio radical frente a la idea clásica del determinismo (que todo está preescrito).
- Existe un Principio de Incertidumbre, que es una consecuencia de los postulados. Nos dice que no podemos conocer simultáneamente, con precisión perfecta, ciertos pares de propiedades de una partícula, como su posición y su velocidad (o momento). Esto se debe a que, al intentar medir una propiedad, inevitablemente perturbamos el sistema y alteramos la otra. Hay una cantidad mínima de perturbación debido a que la energía se transfiere en cuantos (la ‘H’).
- La idea de “superposición” no significa que una partícula esté literalmente en dos lugares a la vez. Significa que nuestra información sobre el sistema está en un estado de duda. La función de onda puede ser una suma de diferentes posibilidades. Cuando realizamos una medición, esta “superposición de información” colapsa a un único resultado. El ejemplo del gato de Schrödinger ilustra la superposición de información sobre el estado del gato (vivo o muerto), no que el gato esté ambas cosas simultáneamente.
- Aunque la Física Cuántica describe el mundo microscópico, no vemos estos efectos extraños en nuestra vida diaria (mundo macroscópico). Esto sucede porque los sistemas cuánticos interactúan con su entorno. Esta interacción con millones de otras partículas hace que las propiedades cuánticas (como la superposición) se “pierdan” o se distribuyan en el entorno. A esto se le llama “decoherencia”. Como resultado, a nuestro nivel, se imponen las leyes del promedio, que son las leyes de la física clásica. Para observar el comportamiento cuántico, a menudo es necesario aislar los sistemas y enfriarlos a temperaturas extremadamente bajas para reducir la interacción con el entorno.
En esencia, la Física Cuántica cambió nuestra forma de entender la realidad fundamental, pasando de un modelo determinista de posiciones y velocidades a uno basado en la información, la probabilidad y el azar intrínseco, donde ciertas propiedades están intrínsecamente ligadas y el acto de observar impacta al sistema.