{"id":33020,"date":"2016-01-21T13:12:14","date_gmt":"2016-01-21T12:12:14","guid":{"rendered":"http:\/\/www.nebrija.com\/medios\/actualidadnebrija\/?p=33020"},"modified":"2016-01-21T17:38:28","modified_gmt":"2016-01-21T16:38:28","slug":"las-bases-de-la-fisica-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.nebrija.com\/medios\/actualidadnebrija\/2016\/01\/21\/las-bases-de-la-fisica-cuantica\/","title":{"rendered":"Las bases de la f\u00edsica cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

Rafael Barea, profesor del Departamento de Ingenier\u00eda Industrial de la Universidad Nebrija, hace un recorrido por los acontecimientos que sentaron las bases de la f\u00edsica cu\u00e1ntica. A lo largo de los cuatro art\u00edculos que ha escrito podremos descubrir cu\u00e1les fueron las claves del comienzo de esta ciencia.<\/strong><\/em><\/p>\n

1. Un poco de historia<\/strong><\/p>\n

Ha pasado un siglo desde los acontecimientos que establecieron\u00a0los principios que dieron lugar al inicio de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, esa parte de la f\u00edsica menos intuitiva por alejarse de nuestra experiencia diaria y que, por ende, es m\u00e1s dif\u00edcil de entender.<\/p>\n

A veces no somos conscientes de que en una sesi\u00f3n de clase se explican conceptos y conocimiento que han llevado a innumerables cient\u00edficos a\u00f1os de desarrollo y discusi\u00f3n. Tras cada \u201cf\u00f3rmula\u201d ha habido un elenco de investigadores que han antecedido al desarrollo, otros que la han desarrollado y otros muchos que han experimentado y comprobado cada uno de los resultados… La ciencia es una labor de equipo. Lamentablemente, en muchas ocasiones se dan explicaciones simplistas sobre acontecimientos cient\u00edficos como si hubiese una \u201cciencia de autor\u201d. En este art\u00edculo me gustar\u00eda repasar los acontecimientos que sentaron las bases de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, advirtiendo que faltan innumerables nombres de personas que cotejaron, ensayaron y aportaron su trabajo aunque su nombre se pierda en la historia (no sus aportaciones).<\/p>\n

Finalizaba el siglo XIX cuando parec\u00eda que toda la f\u00edsica estaba ya desarrollada y que durante a\u00f1os se obten\u00edan predicciones que eran confirmadas por experimentos. Galileo (1564-1692) ense\u00f1\u00f3 a idear experimentos y realizar mediciones que se pod\u00edan constatar con leyes matem\u00e1ticas. Con el soporte del formalismo matem\u00e1tico, Newton (1642-1727) desarroll\u00f3 la Ley de la Gravitaci\u00f3n que daba sentido a las medidas que se hab\u00edan estado realizando durante siglos sobre los movimientos de los planetas.<\/p>\n

Maxwell (1831-1879) hab\u00eda unificado dos de las fuerzas que se conoc\u00edan en ese momento, en la llamada Teor\u00eda electromagn\u00e9tica (incluy\u00f3 con una sola formulaci\u00f3n todas las fuerzas el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas). Su formulaci\u00f3n en forma de ecuaciones matem\u00e1ticas para explicar los campos electromagn\u00e9ticos fue capaz de predecir la existencia de ondas invisibles que Hertz (1851-1854) detect\u00f3 en 1888 (casi 10 a\u00f1os despu\u00e9s de la muerte de Maxwell), mientras trabajaba en Berl\u00edn; las conocidas como ondas de radio.<\/p>\n

Poco a poco se fue construyendo la que hoy conocemos como f\u00edsica cl\u00e1sica, donde se sab\u00eda predecir con \u201ccerteza\u201d todo movimiento de cualquier part\u00edcula (entendida como esferas impenetrables), ya que hab\u00eda una correspondencia \u00fanica entre causa y efecto; y conocida la posici\u00f3n de una part\u00edcula se pod\u00eda saber su posici\u00f3n en cualquier instante futuro o pasado. Se conoc\u00edan las leyes de la \u00f3ptica y todo lo conocido estaba sometido a leyes deterministas, donde se pod\u00eda ir desde causa a efecto sin intervenci\u00f3n alguna de azar, todo estaba determinado.<\/p>\n

Pero al comienzo del siglo XX, la f\u00edsica cl\u00e1sica comenz\u00f3 a resquebrajarse y la nueva generaci\u00f3n de f\u00edsicos propuso ideas que violaban el sentido com\u00fan.<\/p>\n

Todo comenz\u00f3 en la rama de la termodin\u00e1mica que, si bien, no se vio afectada por los cambios que se produjeron, fue donde Maxwell en 1859 desarroll\u00f3 la Teor\u00eda cin\u00e9tica de los gases, recurriendo a promedios estad\u00edsticos. Maxwell, que era un atomista convencido (en ese tiempo no todos sus coet\u00e1neos cre\u00edan en la existencia de los \u00e1tomos), entend\u00eda las mol\u00e9culas como esferas macizas que se mov\u00edan en l\u00ednea recta interactuando \u00fanicamente mediante choques que conservaban la energ\u00eda e inicialmente (y aqu\u00ed estuvo la novedad), dado que cualquier sistema ten\u00eda un n\u00famero inmenso de part\u00edculas, supuso que la posici\u00f3n y velocidad de cada mol\u00e9cula era aleatoria dentro del gas.<\/p>\n

Consigui\u00f3 demostrar que lo que llamamos temperatura mide realmente la velocidad cuadr\u00e1tica media microsc\u00f3pica de las mol\u00e9culas que se mueven aleatoriamente. A\u00fan hoy en d\u00eda, m\u00e1s de cien a\u00f1os despu\u00e9s, es dif\u00edcil explicar que lo que llamamos temperatura realmente es una medida de velocidades promedio de las mol\u00e9culas. Uno de los hitos m\u00e1s importantes de Maxwell es que sus predicciones proporcionaban una distribuci\u00f3n de velocidades, esto es un rango de velocidades del que dado el gran n\u00famero de part\u00edculas, solo podemos medir unas propiedades promedio\u2026. Por tanto, introdujo la primera ley estad\u00edstica de la f\u00edsica, que romp\u00eda la relaci\u00f3n biun\u00edvoca entre causa y efecto introduciendo aleatoriedad.<\/p>\n

Boltzmann (1844-1906), inspirado en la teor\u00eda de Maxwell, present\u00f3 su teorema de equipartici\u00f3n de la energ\u00eda, que viene a decir que cuando un sistema est\u00e1 en equilibrio, la energ\u00eda del sistema se divid\u00eda a partes iguales entre todos sus grados de libertad (todas las posiciones y velocidades).<\/p>\n

Clausius (1822-1888) en 1850 hab\u00eda postulado la segunda ley de la termodin\u00e1mica donde introdujo un t\u00e9rmino llamado entrop\u00eda indicando que \u00e9sta siempre aumenta, siendo m\u00e1ximo el aumento en el que el sistema alcance el equilibrio t\u00e9rmico. Sin embargo, no quiso profundizar en el t\u00e9rmino que explicaba la experimentaci\u00f3n, dejando sin definir el origen de la misma. Fue Boltzmann el que interpret\u00f3 la entrop\u00eda como un \u201cdesorden\u201d medible mediante c\u00e1lculo de probabilidades, teniendo en cuenta las posibles configuraciones de los microconstituyentes, y cre\u00f3 con ello la mec\u00e1nica estad\u00edstica, que es el m\u00e9todo de predecir propiedades macrosc\u00f3picas de los cuerpos a partir del comportamiento estad\u00edstico de los constituyentes microsc\u00f3picos.<\/p>\n

As\u00ed pues, comenzaba el siglo XX con estos antecedentes y con tres experimentos que reproducidos en diferentes laboratorios daban lugar a las mismas mediciones exactas y completamente parad\u00f3jicas, pues no consegu\u00edan explicarse con la f\u00edsica del momento:<\/p>\n

1-La radicaci\u00f3n del cuerpo negro y la cat\u00e1strofe ultravioleta.
\n2-El efecto fotoel\u00e9ctrico.
\n3-Espectros \u00f3pticos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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