La mecánica cuántica es, de lejos, la mejor teoría jamás desarrollada. Ha sido confirmada, verificada, testada, falseada, hasta el onceavo decimal. No hay absolutamente ninguna otra teoría en ningún ámbito del conocimiento, que tenga semejante robustez. Es la mejor teoría para explicar el universo, el mundo, la naturaleza, la realidad y sí: también a los seres humanos. Es imposible hoy por hoy una comprensión o explicación de las cosas, sin pasar por ella. Dramáticamente, sin embargo, la base de la sociedad en el mundo permanece ajena a la misma. En 2025 celebramos los cien años de su nacimiento.
1925: un año importante en la física
La mecánica cuántica es un muy refinado, muy robusto y muy difícil aparato matemático creado para explicar comportamientos cuánticos, los mismos que se expresan y se condensan a la vez en lo que es conocido como los principios de la mecánica cuántica, a saber: no-localidad, teletransportación, indeterminación –generalmente conocida como “incertidumbre” (lo cual introduce confusiones y ruido), entrelazamiento, principio de exclusión de Pauli, superposición, complementariedad y la dualidad onda-partícula.
Pues bien, la mecánica cuántica se compone de dos grandes ejes –perfectamente complementarios–: la mecánica matricial y la mecánica ondulatoria. En 1925 nace la mecánica matricial, un año después el turno le corresponde a la mecánica ondulatoria. La primera fue formulada por W. Heisenberg, M. Born y P. Jordan. La segunda será la obra de E. Schrödinger.
Sobre la base del modelo del átomo de N. Bohr, la mecánica matricial es un muy robusto y técnico aparato matemático dedicado a estudiar los saltos cuánticos. Esto es, el comportamiento de los electrones. Cuando un electrón se sale de su órbita –alrededor del núcleo del átomo– suceden dos cosas: o bien es absorbido por el núcleo, y entonces se produce una absorción de luz o de energía; o bien, se une a otro(s) electrones –de otro(s) átomo(s), y entonces emite luz o energía.
Esta idea implica un reconocimiento inmediato: la energía no es continua, sino discreta; esto es, tiene soluciones de continuidad. Este descubrimiento tuvo lugar por primera vez en 1900, gracias a M. Planck, quien acuño el término “cuántico”. Cuántico significa el más pequeño, el mínimo, el más insignificante movimiento, fenómeno o dinámica en el universo; que, para la época –circa, 1900-1925– era el movimiento de los electrones. Posteriormente, a partir de los años 1960-1970 se desarrolla y consolida el Modelo Estándar, que es la forma técnica en la que se explican las estructuras y dinámicas de todas las partículas subatómicas y las cuatro fuerzas físicas fundamentales; son cuatro: la fuerza o interacción gravitacional, la nuclear débil, la electromagnética y la nuclear fuerte.
La mecánica cuántica es, de lejos, la mejor teoría para cualquier tipo de explicación científica –del universo, el mundo, la realidad, la naturaleza; y sus componentes–. Es imposible explicar algún fenómeno sin atravesar, por lo menos oblicuamente, por la teoría cuántica.
La teoría cuántica
En un sentido genérico, cabe hablar perfectamente de ciencia cuántica tanto como de la teoría cuántica, con la condición de que se entienda por ambos términos: la mecánica cuántica. Pues bien, la teoría cuántica se articula en cinco dominios, que, cronológicamente, son:
- La física cuántica
- La química cuántica
- Las tecnologías basadas en principios o comportamientos cuánticos. Esta es, sencillamente, toda la tecnología de punta, fundada en rayos láser y la computación
- La biología cuántica
- Las ciencias sociales cuánticas
La cuántica nace en el cruce entre física y termodinámica. La fecha de su nacimiento es agosto de 1900, y su descubridor fue M. Planck. El primero de los dominios de la física cuántica es el mundo subatómico. Sin embargo, en ningún lugar de los escritos de Planck, Born, Bohr, Einstein, Jordan, Pauli, Heisenberg, Schrödinger y varios otros, está dicho de manera expresa que la física cuántica se debe concentrar exclusivamente en fenómenos microscópicos. Fue, sencillamente, el ámbito en el que lograron los descubrimientos originarios. Existen diversos fenómenos cuánticos también en el mundo macroscópico.
La química cuántica nacerá, puntualmente, en 1926, gracias a la aplicación a la química de la mecánica ondulatoria que E. Schrödinger formulará ese año.
Es en la segunda mitad del siglo XX, y hasta la fecha, que emergen todas las tecnologías basadas en principios y comportamientos cuánticos. El nombre integral en el que compilan estas tecnologías es el de las Nbics; a saber: la nanotecnología, la biotecnología, las tecnologías de la información, las tecnologías del conocimiento, y la dimensión social de las tecnologías, que pueden ser identificadas como las redes sociales.
Posteriormente, hacia el año 2008 nace la biología cuántica, que arroja nuevas y sorprendentes luces acerca de los sistemas vivos. Sin ambages, los sistemas vivos encuentran sus raíces en el mundo cuántico, pero son vistos como sistemas clásicos; esto es, como los animales y plantas, por ejemplo, que vemos a nuestro alrededor.
Finalmente, en el año 2013 comienzan a nacer las ciencias sociales cuánticas, que se ocupan específicamente del modo como los principios y comportamientos cuánticos existen e inciden, notablemente en la constitución de creencias (= contenidos mentales) y en su funcionamiento.
Los orígenes y desarrollos de la mecánica cuántica
La mecánica cuántica nace de tres formas: primero en el término primero, y luego en el concepto de “cuántico”. M. Planck presenta en enero de 1901 sus descubrimientos sobre el fenómeno –algo que técnicamente se conoce como la radiación del cuerpo o negro, o también el colapso del ultravioleta–, y lo publica unos meses después en el mismo año. Posteriormente, es en los años 1920 cuando, en la universidad de Göttingen –que en ese momento era la principal universidad en el mundo en física, matemáticas y química– empiezan a emplear la frase “mecánica cuántica”. Finalmente, en 1925, M. Born publica un artículo, por primera vez en la historia, justamente con ese título: “Acerca de la mecánica cuántica”.
Una doble precisión se impone: la mecánica cuántica no tiene absolutamente nada que ver con “mecánica” o “mecanicismo”, ni nada semejante. Fue sencillamente el término que emergió, en cuyo trasfondo sí se encuentran dos modelos físicos distintos: la mecánica clásica –que es exactamente la física moderna–, desarrollada principalmente por Galileo, Kepler, Copérnico y Newton. Esta es una física de fenómenos inanes.
De otra parte, formulada originariamente en 1905 y ampliada en 1912 –y finalmente conformada experimentalmente en 1919–, se trata de la mecánica relativista, concebida por A. Einstein, y más conocida como la teoría de la relatividad. Significativamente, Einstein logra la unión de espacio-tiempo como la cuarta dimensión física y señala expresamente que el universo y las cosas son relativas a un observador.
En segundo lugar, al leer o escuchar acerca de “principios” en la expresión “principios cuánticos”, ello no tiene absolutamente ningún carácter principialista. Algo así como de fundamento insalvable. Nuevamente, fue simple y llanamente el leguaje que fue surgiendo y un modo de designación; nada más.
La mecánica cuántica nace en 1925-1926. Para el año 1928 ya es un hecho perfectamente consumado. Nuevos conceptos, nuevas metáforas, incluso nuevos números se crean; por ejemplo, números como: el número principal, el número azimutal, el número magnético, el espín, el medio espín, y otros. Estos son, análogamente los equivalentes, digamos de: 4, 25, -146, las potencias, las raíces cuadradas, y otros más.
El gran significado de la mecánica cuántica
Desde el punto de vista científico, filosófico y cultural, estriba en que al mismo tiempo permite y demanda pensar contraintuitivamente.
Toda la ciencia, la filosofía y la cultura de la humanidad occidental se funda muy ampliamente en el primado de los sentidos y de la percepción natural. Esa tradición hizo que creer que lo real es lo que se ve, se toca, se huele, por ejemplo. Todo lo demás es irreal.
La mecánica cuántica nos permite ver –literalmente, no con los ojos, sino con la mente o como se la quiera llamar– por ejemplo: que hay fenómenos que están conectados independientemente del espacio y el tiempo; que la causalidad es una ilusión, o en el mejor de los casos, una observación local y controlada; que existen gatos, por ejemplo, que están vivos y muertos al mismo tiempo; lo cual en rigor es un experimento mental pero que ilustra perfectamente muchas situaciones. Finalmente, de una manera radical, que el mundo clásico –ese que la gente llama: el mundo real– es en el mejor de los casos, tan sólo un referente límite del mundo cuántico.
Podemos decir, sin ninguna duda, notablemente, que el sistema encefálico es un sistema cuántico, pero que se comporta clásicamente por culpa de la cultura. La cultura, como sabemos, es siempre esencialmente conservadora.
Políticamente hablando, a cien años de este suceso, podemos y debemos decir que el mayor reto que tienen todo tipo de gobiernos es difundir y garantizar el conocimiento de la mecánica cuántica y, con ello, permitir la comprensión del mundo actual, con todas sus complejidades, contradicciones y retos. Un reto al cual unos y otros le disponen poca atención. De ahí que cada uno de nosotros debería esforzarse como adentrarse en el conocimiento y comprensión de la mecánica cuántica. Se trata, así, de estar a la altura del mundo presente y del futuro que cada día se asoma a nuevas y más profundas complejidades, de la vida y de nuestro ser como humanidad.
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