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La teoría electromagnética de Maxwell fue un puente entre la física clásica y la moderna, ya que sirvió de preludio a las dos grandes teorías que transformaronpor completo nuestra visión del mundo: la relatividad y la mecánica cuántica. El electrón, partícula constituyente del átomo, fue descubierta en 1897 por J.J. Thomson, y la estructura del átomo fue elucidada por Ernest Rutherford en 1911. Muy prono, estos descubrimientos pusieron de manifiesto que la física de Newton, si bien describe perfectamente el mundo macroscópico, no se aplica a losfenómenos físicos que ocurre en el mundo de los átomos. Para describir esa realidad, hubo necesidad de cear una nueva teoría, la mecánica cuántica, drásticamente distinta de la newtoniana en cuanto a sus principios básicos.

Esta nueva teoría no solo modificó los conceptos de espacio y tiempo, sino que llegó a replantear el problema filosófico de la existencia de una realidad objetiva. En lainterpretación de Bohr y Heisenberg,

el observador (investigador) no puede abstenerse de lo que observa, ya que el mundo microscópico que estudia, es producto, en parte, de lo que el mismo contribuye a poner con sus aparatos de observación. El nacimiento de la mecánica cuántica se puede situar en el año 1900, cuando Max Planck, después de muchos intentos, encontró la fórmula matemática que describe laradiación emitida por un cuerpo negro (esencialmente un horno cerrado cuyas paredes están en equilibrio térmico con la radiación que emiten y absorben). Cuando un cuerpo se calienta, sus moléculas vibran con diversas frecuencias y emiten luz. Un problema básico de la física del siglo XIX consistía en determinar la forma de esa radiación. Fue Einstein quien, en un célebre artículo publicado en 1905,mostró el verdadero sentido físico de lo descubierto por Planck: la luz se compone de partículas que son paquetes de energía, y la energía de cada paquete está dada por la fórmula de Planck E=hv donde E corresponde a la energía fundamental, v es la frecuencia de vibración de la luz emitida y h es la constante de Planck ( ).Algunos años después la partícula de luz fue bautizada con el nombre de fotón.Se trata de una partícula de energía pura, sin masa. La cuantización es el efecto de encontrar la partícula básica de energía que se manifiesta con una frecuencia.

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Posteriormente Rutherford y sus colaboradores descubrieron que el átomo se compone de núcleo atómico con carga positiva rodeado de electrones, que tienen carga negativa. Niels Bohr propuso en 1913 un modelo teóricodel átomo que rompía con todos los elementos de la mecánica clásica debido a que los electrones se deben encontrar en órbitas bien definidas y que en el momento en que se de un salto de un electrón de una órbita a otra, se producirá la emisión o absorción de un fotón con una energía definida y correspondiente a la nueva energía del electrón; es decir, la energía de un electrón es negativa pero lamagnitud varía. En la mecánica clásica, si se conocen la posición y la velocidad iniciales de una partícula, o en general, las condiciones iniciales de cualquier sistema físico y aplicando fórmulas matemáticas podemos calcular, al menos en principio, la posición, la velocidad o cualquier otra condición del sistema. La física clásica es una teoría completa, aunque en la práctica debamos recurrir auna descripción en términos de probabilidades. Donde hay un conocimiento incompleto o se requiere de cálculos demasiado complejos, más vale recurrir a una descripción estadística, por muy completa que sea la teoría. Con la mecánica cuántica la situación es muy distinta porque es necesario recurrir a una interpretación en términos de probabilidades porque una descripción causal no es posible...