Un acercamiento a un inquietante aspec to de la mecanica cuantica

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“UN ACERCAMIENTO A UN INQUIETANTE ASPECTO DE LA MECÁNICA CUÁNTICA”
· Rafael González Farfán ·
Diciembre’2000

“La mecánica cuántica es la descripción del comportamiento de la materia y de la luz en todos sus detalles, y en particular, de todo aquello que tiene lugar a escala atómica. A muy pequeña escala, las cosas NO se comportan en absoluto como aquéllas de las cuales tenemos unaexperiencia directa. No se comportan como ondas, no se comportan como partículas, como nubes ni como bolas de billar, ni como un peso sobre una cuerda, ni como nada que se haya visto jamás” (Richard Feynman)

1. ESCENARIO.
Prácticamente hasta casi finales del siglo XIX, el pensamiento científico occidental participaba de la idea de que la ciencia en general y la física en particular, estaban en el umbralde dar las respuestas sobre el comportamiento y las leyes de la Naturaleza. La mecánica de Newton se había mostrado más o menos eficaz, durante años, en las predicciones que con ella de base se hacían en los movimientos del Sistema Solar, y sólo quedaba afinar las técnicas de observación y de cálculo. Básicamente, todo quedaba inmerso en un espíritu determinista y positivista que vería, con elcomienzo del siglo, tambalear y derribar sus más profundos cimientos. El descubrimiento de la radiactividad, el efecto fotoeléctrico, la relatividad, la radiación del cuerpo negro, los modelos atómicos, los descubrimientos en el terreno de la astronomía, etc... no hicieron más que firmar el parte de defunción de una física “clásica” que ya no se sostenía. 1.1 Ondas y partículas. Habitualmente lafísica clásica distingue dos clases de objetos con los que trabaja: las partículas y las ondas. Las primeras tienen un carácter físico definido en el sentido de poseer una determinada masa, podérsele asignar una determinada posición, velocidad, energía, localización, etc., y participar y “respetar” las leyes de la física habitual. Se dice que son “corpúsculos discretos”. Las ondas, en cambio, sonpropagadoras de energía sin que transporten materia, están “deslocalizadas” ocupando todo el espacio de modo contínuo. En este sentido, la Mecánica Cuántica nos traerá como principal novedad la indiferenciabilidad de estas ideas en las partículas que pululan el nivel subatómico. Un experimento mental 1 nos ayuda a comprender lo que se quiere decir. Imaginemos que la fuente S de la figura es unaametralladora que dispara balas de forma desordenada sobre una pared en la que hay practicados dos orificios T1 y T2 y tras el que existe una pantalla E. En el segundo caso la fuente S emite ondas. Al cerrarse T2 los puntos de impacto pasan sólo por T1 y en la pantalla quedan registrados como una mancha homogénea y algo agrandada por “el efecto borde”. Lo mismo cabe esperar que suceda al cerrar T1,esperándose una máxima densidad de impactos en la dirección ST1. Si abrimos simultáneamente T1 y T2, cabe esperar que la distribución
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Tomado del libro “El mundo cuántico” de S. Deligeorges en Alianza.

EL INQUIETANTE MUNDO DE LA MECÁNICA CUÁNTICA Rafael González Farfán.

Diciembre de 2000

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de los impactos sea la que corresponda (en la pantalla) a la curva I1,2 entendiendo quelas balas que han alcanzado la pantalla han pasado bien por T1 o por T2. Esta I1,2 es la suma de las curvas I1 e I2. Repitamos el experimento con ondas. Todo parece transcurrir de un modo similar al anterior cuando abrimos de modo independiente bien T1 o T2. Sin embargo, el asunto cambia al abrir simultáneamente ambos agujeros y la curva que registra el fenómeno global NO es la suma de I1 e I2,sino algo diferente, ya que la onda es un fenómeno NO localizado, y pasa al mismo tiempo por los agujeros T1 y T2, mientras que los corpúsculos lo hacen bien por uno bien por otro. Del mismo modo, debido a fenómenos de interferencia, difracción y desfase, aparece la forma de la gráfica de I1,2 para las ondas. Este mismo tipo de comportamiento es típico de la luz, tal y como Thomas Young puso de...
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