Comencemos con lo más importante: este artículo no contiene spoilers de Avengers 4 ni teorías de fanáticos. Para que puedas leerlo sin temor a que te echemos a perder sorpresas sobre las próximas películas de Marvel.
Sin embargo, le advertimos también es un poco indigeribleya que habla de mecánica cuántica, aunque hice algunos atajos en las siguientes líneas (los puristas me perdonarán).
Si llega al final de esta página, comprenderás por qué el campo cuántico de Ant Man está íntimamente ligado a las teorías sobre mundos paralelos, pero… el título de este artículo permanece una gran estafaya que aquí hablaremos principalmente de ciencias «duras» y tendrás que aguantar para no abandonar.
Ahora que está advertido, hay 2 opciones disponibles para usted:
- toma la pastilla azul, haz clic en este enlace y todo se detiene, puedes tener dulces sueños y pensar lo que quieras
- o toma la pastilla roja y atrévete a seguir leyendo este artículo, y bajamos con el conejo blanco al fondo del abismo..
La dualidad onda/partícula de las partículas
La mecánica cuántica es un conjunto de reglas que intenta describir lo que sucede a escala atómica. Y uno de los puntos más desconcertantes es que precisamente es difícil imaginar estas famosas partículas, o entender exactamente qué está pasando en esta escala.
Partículas, estos objetos físicos muy pequeños tienen propiedades asombrosas:
- aisladamente pueden ser considerados como entidades corpusculares, «objetos» representables en el espacio en forma de pequeña bola
- pero también se comportan como ondas, que se propagan en línea recta en el vacío y pueden interferir entre sí
Ya conoces algunas de estas partículas, como los electrones (que suministran electricidad a tu smartphone) o los fotones (las partículas de luz que emiten tus bombillas).
Pero entonces, ¿son estos electrones y fotones partículas u ondas?
Muchos científicos han discutido sobre esto desde el siglo XVII, incluyendo en particular huygensque consideraba que la luz estaba compuesta de ondas, y isaac newtonel padre de la mecánica moderna, que consideraba la luz como un chorro de pequeñas partículas.
El verdadero problema es que varios experimentos han demostrado que… ambos tenían razón.
El experimento de la hendidura de Young
En el siglo 19, Tomás joven después Agustín Fresnel demostró la compatibilidad de estas dos definiciones a través de experimentos concretos.
la experiencia de hendiduras de Young por ejemplo, se ha convertido en un clásico en las lecciones de interferometría (no sé si todavía hacemos esta demostración en las clases de preparación, pero es bastante impresionante).
Consiste en enviar un flujo de partículas (electrones o fotones) a través de 2 finas rendijas paralelas, luego observar lo que va tomando forma en una pantalla colocada un poco más lejos.
Aquí una pequeña explicación de esta experiencia en video:
Los resultados son más que desconcertantes:
- con una sola rendija, las partículas se comportan como entidades físicas «clásicas» tal como se perciben
- con 2 rendijas y un observador el resultado es el mismo
- en cambio con 2 rendijas sin observador, las partículas se comportan como ondas
- y peor aún, si enviamos una sola partícula, se «partirá» e interferirá consigo misma
Pero que es este bord*l???
En un intento de explicar cómo todas las declaraciones anteriores son compatibles, a menudo usamos el metáfora del cilindro : si observamos las sombras de un cilindro desde 2 ángulos diferentes, uno formará un cuadrado y el otro un círculo.
E incluso si tiene estas 2 imágenes precisas, no serán suficientes para determinar la forma del cilindro, o cualquier otra forma tubular que proyectaría estas 2 mismas sombras.
En otras palabras, no es porque 2 resultados del mismo experimento «parezcan incompatibles» que no describen 2 aspectos de la misma realidad.
El efecto Compton
Si todavía estás allí, puedes ver arriba que el experimento da 2 resultados diferentes con y sin observador.
Una explicación (parcial) de este extraño fenómeno se llamaefecto Comptonpero no hablaremos de eso en detalle, de lo contrario nunca saldremos de eso (puedes echa un vistazo a wikipedia si realmente eres muy, muy curioso).
Básicamente, en mecánica cuántica no podemos observar partículas mediante medidas directas, porque para eso tendríamos que «proyectar» otras partículas de tamaño comparable sobre ellas. Inevitablemente, esto interrumpirá todo el sistema.
Es un poco como lanzar pelotas de tenis a alta velocidad sobre un balón de fútbol para tratar de determinar su curso: ¡inevitablemente desviará la pelota!
Principio de incertidumbre de Heisenberg
Pero esta no es la única razón por la que es difícil realizar mediciones precisas. Hay otra razón, llamada principio de incertidumbre de heisenberg.
Sí, si Walter White, exprofesor de física y química, tomó este apodo en Breaking Bad, no es no por casualidad !
En 1925, Erwin Schrödinger logró establecer lo que desde entonces se ha llamado ecuación de Schrödingercuya reformulación moderna queda así:
Además del hecho de que francamente jode las fichas, esta ecuación describe muy bien Funciones de onda y su comportamiento.
Sin embargo, también plantea un gran problema: no hay una solución única. No se puede resolver (al menos con herramientas matemáticas modernas) porque si mi memoria es correcta, es una ecuación diferencial de cuarto grado.
Otro científico, Werner Heisenbergsin embargo, logró avanzar en el tema al establecer esta vez una desigualdad, que nos permite ver las cosas con más claridad:
¡Ah pues sí enseguida, es mucho más claro! ¿Cómo es eso, no?
Ldesigualdad de Heinsenberg anterior, puede ser traducido por el principio de incertidumbreDonde principio de indeterminación mencionado al principio del párrafo. Implica que hay un límite fundamental a la precisión con la que uno puede conocer simultáneamente la posición y el momento de una partícula.
En claro :
- si podemos determinar donde esta una particula no sabremos en qué dirección y a qué velocidad se mueve
- y si logramos determinar la velocidad y dirección de una partícula no seremos capaces de localizarlo precisamente
Por lo tanto, la mejor representación que tenemos de un función de onda llamaremos una nube de probabilidades :
Lo sabemos «vagamente» dónde está nuestra partícula y hacia dónde va, desde un punto de vista estadístico, pero todo esto sigue siendo bastante impreciso.
Imaginemos que estás buscando un submarino enemigo, que ha sido localizado por uno de tus aviones (en el centro de esta nube). Diez minutos más tarde, cuando te hayas acercado a tu propio submarino, el enemigo puede estar potencialmente en varios lugares:
- lo más probable es que todavía esté cerca de donde fue visto (en el centro de la nube)
- pero también hay una probabilidad menor de que se haya movido un poco más (hasta el borde de la nube)
De hecho todo es posible, todo es alcanzable, ¡es el juego de la vida!
Por otro lado, tan pronto como haya logrado localizarlo, su posición será conocida con precisión y puedes torpedearlo.
Bueno, ¿no sería como nuestra historia de partículas en el experimento de Young?
Todavía estas aquí ? Bravo, eres uno de los 3 lectores que han sobrevivido hasta ahora. ¡Espera, vemos el final pronto!
El gato de Shroedinger y los estados cuánticos superpuestos
Como puede imaginar, si la explicación anterior es (un poco) más clara, todavía queda trabajo por hacer.
Intuitivamente, queremos pensar que no sabemos dónde está la partícula hasta que la encontramos, pero que, sin embargo, es un objeto físico tal como lo conocemos.
Solo que en realidad no encaja con nuestras historias de interferencia…
Otra interpretación más correcta sería que la partícula no existe en forma corpuscular. Como un fantasma ella tomaría la forma de una nube más densa en el centro y más difusa en los bordes. Y como una ostra, si te acercas demasiado a ella (para hacer una medición) se cierra sobre sí misma y toma la forma de una partícula.
Si aceptamos esta segunda explicación, esto implica que de hecho es nuestra medida la que influirá en el estado de la partícula y cambiará su estado.
Sí, todavía es confuso, lo sé, y… ahí es donde entra. Erwin Schrodinger.
El señor que ya había encontrado la ecuación fea que le presentamos un poco más arriba no estaba realmente satisfecho con las explicaciones falsas con un submarino.
Así que se le ocurrió otra explicación… ¿aún peor?
Las funciones de onda (la pequeña nube difusa) están descritas por nubes de probabilidades, y estas últimas son capaces de interferir entre sí, en forma de combinaciones lineales.
Y durante una operación de medida, estos objetos cuánticos se encuentran en un estado determinado, dando la función de onda probabilidades (precisas) de encontrar el objeto en tal o cual estado.
¿Qué pasaría si, de hecho, estas funciones de onda ya estuvieran en varios estados al mismo tiempo? ¿Estados superpuestos?
Imaginemos que nuestra partícula tiene un 50% de posibilidades de ser roja y un 50% de posibilidades de ser azul. Una medición determinará con certeza que es 100% azul o 100% rojo.
Bueno, eso es casi lo mismo que decir que antes de la medición ES 50% azul y 50% rojo, es decir, en 2 estados cuánticos superpuestos.
¿No entendiste nada? Es normal !
Aquí hay una explicación en video de lo que a menudo se llama la paradoja de El gato de Schrödinger :
Entonces, ¿está más claro? Sí, lo sé… no tanto.
Por otro lado la buena noticia es que si un gato puede estar en 2 estados al mismo tiempo, hace un poco menos extraño el resultado del electrón en el experimento de Young que interfiere consigo mismo… y eso también explica una muchas inconsistencias de The Walking Dead!
Tenga la seguridad de que si cree que todo esto es una mierda, no está solo.
Muchos científicos se han negado a aceptar estas extrañas definiciones, en particular Albert Einstein.
A él le debemos la famosa frase sobre este tema:
Dios no juega a los dados
Sin embargo, a este último nunca se le ocurrió una mejor explicación. Incluso se rompió los dientes hasta el final de su vida sobre la teoría M, que supuestamente unificaría la mecánica newtoniana, la mecánica cuántica y la mecánica relativista, sin encontrar nada satisfactorio…
¿Supercuerdas al rescate?
Si el tema te interesa, te aconsejo que leas El universo elegante por Bryan Green, un fascinante trabajo popular sobre supercuerdas, la teoría más sólida hasta la fecha.
Se basa en la hipótesis (¿delirante?) de que el universo tendría 10, 11 o 26 dimensiones y no sólo las 4 que conocemos (las 3 dimensiones + el tiempo).
Sin embargo, no seríamos capaces de percibir las otras dimensiones «enrolladas» de nuestra escala, que estarían por debajo de la longitud de Planck.
Pero bueno, eso lo dejaremos para otro momento, aunque se remonte a los conceptos del plano astral, el alma y… dimensiones paralelas.
Vivimos en universos paralelos.
Es cierto que era un poco la promesa del artículo: hablar contigo universos paralelos y su conexión con el mundo cuántico.
Muchos científicos muy serios creen que existen mundos paralelos De Verdad.
Recuerda un poco antes, te explicamos que el hecho de observar un experimento lo perturbaba y determinaba su resultado.
El científico hugo everett trató en 1947 de encontrar otra explicación para este extraño fenómeno: ¿Qué pasaría si el observador realmente no perturbara la experiencia? ? Si, por el contrario, el hecho de interactuar con la realidad permitía «elegir» un camino, sin que los demás dejen de existir simultáneamente ?
Esta teoría (aún más excéntrica) tiene otra gran ventaja: explicaría fenómenos que por el momento no comprendemos.
De hecho, si coexisten varios mundos paralelos, no es imposible que interactúen entre sí, y que por el momento no podemos tener una visión general.
Además, este enfoque encaja particularmente bien con la teoría de las supercuerdas mencionada un poco más arriba, pero… ¡lo dejaremos así por hoy!
¿Y Avengers 4 en todo esto?
Si on devait faire un énorme résumé de cet article, à l’échelle quantique les particules sont donc simultanément dans plusieurs états distincts et le fait de les observer permettrait de choisir une réalité concrète, tout en laissant toutes les autres continuer leur petit bonhomme de chemin de su lado.
En consecuencia si Ant-Man logra controlar el campo cuántico, podrá elegir una realidad entre otrasy reconocer que este discurso es muy similar al del Doctor Strange en Infinity War…
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vengadores guerra infinita25/04/2018 -
Ant-Man y la Avispa18/07/2018 -
Vengadores Juego Final24/04/2019
Nass
28 de febrero de 2020
Artículo superior pero la conclusión es tan abrupta que me siento obligado a comentar por primera vez jajaja. El artículo es realmente genial, también entiendo mejor interestelar.
señor friki
8 de marzo de 2020
Admito que hacia el final de escribir el artículo me estaba empezando a cansar un poco 😉