Hace poco escribí dos artículos para los que no saben nada de fusión nuclear ni de ordenadores cuánticos, artículos importantes en un mundo donde este tema cada vez es más frecuente en las noticias.
Ahora quiero ampliarlo hablando sobre el macrocosmos, lo que vivimos en el día a día, y el microcosmos, lo que ocurre a escala atómica.
Las leyes de la mecánica cuántica son una descripción matemática precisa y exitosa de cómo funciona el mundo a nivel cuántico, es decir, a nivel muy pequeño, como el de átomos y partículas subatómicas. Estas leyes han sido verificadas experimentalmente y se han demostrado muy precisas en la predicción de los resultados de experimentos.
Las leyes de la mecánica cuántica son diferentes a las leyes de la mecánica clásica, que son una descripción precisa de cómo funciona el mundo a nivel macroscópico, es decir, a nivel visible para nosotros. Aunque ambas leyes son muy precisas en sus respectivos dominios de aplicación, hay algunas diferencias fundamentales entre ellas.
Por ejemplo, en la mecánica cuántica, las partículas pueden tener propiedades ondulatorias y pueden estar en varios estados a la vez (un fenómeno conocido como superposición), mientras que en la mecánica clásica las partículas tienen propiedades definidas y solo pueden estar en un estado a la vez. Además, en la mecánica cuántica es posible que dos partículas estén «entrelazadas» de tal manera que sus estados estén vinculados, incluso si están muy alejadas entre sí (un fenómeno conocido como enlace cuántico), mientras que en la mecánica clásica esto no es posible.
Las leyes de la mecánica cuántica son una descripción precisa y exitosa del mundo a nivel cuántico, mientras que las leyes de la mecánica clásica son una descripción precisa del mundo a nivel macroscópico.
Cómo se explican las leyes de la mecánica cuántica
De la misma forma que sabemos que la ley de la gravedad existe, y lo asumimos sin darle muchas vueltas al asunto (es una de las cuatro fuerzas que rigen el universo, y se acepta sin buscar en exceso su motivo), en mecánica cuántica ocurre lo mismo.
En la física moderna, se reconocen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad, la electromagnética, la débil y la fuerza nuclear fuerte. Estas fuerzas son responsables de la mayoría de los fenómenos físicos que ocurren en el universo y tienen una gran influencia en la estructura y el comportamiento de la materia.
En la física cuántica, las leyes y las fuerzas son descritas por la teoría cuántica de campos, que es una teoría matemática que describe cómo funciona el mundo a nivel cuántico. En la física cuántica, las partículas no son consideradas como objetos puntuales con propiedades definidas, sino como fluctuaciones en campos de fuerza.
Las leyes de la física cuántica se basan en la mecánica cuántica, que es una teoría matemática que describe cómo se comportan las partículas a nivel cuántico. Esta teoría incluye la famosa ley de indeterminación de Heisenberg, que establece que es imposible conocer con precisión tanto la posición como el momento de una partícula a la vez. También incluye la ley de superposición, que establece que las partículas pueden estar en varios estados a la vez (un fenómeno conocido como superposición).
En la física cuántica, las fuerzas son descritas por el intercambio de partículas subatómicas, como fotones (partículas de luz) y gluones (partículas responsables de la fuerte). Por ejemplo, la fuerza electromagnética es descrita por el intercambio de fotones, mientras que la fuerte es descrita por el intercambio de gluones.
No sabemos exactamente el motivo por el que las partículas se entrelazan, por ejemplo, pero es así. Puede ser que en un futuro todo se explique de forma sencilla con una sola ley, pero de momento lo único que podemos hacer es aceptarla y buscarle utilidad.
Las leyes en el macrocosmos y en el microcosmos son diferentes, pero, a pesar de estas diferencias, las leyes de la mecánica cuántica y las leyes de la mecánica clásica están relacionadas y se pueden ver como dos descripciones diferentes del mismo fenómeno. En general, a medida que las partículas se vuelven más grandes y menos densamente empaquetadas, el comportamiento de las partículas se vuelve más y más consistente con las leyes de la mecánica clásica.
Pueden verse como dos descripciones diferentes del mismo fenómeno, pero aún falta mucho por investigar para encontrar alguna ley que siga unificando teorías.