Historia de la mecanica cuantica

Se describe el desarrollo de la Mecánica Cuántica desde su comienzo en 1900 hasta nuestros días. Se mencionan los principales creadores, comentando brevemente sus contribuciones, desde Planck y Einstein hasta la actualidad. Se da cierta amplitud a la discusión de los experimentos cruciales como el de interferencia y el E.P.R. (Einstein, Podolsky y Rosen). También la interpretaciones de Copenhage de Bohr, de los universos múltiples de Everett, la transacional de Cramer y la suma de todas las historias de Feynman. Se establece con bastante certeza que un sistema cuántico local, no solo conoce todo lo que ocurre en el universo, sino todo lo que ha ocurrido y que ocurrirá.

El estado de la Física a fines del siglo 19 se suponía que era estable. Un universo infinito, que existía desde un tiempo infinito y prolongándose indefinidamente en el tiempo; con un espacio absoluto, y un tiempo cósmico, es regido por la mecánica Newtoniana, con sus principios de conservación de la energía, el impulso, el momento de la cantidad de movimiento; con conservación de la masa, que en última instancia se reducía a partículas materiales – átomos con trayectorias continuas en función del tiempo; existencia de reglas rígidas donde una señal se podrá trasmitir en forma instantánea; y finalmente todo esto conservándose invariante para una transformación de Galileo, además estaba el campo gravitatorio que llenaba todo el espacio. En otro orden de cosas existían las cargas eléctricas, con su campo electromagnético y el principio de conservación de la cantidad de electricidad. Este campo electromagnético podría existir sin tener asiento en la materia, propagándose como una onda que, con sus fenómenos de interferencia y difracción explicaba el comportamiento de la luz que era una onda electromagnética. Una propiedad importante que no debe olvidarse es que un haz luminoso puede dividirse y recomponerse con un vidrio semiazogado. El electromagnetismo era invariante para un tipo de transformación que descubrió Voigt y que luego se llamo de Lorentz. Finalmente la termodinámica con sus dos principios y su vinculación, a través de la estadística de Maxwell-Boltzman, con la mecánica.

 Este era el mundo de la física que llamamos clásica y que existía a fines del siglo 19. Muchos creían que ya este edificio estaba terminado y que solo faltaban detalles. Sin embargo había algunas señales que indicaban que debían hacerse algunas modificaciones fuertes. En una dirección, los fenómenos de la radiación del cuerpo negro, la llamada catástrofe del ultravioleta, el espectro de los átomos de materia que emitían radiación y el efecto fotoeléctrico. En otra dirección la incompatibilidad del electromagnetismo y la mecánica, el uno invariante para la transformación de Lorentz y el otro para la de Galileo, algebraicamente diferentes, aunque coincidentes para la velocidad de la luz igual a infinito. Otra indicación de que graves problemas se avecinaban provenía de la fotografía, ya descubierta alrededor de 1830. El sistema óptico conducía a la luz hasta la placa fotográfica como onda, llegaba a ella como onda plana, pero al llegar impresionaba algunos gramos de la emulsión fotográfica, no todos. Llegando a la placa se comportaba como compuesta de partículas. Incluso cuando la intensidad luminosa era bajísima se podía lograr muy pocos puntos de ennegrecimiento, cambiando la placa y superponiendo los puntos se podrá deducir que este proceso, que era de orden probabilístico, reconstruiría la imagen final. Cada nuevo proceso tenia memoria del anterior y la onda plana al llegar a la placa fotográfica colapsada en un punto. Todo esto sin embargo paso desapercibido en forma inexplicable.

En esta breve descripción del estado de la física del siglo 19 queremos resaltar el concepto de partícula material y el de onda. El primero como una posición que depende en forma continua a través del tiempo y el segundo como una función del espacio y del tiempo que se adjudica a una porción finita del espacio. El primero se puede adjudicar a una región del espacio de volumen nulo, la segunda siempre necesita un volumen finito, incluso en la forma de paquetes de ondas que sería lo mas próximo entre una onda y una partícula. Otra similitud entre onda y partícula es que a los dos se les puede adjudicar una cantidad de movimiento y una energía. En el caso de las ondas electromagnéticas, las únicas que se conocieron en el siglo IXX, la cantidad de movimiento y la energía aparecen como interacción con las partículas que contiene electricidad, ya se sabía de la existencia de los electrones. Ondas y partículas eran conceptos irreducibles.