INDETERMINISMO DEL MICROCOSMOS p a r a poder explicar las nuevas teorías cuánticas acerca de la energía y de la materia y exponer al respecto las concepciones cientí ficas actuales, es necesario hablar previamente sobre las crisis que su frió el pensamiento físico y la ciencia en general en los primeros años de este siglo.Esta crisis tuvo origen en un conjunto de fenómenos energéticos de naturaleza radiante que fueron descubiertos al comienzo del siglo y que no era posible explicar mediante la teoría ondulatoria de la radiación.Con el objeto de seguir el desarrollo del pensamiento físico en este campo, creo necesario exponer brevemente los puntos fundamentales de estos fenómenos, poniendo de relieve las divergencias que se pre sentaron entre las concepciones clásicas que se tenían al respecto y los resultados experimentales.Siguiendo el orden cronológico y considerando solamente los fenó menos que tuvieron la mayor influencia en el cambio de las concep ciones clásicas de la física, nos limitaremos a describir la emisión ener gética de la parte de un cuerpo negro, la fotoclcctricidad y el efecto Compton.Refiriéndonos a la irradiación de un cuerpo negro, la física ense ña que todos los cuerpos, cuando son incandescentes, emiten luz y en general a cualquier temperatura emiten radiaciones que, para tem peraturas bastante elevadas son visibles, mientras que para temperatu ras bajas son invisibles.El tipo de radiaciones emitidas depende de la naturaleza del cuer po y do su temperatura, pero si el cuerpo es negro, la teoría demues tra y la experiencia lo verifica, que las radiaciones emitidas dependen solamente de la temperatura y no de la naturaleza del cuerpo.
INDETERMINISMO DEL MICROCOSMOS p a r a poder explicar las nuevas teorías cuánticas acerca de la energía y de la materia y exponer al respecto las concepciones cientí ficas actuales, es necesario hablar previamente sobre las crisis que su frió el pensamiento físico y la ciencia en general en los primeros años de este siglo.Esta crisis tuvo origen en un conjunto de fenómenos energéticos de naturaleza radiante que fueron descubiertos al comienzo del siglo y que no era posible explicar mediante la teoría ondulatoria de la radiación.Con el objeto de seguir el desarrollo del pensamiento físico en este campo, creo necesario exponer brevemente los puntos fundamentales de estos fenómenos, poniendo de relieve las divergencias que se pre sentaron entre las concepciones clásicas que se tenían al respecto y los resultados experimentales.Siguiendo el orden cronológico y considerando solamente los fenó menos que tuvieron la mayor influencia en el cambio de las concep ciones clásicas de la física, nos limitaremos a describir la emisión ener gética de la parte de un cuerpo negro, la fotoclcctricidad y el efecto Compton.Refiriéndonos a la irradiación de un cuerpo negro, la física ense ña que todos los cuerpos, cuando son incandescentes, emiten luz y en general a cualquier temperatura emiten radiaciones que, para tem peraturas bastante elevadas son visibles, mientras que para temperatu ras bajas son invisibles.El tipo de radiaciones emitidas depende de la naturaleza del cuer po y do su temperatura, pero si el cuerpo es negro, la teoría demues tra y la experiencia lo verifica, que las radiaciones emitidas dependen solamente de la temperatura y no de la naturaleza del cuerpo.
Ondas y Corpúsculos (') J esta charla (llamémosla así), trataré de exponer en la forma más simple y clara posible los concep tos y las ideas que se refieren a la moderna con cepción dualística de 1 a energía y de la materia.Comenzaré este estudio con la exposición del dualismo de la energía radiante y con este objeto creo oportuno exponer, an tes que nada, el desarrollo en el tiempo del pensamiento cientí fico que se refiere a la propagación en el espacio, de la luz y de todas las' otras radiaciones que son de la misma naturaleza que la luz y cuyo conjunto constituye la así llamada energía ra diante.Pasaré en revista las hipótesis, las teorías, las leyes ex perimentales sucesivamente obtenidas y de este análisis podré hacer resaltar lo grande que ha sido y es el esfuerzo y el tormento (séame permitida esta palabra) del pensamiento científico de los hombres de ciencia desde la iniciación de los estudios físicos hasta hoy día, para obtener una idea siempre más precisa siempre más próxima a la realidad de los hechos experimentales sucesi vamente descubiertos, del mecanismo (llamémoslo así) de la pro pagación en el espacio de la energía radiante.Y con mucha ra zón, los más grandes físicos del mundo se preocuparon de la (*) (*) Conferencia dictada el 10 de
En el año en que se conmemoran los cien años de la mecánica cuántica, este artículo vuelve a analizar una pregunta antigua y, en apariencia, sencilla: ¿qué es la luz en sentido físico? Para intentar resolverla, se hace un recorrido histórico que va desde la teoría corpuscular de Newton y la descripción ondulatoria de Huygens, pasando por los experimentos de interferencia de doble rendija de Young, hasta la teoría de Maxwell que establece la luz como una onda electromagnética. Se muestra cómo esa respuesta, que parecía bien explicada hacia finales del siglo XIX, resultó insuficiente cuando a comienzos del siglo XX aparecieron resultados experimentales imposibles de explicar usando la física clásica. Con nuevos resultados experimentales, se muestra cómo la cuantización propuesta por Planck resuelve el problema de la radiación de cuerpo negro y cómo Einstein, al explicar el efecto fotoeléctrico, obliga a introducir la idea los de cuantos de luz: los fotones. Posteriormente, se discute cómo la teoría y los experimentos contemporáneos consolidan la dualidad onda–partícula, incluso si se consideran fotones individuales, usando divisores de haz e interferómetros que revelan interferencia a nivel de un solo cuanto. Finalmente, se ofrece una visión general de desarrollos actuales que conectan los fundamentos de la mecánica cuántica, con el entrelazamiento, la no-localidad y las pruebas tipo Bell. Se hace énfasis en comprender, por qué los fotones siguen siendo centrales tanto para preguntas conceptuales aún abiertas como para tecnologías cuánticas emergentes, en particular la comunicación y la computación cuántica.
A T O M I C O antes de todo deseo poner de relieve que el trascendental mo vimiento de ideas producido por las modernas mecánicas, cuántica y ondulatoria, y que dio lugar a una substancial renovación en el plan teamiento y estudio del problema del átomo, nació en Europa y en Europa tuvo su desarrollo fundamental.'Eres nombres, Planck, De Broglie y Schrodinger, un alemán, un francés y un austríaco, fueron los pioneros en este campo, los inicia dores de esta nueva orientación, que se presentó, desde el comienzo, como revolucionaria.Sin embargo, si esta nueva orientación, como método, puede consi derarse como un retorno al verdadero espíritu galileano, puesto que establece categóricamente que toda representación apriorística de la naturaleza puede, a lo sumo, establecerse como instrumento de tra bajo, y nada más; en verdad, va mucho más allá, de la posición, a pe sar de todo, neoplatónica de Galilco, en cuanto afirma en forma explí cita que, en la realidad del mundo físico, tenemos siempre algo que no se puede, y por consiguiente no se debe, purificar, idealizar, hasta el estado puramente geométrico-mecánico.Así que estas nuevas teorías, que me atreví a llamar revolucionarias, han renegado, en forma radical, la que podría definirse como una con cepción trascendente o metafísica de la naturaleza, y con la consecuente liquidación del mecanismo, quedaron desterradas, al igual que los ob jetos de museo, todas las utopías materialísticas de un tiempo.El conocimiento de la naturaleza es el resultado de la experiencia y de la teoría.Experiencia y teoría deben completarse recíprocamente, aun cuando sea necesario cultivarlas separadamente, como sucede en el período actual, donde la notable madurez científica alcanzada por las matemáticas,
Un cuerpo calentado al rojo vivo emite la mayor parte de su radiacion en las zonas de baja frecuencia (rojo e infrarrojo), si se calienta mas aun, al rojo blanco, emite proporcionalmente mas radiaciones en las zonas del amarillo, verde y azul. Para estudiar estos procesos de intercambio de energia, se concibio un cuerpo o superficie ideal que absorba (sin ninguna irradiacion) y emita toda la energia radiante, y que, por lo tanto, debia ser negro: El cuerpo negro. Los Fisicos del siglo XIX habian determinado que existe una relacion inversa entre longitud de onda y energia, incluso habian logrado ecuaciones para describir el proceso de absorcion y emision de radiacion, pero estas formulas, o eran adecuadas para la descripcion de la luz en la zona del violeta o, eran adecuadas para la descripcion de la zona del rojo del cuerpo negro radiante, pero no habian logrado una formula para describir el proceso de intercambio de la radiacion en todas las gamas de colores (diferentes frecuencias).
En este trabajo de tesis se apunta a desarrollar herramientas que posibiliten la descripción de sistemas físicos de interés en información cuántica. El marco teórico de las investigaciones está dado por la teoría de la información, la mecánica cuántica y la geometría diferencial. Las investigaciones propuestas están principalmente vinculadas al interés en la naturaleza de los objetos y procesos coherentes en física, en particular focalizado en la noción de coherencia cuántica. La coherencia cuántica en sistema de muchos cuerpos representa la esencia del entrelazamiento y es un ingrediente indispensable para una multitud de fenómenos físicos en óptica cuántica, información cuántica, física de estado sólido y termodinámica a bajas temperaturas. Los estados entrelazados y el fenómeno de coherencia juegan un rol central en las ciencias de la información cuántica, cuyo desarrollo en los últimos años ha alcanzado gran relevancia a nivel global y constituye uno de los temas prioritarios de estudio en centros de investigación destacados de todo el mundo. En escenarios realistas, tales como sistemas cuánticos abiertos, la coherencia es afectada por el ruido ambiente, de acuerdo al fenómeno de decoherencia; la descripción de procesos físicos de decoherencia es un área de estudio muy activa. Para el estudio de procesos coherentes en sistemas cuánticos resulta fundamental contar con medidas apropiadas que permitan cuantificar el grado de coherencia. Se han establecido algunas propiedades que tales medidas deberían satisfacer, notando que la caracterización cuantitativa de coherencia necesita aún atención y un análisis más exhaustivo y amplio. Los objetivos específicos son explorar cuantificadores alternativos de coherencia utilizando medidas de información, lograr caracterizarla en el marco de la teoría de recursos mediante la propiedad de mayorización y avanzar sobre formulaciones geométricas y entrópicas del principio de incerteza desarrolladas por el grupo, estudiando su conexión con la coherencia cuántica.
L TRASCENDENTAL n1ovimiento de ideas producido por la n,o<lernas mecánicas, cuántica y ondulatoria, ~,::,, 11 dio lugar a una substancial renovaci6n en el pl'anteamiento y estudio del problen,a del áto1no.Si la nueva orientación co1no 1nétodo puede considerarse co1no un retorno al verdadero espíritu alileano, pue to que establece categóricamente que toda representación ::tpriorística de la naturaleza puede a lo sumo establecerse coi:no instrumento de trabajo, y nada n,ás; en verdad, va mucho más allá de la posición, a pesar de todo, neopl'at6nica de Galileo, en cuanto afinna en forn,a explícita que en la realidad del mundo físico tenemos siempre nlgo que no se puede, y por consiguiente no se debe purificar.idealizar, ha'Sta el estado puramente geométrico-mecánico.Queda por consiguiente renegada la que podría definirse con-io una concepción trascendente o metafísica <le la naturaleza, y con la consecuente liquidación del 1necan1c1s1no quedan desterradas, entre los objetos de n"luseo todas l'as utopías materialistas de un tien1po.fi Atenea o Para conocer su carácter, su ten1ple, es necesario hacerlo hablar para ver c6n10 se expresa; es necesario hacerlo vivir, es necesario excitarlo oportunamente, para que emita luz y calor.Las radi=tciones enutidas por el áton10 son su n-ianera de expresarse, y nosotros podre1nos encontrar la soluci6n del cnign1a, estudiando precisan1ente el conjunto de las radiaciones que emite en las diversas condiciones de excit~ci6n a las cuales podemos son-ieterlo.Vamos a referirnos 3 un caso rnuy particufar.Como enseña la quín1ica, el átomo de Hidr6geno es el más liviano de todos y el 1nás sencillo; y según la simpática representaci6n de Rutherford está formado sin1plen1cnte por un núcleo, constituido por un solo protón, partícula material cargada de electricidad positiva, y por U(l!l atmósfera electr6nica constituida por un único elcc-tr6n superficial que gira alrededor del núcleo.Encerramos un poco de Hidr6geno molecular en un tubo de vidrio donde se haya realizado previamente el vacío, y producimos, en el tubo, una descarga eléctrica conveniente; el I-Iidr6geno, separado en sus dos átomos componentes, resulta luminoso, e1nite r-3diaciones, irradia luces, mediante las cuales expresa su manera de actuar, rnanificsta su personalidad.Si analizarnos las radiaciones einitidas mediante aquel 1naravil10so aparato, que es el espectroscopio, encontramos un espectro de rayas relativamente complicado.Algunas de estas rayas aparecen en la rcgi6n visible, otras están en el ul'travioleta y otras se encuentran en el infrarrojo.Cada raya corresponde a una vibraci6n l'uminosa bien determinada y precisa.Estamos en presencia de un primer misterio: ¿c6mo es posible que el átomo de Hidrógeno, que es tan sencillo, sea capaz de vibrar de tantas maneras diferentes?; ¿ hay alguna regularidad; es posible encontrar una cierta armonfa en ese conjunto de radiaciones luminosas?El físico suizo Balmer, en el año 1885, después de un largo trabajo, paciente y genial, logró poner en evidencia que las frecuencias observadas en el espectro visible obedecen todas a uo~ única rel'aci6n