El año 1666 es considerado por algunos historiadores como el Annus Mirabilis(año milagroso), gracias a la aportación de Issac Newton a la física. En nuestros días esto debe tener una connotación diferente, pues en 1905 el joven de 26 años Albert Einstein, -cuatro años antes de conseguir un trabajo como profesor de Física-, publicó su tesis doctoral y cuatro de los más importantes artículos en la historia de la ciencia, todos escritos en sutiempo libre. La Organización de las Naciones Unidas declaró el 2005 "Año Mundial de laFísica" para celebrar el centenario del Annus Mirabilis de Einstein. Como un homenaje, en este artículo se verifica el Principio de Equivalencia, uno de los conceptos fundamentales de la teoría de Einstein. Se expondrá una posible violación del Principio de Equivalencia Débil en el mundo cuántico, presente en experimentos de interferencia en el nivel atómico realizados por Collela, Overhauser y Werner durante la década de los setenta, conocidos como tipo COW.
El año 1666 es considerado por algunos historiadores como el Annus Mirabilis(año milagroso), gracias a la aportación de Issac Newton a la física. En nuestros días esto debe tener una connotación diferente, pues en 1905 el joven de 26 años Albert Einstein, -cuatro años antes de conseguir un trabajo como profesor de Física-, publicó su tesis doctoral y cuatro de los más importantes artículos en la historia de la ciencia, todos escritos en sutiempo libre. La Organización de las Naciones Unidas declaró el 2005 "Año Mundial de laFísica" para celebrar el centenario del Annus Mirabilis de Einstein. Como un homenaje, en este artículo se verifica el Principio de Equivalencia, uno de los conceptos fundamentales de la teoría de Einstein. Se expondrá una posible violación del Principio de Equivalencia Débil en el mundo cuántico, presente en experimentos de interferencia en el nivel atómico realizados por Collela, Overhauser y Werner durante la década de los setenta, conocidos como tipo COW.
Hace cien años se llevó a cabo una de las mayores transformaciones dentro de la ciencia: la consolidación de la teoría de la mecánica cuántica (Ilustración 1). Es raro que una idea o teoría científica cambie radicalmente nuestra perspectiva de la realidad. Es justo este tipo de momento revolucionario que se celebra en 2025, año declarado por las Naciones Unidas como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas. En este año se celebra el nacimiento de esta teoría, que surgió con una avalancha de artículos hace 100 años. Así como sería imposible comprender la biología moderna sin la teoría de la evolución de Charles Darwin, la comprensión fundamental del mundo físico se basa ahora en principios cuánticos. La física moderna es física cuántica. Por ello, vale la pena hacer un pequeño recorrido en la historia de sus orígenes, para comprender y visualizar el futuro que se está construyendo con esta teoría.
La edad dorada de la física ha supuesto un cambio radical en la concepción que los físicos tienen del mundo. Se formularon, como consecuencia, dos teorías novedosas, una del espacio, el tiempo y el movimiento, llamada relatividad, y otra de la naturaleza de la materia y las fuerzas que actúan sobre ella, que desembocó en la teoría de la mecánica cuántica y su principal motor, el principio de incertidumbre, que recibe su nombre en honor a Heisenberg, uno de los principales arquitectos de la teoría. La teoría de la relatividad incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. La mecánica cuántica es una de las ramas principales de la Física y uno de los más grandes avances del siglo XX en el conocimiento humano. u aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores.
Mit der Einsteinsche Relativitätstheorie hat das menlischenDenken über den Kosmos eine neue Stufe erklommen."("Con la teoría de la relatividad de Einstein, el pensamiento humano ha ascendido un nuevo escalón en su comprensión del cosmos.")H. WEYL, Raurn, Zeit, Materie (Berlín, 1918). INTRODUCCIÓNEn el año 1905, Albert Einstein produjo tres artículos básicos para el desarrollo de la ciencia del siglo XX: un artículo sobre el movimiento browniano, que lo explicaba y, además, proporcionaba un método extremadamente preciso para contar átomos (lo que permitió establecer definitivamente la estructura corpuscular de la materia); un artículo en que desarrolló la teoría de la relatividad, algunas de cuyas consecuencias analizaremos; y, finalmente, un artículo en el que estableció que la luz (que hasta entonces se había considerado como una vibración) se comportaba, en el efecto fotoeléctrico, como partículas, a las que él llamó Lichtquanten y que son en la actualidad conocidas como fotones.Este último descubrimiento, tal vez el más fundamental, llevó -entre otras cosas-al desarrollo de la mecánica cuántica.No tiene, por supuesto, mucho sentido el discutir cuál de los tres descubrimientos es más importante.Cara al gran público, sin duda lo más conocido es la teoría de la relatividad, que ha producido la ecuación más famosa de la física,Lo menos conocido es la explicación del movimiento browniano, que la mayor parte de la gente (incluidos bastantes físicos) ignora.Entre los profesionales, la situación es distinta: la importancia del trabajo sobre el movimiento browniano es bien apreciada.En efecto, sin perjuicio de los éxitos de la teoría atómica, incluso a finales del siglo XIX aún quedaban dudas sobre su validez general; y esto debido a que no se había encontrado evidencia directa.El especular acerca de la composición atómica de la materia estaba muy bien, pero una prueba de la existencia real de estos átomos requería conocer su tamaño y estudiar sus propiedades.Esto pudo hacerse a principios del siglo pasado en buena parte gracias a los trabajos de Einstin sobre el movimiento browniano, que permitieron contar el número de átomos en un gramo de materia (lo que se conoce como el número de Avogadro).No es una exageración decir que los artículos de Einstein sobre el movimiento browniano proporcionan la confirmación final de la teoría atómica de la materia, algo al menos tan importante como la teoría de la relatividad y como la mecánica cuántica.No cabe duda, sin embargo, que tanto la teoría de la relatividad como la explicación del efecto fotoeléctrico representaron saltos conceptuales mucho más grandes que la explicación del movimiento browniano; después de todo, Dalton formuló la hipótesis atómica en 1808 y Avogadro consideró la cuestión de cuál es el número de
Desde hace mas de tres cuartos de siglo, sabemos que la naturaleza esta regida por las leyes que determina una teoria fisica en muchos aspectos paradojica y contraintuitiva: la fisica cuantica. Sin apenas matematicas, situando aquello que se trata en un contexto historico, y utilizando unas atractivas ilustraciones que destacan las principales ideas que aparecen en el, este libro, La realidad cuantica, presenta los fundamentos de la mecanica cuantica. Su objetivo primero es explicar los desconcertantes conceptos de superposicion, colapso y entrelazamiento, que sostienen el edificio cuantico. Recurriendo a experimentos, los autores, dos destacados investigadores en esa rama de la fisica, van desvelando, de un modo intuitivo, esos conceptos, explicando, asimismo, resultados fundamentales como los producidos por John Bell, que precipitaron la caida del mundo determinista defendido por Einstein. Una vez establecida esa base teorico-experimental, y siguiendo el mismo procedimiento intuitivo, los autores presentan las modernas aplicaciones de esos conceptos cuantico: teleportacion, criptografia y ordenadores cuanticos. Todas ellas se enmarcan en la Teoria de la Informacion Cuantica, una disciplina tras la que se esconden importantes interrogantes que tambien se tratan aqui, tales como si la informacion es suficiente para interpretar correctamente la mecanica cuantica, o si el mundo se explicaria, en ultimo termino, como informacion.
La intención de este artículo es analizar las posiciones desplegadas por Albert Einstein y Niels Bohr en lo que respecta a su interpretación de la mecánica cuántica. El propósito es mostrar que ambos compartieron, pese a sus diferencias, la búsqueda por alcanzar una descripción objetiva del mundo cuántico. Einstein desde una actitud más crítica hacia la formulación actual de la teoría, mientras que Bohr realizó una enunciación que buscó describir objetivamente los fenómenos cuánticos. Para desarrollar la crítica de Einstein al modelo cuántico, conviene detenernos brevemente en algunas consideraciones sobre su interpretación del conocimiento y la realidad. El creador de la teoría de la relatividad entiende que la realidad existe, que el universo tiene una estructura propiamente cognoscible a partir de la que el hombre puede construir una imagen del mundo que nos lo haga racional. El desarrollo del conocimiento parte para Einstein de la experiencia sensible, a partir de la cual comienza el proceso metafísico de generación de conceptos o categorías. Estos, a diferencia de las categorías kantianas, son una libre creación humana, que nos compromete con una forma particular de interpretar y pensar el mundo. Podemos entonces, desde este desarrollo, derivar las leyes de la naturaleza (EA1-068), generando una teoría física, presentada como "un intento por construir conceptualmente un modelo del mundo real, así como de su estructura regida por leyes” (EA 1-603). La estructura de una teoría es el proceso dinámico en el que participa la razón, que desde su creatividad provee la estructura, y la experiencia, quien solamente juzga la validez de la teoría.
The breakdown of physicsPor recomendación de la UNESCO, la Asamblea General de la ONU proclamó 2025 como Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (Resolución A/RES/78/287, https://docs.un.org/es/A/RES/78/287) para conmemorar el primer centenario de la Mecánica Cuántica, cuyo nacimiento se reseña con el artículo "Sobre la reinterpretación teóricocuántica de las relaciones cinemáticas y mecánicas" de Werner Heisenberg (Heisenberg, 1925).Durante la mayor parte del siglo 20, esta disciplina se desarrolló con el fin primordial de explicar la estructura de la materia y su interacción con la radiación.Pero, en las postrimerías de ese siglo y lo corrido del 21, la Mecánica Cuántica irrumpió definitivamente en el ámbito de la tecnología más sofisticada, principalmente en los campos de la computación, las telecomunicaciones y la ciencia de los materiales.Sus aplicaciones actuales son diversas y no sólo ocupan buena parte del paisaje tecnológico cotidiano a escala global, sino también las expectativas y tendencias de la tecnología y la innovación para el futuro cercano y mediano.Motivada por este panorama, la ONU busca con la celebración incentivar la conciencia sobre el impacto de las tecnologías cuánticas en la vida moderna, además de apuntar a objetivos socio-culturales globales conforme a sus principios misionales.No obstante, la historia de la física durante el primer cuarto del siglo 20, antes de la publicación del artículo de Heisenberg, merece toda nuestra atención, no solo como reseña de época, que algunos llaman edad dorada de la Mecánica Cuántica (Eisberg,1978), sino primordialmente, como evolución del pensamiento humano en la búsqueda de la comprensión plena de la naturaleza, con impactos profundos e indiscutibles en la educación y en la cultura.No se trató de un "salto cualitativo", producto de la complejidad lograda por la acumulación de conocimientos, sino de una ruptura rotunda de la concepción de la naturaleza, establecida a lo largo de los tres siglos precedentes, al estilo de la declaración de uno de sus protagonistas, Louis de Broglie: "La historia de la ciencia muestra que su progreso se ha visto constantemente obstaculizado por la influencia tiránica de ciertas concepciones que han llegado a ser consideradas como dogmas.Por esta razón, es conveniente someter a examen periódico y a profundidad los principios que hemos llegado a admitir sin discusión" (De Broglie, 1956).La Historia de esa ruptura ilustra en detalle el ejercicio de lo que hoy llamamos pensamiento crítico, con una participación protagónica de la intuición y de la actitud inquebrantable de salvaguardar la investigación científica.Irónicamente, este último aspecto ha sido puesto en entredicho por los liderazgos políticos actuales, en un momento de innegable florecimiento de la producción tecnológica.El siglo 19 marcó la época en la que los físicos creyeron saberlo todo de su disciplina.Desde la revolución científica del siglo 17, siguieron los lineamientos trazados por Galileo Galilei e Isaac Newton, entre otros, sobre el quehacer en física.Galileo expresó que "la filosofía está escrita en ese grandísimo libro [de la naturaleza] que continuamente está abierto ante nuestros ojos (me refiero al universo), pero no se puede entender si antes no se aprende a entender la lengua, y conocer los caracteres en los que está escrito.Este libro está escrito en lengua matemática, y los caracteres son triángulos, círculos, y otras figuras geométricas, sin las cuales es imposible entender ni una palabra; sin ellos es como girar vanamente en un oscuro laberinto" (Galilei, 1623), mientras que Newton estableció las reglas de filosofía natural: "(i) No se deben admitir otras causas que las necesarias para explicar los fenómenos.(ii) Los efectos del mismo género deben siempre ser atribuidos, en la medida en que sea posible, a la misma causa.(iii) Las cualidades de los cuerpos que no son susceptibles de aumento ni disminución y que pertenecen a todos los cuerpos sobre los cuales se pueden hacer experimentos, deben ser miradas como pertenecientes a todos los cuerpos en general.(iv) En