Celebramos 100 años de la Mecánica Cuántica, 100 años de las trascendentales presentaciones de Max Planck del 19 de Octubre y del 14 de Diciembre de 1900 ante la Sociedad Alemana de Física en Berlín, cuando dió a conocer su teoría cuántica para la radiación de cuerpo negro. Se iniciaba una de las mayores revoluciones científicas, la revolución cuántica, que marcó profundamente al siglo XX.
Celebramos 100 años de la Mecánica Cuántica, 100 años de las trascendentales presentaciones de Max Planck del 19 de Octubre y del 14 de Diciembre de 1900 ante la Sociedad Alemana de Física en Berlín, cuando dió a conocer su teoría cuántica para la radiación de cuerpo negro. Se iniciaba una de las mayores revoluciones científicas, la revolución cuántica, que marcó profundamente al siglo XX.
La física cuántica nació en diciembre de 1900, cuando Max Planck, hasta entonces un no demasiado conocido físico teórico de Berlín, se vio obligado a introducir, para explicar la ley de radiación de un cuerpo negro que él mismo había obtenido poco antes, un tipo de discontinuidad de la energía, asociada a una nueva ley física: E=h·ν. En el presente artículo se explica el camino que condujo a Planck a semejante hallazgo, al igual que los problemas que éste planteaba a su descubridor. Fue Albert Einstein, cuyas aportaciones también se consideran, quien en 1905 avanzó por la senda abierta por Planck, insertando de manera mucho más radical la cuantización energética en el seno de la física.
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.
En este tributo por el aniversario 120 de las ideas basales que dieron origen a la teoría de los cuanta, reunimos a cuatro autores, académicos, profesionales de la física y sus fundamentos para que expongan, por separado, sus exploraciones de la teoría del quantum. Hacemos un recuento de las ideas que llevaron a la formulación de la teoría cuántica por Max Planck, y su posterior aplicación. Queremos conmemorar la publicación de la teoría cuántica, pues es una marca indeleble en la historia del pensamiento científico y tecnológico universales; establece un antes y un después en la concepción del devenir de la naturaleza y es la base e inicio de la revolución científica y de pensamiento más importante de nuestros tiempos. Recalcar y ejemplificar la importancia de aprender a hacer ciencia, de seguir metodologías en el estudio de la naturaleza, y conseguir resultados nuevos, sean también objetivos de este producto bibliográfico.
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
En este tributo por el aniversario 120 de las ideas basales que dieron origen a la teoría de los cuanta, reunimos a cuatro autores, académicos, profesionales de la física y sus fundamentos para que expongan, por separado, sus exploraciones de la teoría del quantum. Hacemos un recuento de las ideas que llevaron a la formulación de la teoría cuántica por Max Planck, y su posterior aplicación. Queremos conmemorar la publicación de la teoría cuántica, pues es una marca indeleble en la historia del pensamiento científico y tecnológico universales; establece un antes y un después en la concepción del devenir de la naturaleza y es la base e inicio de la revolución científica y de pensamiento más importante de nuestros tiempos. Recalcar y ejemplificar la importancia de aprender a hacer ciencia, de seguir metodologías en el estudio de la naturaleza, y conseguir resultados nuevos, sean también objetivos de este producto bibliográfico.
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.