La pregunta que ha inspirado que ha venido a dar en este trabajo ha sido: ¿Qué papel tuvo la hipótesis adiabática de Paul Ehrenfest en el desarrollo de la teoría cuántica? Para ello se ha tratado de precisar el significado mismo de la hipótesis y se ha reconstruido una especie de "ruta adiabática" hacia la teoría cuántica. En definitiva, se ha situado el origen, se han señalado los antecedentes, el impacto, etc., de esta contribución de Ehrenfest. \n \nEn la primera parte se trata la gestación de la hipótesis adiabática. Para ello se da una somera visión del escenario en que ésta tuvo lugar; el nacimiento y primera evolución de la hipótesis cuántica, introducida en la física por Max Planch en el año 1990. Ehrenfest publicó sus primeros trabajos sobre teoría cuántica en 1905 y 1906. En ellos encontramos una crítica severa al proyecto planckiano de dar cuenta de la irreversibilidad en el sistema de la cavidad radiante. En 1991 Ehrenfest publica un extensísimo análisis de la teoría de la radiación térmica de Planck, en un artículo en el que sin duda hay que situar el origen de la hipótesis adiabática. Otros de los resultados que encontramos en este artículo son: \n \nComparación exhaustiva entre las hipótesis cuánticas de Einstein (hipótesis de los quanta de energía) y de Planck (cuantización y justificación de la forma (de la dependencia con la frecuencia) del quantum. \n \nEn la segunda parte se reconstruye el proceso que Ehrenfest llegó a formular con precisión su hipótesis en 1916. El escenario corresponde al de los años 1913-1918, y podría caracterizarse como los años de extensión y generalización de la hipótesis cuántica. En la tesis se comentan también artículos de Ehrenfest de 1913 y 1914 en los que prácticamente encontramos todos los resultados que publicará juntos un par de años después.
La pregunta que ha inspirado que ha venido a dar en este trabajo ha sido: ¿Qué papel tuvo la hipótesis adiabática de Paul Ehrenfest en el desarrollo de la teoría cuántica? Para ello se ha tratado de precisar el significado mismo de la hipótesis y se ha reconstruido una especie de "ruta adiabática" hacia la teoría cuántica. En definitiva, se ha situado el origen, se han señalado los antecedentes, el impacto, etc., de esta contribución de Ehrenfest. \n \nEn la primera parte se trata la gestación de la hipótesis adiabática. Para ello se da una somera visión del escenario en que ésta tuvo lugar; el nacimiento y primera evolución de la hipótesis cuántica, introducida en la física por Max Planch en el año 1990. Ehrenfest publicó sus primeros trabajos sobre teoría cuántica en 1905 y 1906. En ellos encontramos una crítica severa al proyecto planckiano de dar cuenta de la irreversibilidad en el sistema de la cavidad radiante. En 1991 Ehrenfest publica un extensísimo análisis de la teoría de la radiación térmica de Planck, en un artículo en el que sin duda hay que situar el origen de la hipótesis adiabática. Otros de los resultados que encontramos en este artículo son: \n \nComparación exhaustiva entre las hipótesis cuánticas de Einstein (hipótesis de los quanta de energía) y de Planck (cuantización y justificación de la forma (de la dependencia con la frecuencia) del quantum. \n \nEn la segunda parte se reconstruye el proceso que Ehrenfest llegó a formular con precisión su hipótesis en 1916. El escenario corresponde al de los años 1913-1918, y podría caracterizarse como los años de extensión y generalización de la hipótesis cuántica. En la tesis se comentan también artículos de Ehrenfest de 1913 y 1914 en los que prácticamente encontramos todos los resultados que publicará juntos un par de años después.
En los orígenes de la física cuántica, a principios del siglo xx, la asimilación y maduración de las nuevas teorías requirió del establecimiento de vínculos con sus antecesoras, antes de poder desprenderse de ellas y formar una nueva estructura totalizadora de comprensión en esta disciplina. En este artículo analizamos el papel que jugó Paul Ehrenfest en una parte de ese proceso. En la primera parte destacamos el paralelismo de sus investigaciones con las de Niels Bohr, mostrando cómo el trabajo conjunto de ambos nos permite argumentar en favor de la continuidad conceptual en el desarrollo de teorías científicas. Sin embargo, también mostramos que dicha continuidad tiene un límite. En nuestro caso de estudio hacemos uso del análisis que Paul Ehrenfest y Albert Einstein hacen del experimento de Stern-Gerlach para mostrar que, en una revolución del conocimiento, al final surgen en verdad nuevos paradigmas con los que finalmente las nuevas teorías se desprenden de las anteriores.
[ES] Hoy en día hay sobradas razones para considerar la teoría cuántica como uno de los mayores éxitos de la física moderna. Después de unos primeros años dificultosos, inaugurados por el descubrimiento del cuanto de acción por Max Planck en 1900, la teoría física cuántica acumula éxitos y consigue describir una cantidad de fenómenos cada vez mayor. No obstante, también es una teoría que desafía a nuestra intuición, pues choca con las nociones más elementales de la física clásica. La validez del formalismo de la mecánica cuántica está fuera de toda duda, pero de este no se desprende inmediatamente una imagen de la realidad microscópica. Esto supone un problema serio, ya que el objetivo de la física es dar una descripción de la realidad, además de permitirnos manipularla. Profundizar en este tema es el motivo principal para hacer este trabajo. Una de las primeras soluciones al problema presentado, y también la más dominante,1 es la interpretación de Copenhague. Se asocian comúnmente a esta físicos como Max Born, Werner Heisenberg y Niels Bohr. Esta interpretación suele entenderse como sinónimo de indeterminismo, el principio de correspondencia de Bohr, la interpretación estadística de la función de onda de Born y la interpretación complementaria de Bohr de ciertos fenómenos atómicos.2 Sin embargo, a día de hoy se dispone de suficiente información para saber que bajo este término se agrupan interpretaciones muy diferentes entre sí.3 A pesar de las divergencias entre los autores mencionados, está ampliamente aceptado que la perspectiva general que comparten tiene su origen en el trabajo de Bohr.4 Así, he centrado el trabajo en su solución al problema de la física cuántica y en su filosofía de la física.
En la primera parte de este artículo, respondemos a los comentarios críticos de Michel Paty sobre nuestro trabajo "Einstein y el efecto Compton". Si bien nuestra intención no fue evaluar la respuesta de Einstein a la evidencia experimental de la hipótesis cuántica de la luz más allá del año 1923, en la segunda parte del artículo evaluamos dos importantes experimentos completados en 1924: los realizados por Bothe y Geiger en Alemania y los de Compton y Simon en los Estados Unidos. Discutimos por qué ambos experimentos proporcionaron pruebas adicionales que respaldaron los puntos de vista de Einstein sobre la teoría cuántica de la radiación. Sin embargo, afirmamos que aun después de conocer estos resultados, Einstein nunca expresó un juicio categórico sobre la realidad de los cuantos de luz tal como el que formuló De Broglie a principios de 1923, con el que comparamos el punto de vista de Einstein.
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.
En 1900 Planck postuló una nueva constante, h, segñun la cual la energía radiaba por el cuerpo negro no era continua como se aceptaba de acuerdo con la teoría electromagnética, sino que era una propiedad discreta. La ley de distribución de energía que contenía dicha constante representaba los datos experimentales en una forma sorprendente. En 1905 Einstein postuló el cuanto de luz mediante el uso de la analogía entre la radiación monocromática de baja densidad y un gas ideal. Sin embargo, durante las dos primeras décadas del siglo XX ambas derivaciones se mantenían sin fundamentar. En 1992 Compton logr´ó detectar el momentum y la energía del cuanto de luz propuesto por Einstein. El trabajo de Bose, realizado en 1924, fue decisivo para la labor de fundamentación. A partir de los cuantos de luz, Bose creó, junto con Einstein, una nueva estadística que fue capaz de interpretar ambas derivaciones. El presente artículo se propone trazar el camino que condujo a este importante descubrimiento.