Síntesis informativa | La mecánica cuántica

Colnal | 20 junio 2019
Síntesis informativa | La mecánica cuántica

Colnal | 20 junio 2019

 

La mecánica cuántica | Ciclo

 

 La mecánica cuántica es el lenguaje de la naturaleza microscópica, tiene las predicciones comprobadas más extraordinarias que tenemos los humanos, y podemos predecir cuantitativamente a la naturaleza:  Luis A. Orozco

 El trabajo de la mecánica cuántica y su divulgación nos permite no solamente entender la riqueza de las tecnologías, sino también tener relaciones más humanas con ellas: Juan Villoro

 

Los integrantes de El Colegio Nacional (Colnal) Jaime Urrutia Fucugauchi y Juan Villoro coordinaron el ciclo La mecánica cuántica, cuya primera parte consistió en la conferencia De los experimentos imaginarios a la información cuántica, a cargo del investigador del Joint Quantum Institute Luis A. Orozco. “En esta ocasión tendremos a Luis Orozco y a Juan Villoro y vamos a intentar juntar las dos partes, la física cuántica y las letras, de la mejor manera y esperamos que sean de su interés”, anunció el colegiado Urrutia Fucugauchi durante la presentación.

El físico experimental comenzó su ponencia planteando su punto de vista sobre lo que es la mecánica cuántica y sus implicaciones. Orozco señaló que una idea fundamental para ciertos físicos es que todo está hecho de partes y la naturaleza parece ser intrínsecamente probabilística: “la mecánica cuántica, como la conocemos hoy, va acompañada de la aparición el 27 de febrero de 1946 de la idea de que la naturaleza es aleatoria. Ese día Henry Becquerel descubrió que unas sales de uranio emitían luz aleatoriamente”.

En este sentido, el investigador narró que fue el 7 de octubre de 1900 que nació la mecánica cuántica cuando el físico Max Planck conoció los resultados de los experimentos de radiación de cuerpo negro: “entre el 7 de octubre y el 12 de diciembre, Planck estuvo luchando contra todo lo que creía y en un acto de desesperación dijo que la energía también está hecha de partes, no solo la materia. Planck descubrió que la materia también está hecha de partes y que existía lo que hoy llamamos un cuanto de energía y con eso comenzó la revolución”. El especialista explicó que entre 1920 y 1933 la mecánica cuántica se desarrolló con los aportes de científicos como: Heisenberg, Schrödinger, Dirac, De Broglie, Pauli, Bohr y Fermi.

El ponente recordó que fue en 1934 que los experimentos imaginarios comenzaron a ser cuestionados por la incapacidad de aislar un electrón o un átomo y aseguró que no hay una analogía clásica que permita aplicarse a la característica de la mecánica cuántica de la superposición: “la mecánica cuántica es el lenguaje que tenemos para describir a la naturaleza y todos los lenguajes tienen reglas y son contradictorios. La mecánica cuántica es el mejor lenguaje que tenemos pero no puede ser perfecto”.

El científico citó el texto de Einstein de 1935, ¿Puede considerarse completa la descripción cuántica-mecánica de la realidad física?, para señalar que fue en ese momento que Schrödinger acuño el término entanglement (entrelazamiento o enredamiento) para nombrar la condición de la mecánica cuántica de arrojar resultados aleatorios correlacionados. Al referirse al lenguaje de la naturaleza mencionó la función de onda como parte de ese lenguaje que permite generar probabilidades y afirmó que la mecánica cuántica es el lenguaje que tienen los físicos para describir a la naturaleza y predecirla.

Orozco afirmó que la primera revolución cuántica desarrolló el transistor y la segunda permitió dejar los experimentos imaginarios y posibilitó atrapar y monitorear átomos, lo que permitió ver que el átomo tiene movimientos oscilatorios y en ocasiones hay una superposiciones: “la mecánica cuántica es un lenguaje para describir nuestro conocimiento (incompleto) de la naturaleza, no de la naturaleza en sí misma. Es un conocimiento incompleto, pero nos permite predecir”.

El físico ubicó el origen de la información cuántica en los años ochentas cuando los físicos de IBM se comenzaron a preguntar cuáles son los límites físicos de la computación: “en el siglo XXI nació esta ciencia nueva que surgió de la mezcla de reescribir con el lenguaje cuántico las ciencias de la información. Entre sus consecuencias está darle a la computación cuántica una capacidad exponencialmente creciente de hacer cuentas por la superposición”. Agregó que el desarrollo de una computadora cuántica, que permita tener cálculos de manera polinomial en lugar de exponencial, ha sido impulsado por grandes compañías.

En la segunda parte del ciclo, el colegiado Juan Villoro se unió al físico en los Diálogos sobre la mecánica cuántica. El escritor comenzó preguntando sobre la relación de Einstein y la mecánica cuántica y la posibilidad de la creación de una teoría del campo unificado, a lo que Orozco contestó que el rechazo de Einstein a la mecánica cuántica residía en su avanzada edad y calificó la causa como “muy humana”, además exhortó a aprender mecánica cuántica lo antes posible por tratarse de un lenguaje distinto. Enseguida, Villoro preguntó sobre cuáles son los límites de un científico al momento de renunciar o flexibilizarse en las hipótesis que tiene y el físico respondió “la gran diferencia que tenemos en las ciencias duras es que las leyes no son sometidas a votaciones, son sujetas a experimentos (...) Yo en lo personal no solo me fijo en los experimentos, sino también los estudiantes son los que me mantienen honesto”.

El colegiado subrayó que en el mundo occidental se tiene la concepción del “ser o no ser” y la mecánica cuántica propone un “ser y no ser”. Ante esto, Orozco respondió que él cree “que este conocimiento si puede tener consecuencias para un mundo más civilizado en el sentido de que se vuelve más predecible. Yo los invito a que se asombren, es algo que los científicos tratamos de no perder”. Posteriormente, Villoro preguntó sobre la relación de las simetrías ocultas en la naturaleza propuesta por Marcos Moshinsky, quien fuera miembro del Colnal,  y su relación con el pensamiento cuántico, a lo que el especialista respondió que esa relación ha motivado la mitad de su vida científica y ejemplificó simetrías presentes en la naturaleza como la del ciclo del agua y de la electricidad.

Cuando Villoro preguntó sobre la materia oscura, el físico experimental dijo “si tú me preguntas a mi dónde está la materia oscura, yo digo que se trata de la fuerza débil, la fuerza responsable del inicio del ciclo solar (...) la fuerza débil nos ha dado una cantidad de sorpresas extraordinarias desde que la conocemos (...) Creo que eso es la materia oscura, pero hasta que no la detectamos todas las apuestas se valen”. El colegiado finalizó sus cuestionamientos al experto preguntándole sobre cómo será la computadora cuántica personal, a lo que el físico contestó que “las primeras computadoras cuánticas nos permiten hacer cuentas, explorar la estructura que debe de tener un programa que corre en una computadora cuántica, pero no te la puedes llevar a todos lados. Las computadoras van a tener que ser con base de silicio”.

Luis Orozco finalizó la ponencia contestando a las diferentes preguntas del público sobre radiación, la fuerza nuclear débil, neutrinos, simetrías, hoyos negros, la tabla periódica, la teoría de cuerdas y el paso del mundo cuántico al mundo clásico, “el proceso de hacer ciencia es un procedimiento de descubrimiento e invención. El el que yo conozca la ecuación no quiere decir que pueda resolverla (...) pero hay un juez que es la naturaleza y uno tiene que ser humilde ante ella”. Destacó la asistencia de los miembros de El Colegio Nacional Alejandro Frank y el nobel de química Mario Molina.

 

Puede consultar la actividad completa en el canal de YouTube de El Colegio Nacional: https://www.youtube.com/watch?v=M5gY_T0Nsek   

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