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estratégia y táctica
mecánica cuántica Imprimir E-mail

Alguien que no ha sido impresionado y sacudido por la teoría cuántica, es alguien que no la ha entendido.      niels bohr


El V congreso Solvay de Bruselas de 1927: los que transformaron el mundo, reunidos por única vez.

Primera fila (izqda a dcha) I. Langmuir, M. Planck, Mme. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson Fila del medio: P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr Fila alta: A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, Ed. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin.


Las hipótesis cuánticas introducidas dan lugar a una nueva teoría física que proporciona una interpretación probabilística de la naturaleza.

Actualmente sabemos que debemos mirar la física con "ojos clásicos" si se trata de objetos o situaciones que nos son cotidianas y próximas, pero que esta mirada debe cambiarse a "relativista" para grandes velocidades y a "cuántica" para dimensiones atómicas.

Todos los estados cuánticos en el universo están intrínsecamente mezclados.

No vivimos en un mundo mental relativista, sino en un mundo mental mecánico y materialista que ya no corresponde con las últimas teorías de la ciencia.


deseo de ser piel roja               miguel morey

Deseo de ser piel roja: de cabalgar la velocidad extrema que habita en el corazón de cada cosa y las hace estarse tan quietas.

mecánica cuántica           richard feynman

La mecánica cuántica, también conocida como física cuántica, es la parte de la física que estudia el movimiento de las partículas muy pequeñas, el comportamiento de la materia a escala muy pequeña. El concepto de partícula "muy pequeña" atiende al tamaño en el cual comienzan a notarse efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud arbitraria y simultáneamente la posición y el momento de una partícula (véase Principio de indeterminación de Heisenberg), entre otros. A tales efectos suele denominárseles "efectos cuánticos". Así, la Mecánica cuántica es la que rige el movimiento de sistemas en los cuales los efectos cuánticos sean relevantes. Se ha documentado que tales efectos son importantes en materiales mesoscópicos (unos 1.000 átomos).

La mecánica cuántica es la descripción del comportamiento de la materia y de la luz en todos sus detalles, y en particular, de todo aquello que tiene lugar a escala atómica. A muy pequeña escala, las cosas no se comportan en absoluto como aquéllas de las cuales tenemos una experiencia directa. No se comportan como ondas, no se comportan como partículas, como nubes ni como bolas de billar, ni como un peso sobre una cuerda, ni como nada que se haya visto jamás


I find the ideas in the fractals, both as a body of knowledge and as a metaphor, an incredibly important way of looking at the world.

vice president al gore, new york times, june 21, 2000, discussing some of the "big think" questions that intrigue him.


cuanto

Max Planck pensó que la luz quizá era radiada sólo en porciones discretas. Como no sabía qué tamaño podrían tener estas porciones, las llamó quanta (en singular quantum).. Hasta entonces se creía que todas las formas de energía, entre ellas la luz, existían en cantidades tan pequeñas como uno quisiera imaginar. Lo que Planck sugería ahora era lo contrario, que la energía, al igual que la materia, existía exclusivamente en la forma de partículas de tamaño discreto y que no podían existir porciones de energía más pequeñas que lo que él llamó «cuantos». Los cuantos eran, por consiguiente, «paquetes» de energía, lo mismo que los átomos y las moléculas eran «paquetes» de materia. Planck supuso además que el tamaño del cuanto de energía variaba con la longitud de onda de la luz: cuanto más corta la longitud de onda, más grande el cuanto.


las suposiciones más importantes de esta teoría son las siguientes

La energía no se intercambia de forma continua, sino que en todo intercambio energético hay una cantidad mínima involucrada, es decir un cuanto (cuantización de la energía).

Al ser imposible fijar a la vez la posición y el momento de una partícula, se renuncia al concepto de trayectoria, vital en Mecánica clásica. En vez de eso, el movimiento de una partícula queda regido por una función matemática que asigna, a cada punto del espacio y a cada instante, la probabilidad de que la partícula descrita se halle en tal posición en ese instante (al menos, en la interpretación de la Mecánica cuántica más usual, la probabilística o "de Copenhague"). A partir de esa función, o función de ondas, se extraen teóricamente todas las magnitudes del movimiento necesarias.

Aunque la estructura formal de la teoría está bien desarrollada, y sus resultados son coherentes con los experimentos, no sucede lo mismo con su interpretación, que sigue siendo objeto de controversias.

La teoría cuántica fue desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas teóricas "anteriores" de la mecánica clásica o la electrodinámica:

Espectro de la radiación del Cuerpo negro, resuelto por Max Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos más que continuos. Este fenómeno se llamó cuantización, y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular: quantum, de la palabra latina para "cantidad", de ahí el nombre de mecánica cuántica.") El tamaño de los cuantos varía de un sistema a otro.

Bajo ciertas condiciones experimentales, los objetos microscópicos como los átomos o los electrones exhiben un comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, ("partícula" quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región especial del Espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.

Las propiedades físicas de objetos con historias relacionadas pueden ser correlacionadas en una amplitud prohibida por cualquier teoría clásica, en una amplitud tal que sólo pueden ser descritos con precisión si nos referimos a ambos a la vez. Este fenómeno es llamado entrelazamiento cuántico y la desigualdad de Bell describe su diferencia con la correlación ordinaria. Las medidas de las violaciones de la desigualdad de Bell fueron de las mayores comprobaciones de la mecánica cuántica.

Explicación del efecto fotoeléctrico, dada por Albert Einstein, en que volvió a aparecer esa "misteriosa" necesidad de cuantizar la energía.

El desarrollo formal de la teoría fue obra de los esfuerzos conjuntos de muchos y muy buenos físicos y matemáticos de la época como Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Albert Einstein, P.A.M. Dirac, Niels Bohr y Von Neumann entre otros (la lista es larga). Algunos de los aspectos fundamentales de la teoría están siendo aún estudiados activamente. La Mecánica cuántica ha sido también adoptada como la teoría subyacente a muchos campos de la física y la química, incluyendo en Materia condensada, Química cuántica y Física de partículas.


poesia cuantica

Angela Vallvey Arévalo (Ciudad Real, 1964) obtuvo hoy el IV Premio Ateneo de Sevilla en la modalidad de poesía por la obra 'Nacida en cautividad' y afirmó que "es un honor" recibir un premio "tan prestigioso".

En declaraciones a Europa Press, Angela Vallvey afirmó que "es un honor y un placer recibir este premio", --dotado con 12.000 euros y la edición de la obra por Algaida Editores-- pues, según dijo, "el Ateneo de Sevilla, tanto en poesía como en narrativa, es un galardón muy prestigioso".

Asimismo, informó de que 'Nacida en cautividad' tiene su punto de partida en el gato de Schrödinger, "que es un experimento que la física cuántica llevó a cabo en 1937" y añadió que "la poesía de la obra gira en torno a la fascinación por lo científico y a la fascinación por la naturaleza". Así, Vallvey calificó la obra como "poesía cuántica".


Las ciencias naturales, que llevaron al moderno materialismo a un extremo, lo han superado entretanto a través de los reconocimientos de los grandes físicos del pasado siglo: Einstein, Max Planck y Werner Heinsernberg. La nueva física nos enseña que nuestro mundo en realidad no se compone de materia. Lo que percibimos más o menos como sustancia sólida, no es una aglomeración de una infinidad de las más pequeñas partículas fijas, sino una red de intercambio de impulsos y vibraciones de un campo energético invisible.

Hans Peter Dürr, un físico de Munich, colaborador durante años y seguidor de Werner Heisenberg, lo describe así: "Al final de la realidad en esta observación no está la materia, sino sólo un campo, que no es material, sino que representa un tipo de potencial. Un potencial que tiene la facultad de Materializarse. Este campo es sólo un único campo, del que está formado el universo entero

En mecánica clásica, la descripción del estado físico de un cuerpo material comprende su posición en el espacio, su velocidad, su velocidad de rotación, etc., magnitudes que nos parecen medibles y correctas. En mecánica cuántica, en cambio, todo esto se sustituye por un ente matemático complejo, el "vector de estado".

Se consideran 4 tipos de fuerzas o interacciones fundamentales:

  • electromagnética Transmitida por fotones la sufren todas las partículas con carga eléctrica.
  • nuclear débil Transmitida por los bosones vectoriales W± y Z0 es la responsable, por ejemplo, de la desintegración b.
  • nuclear fuerte Transmitida por los gluones es la que hace que los quarks se unan para formar mesones y bariones (nucleones). Solo la sufren los hadrones.
  • gravitación Transmitida por el gravitón (partícula no descubierta aún). Al nivel de partículas fundamentales esta fuerza es de escasa importancia y difícil de incluir en las teorías.

Algunas teorías fundamentales predicen la existencia de otros bosones más pesados como el bosón de Higgs (a veces varios) que dotaría de masa a las partículas fundamentales.

Los componentes básicos de la materia son fermiones, incluyendo los bien conocidos protón, neutrón, y electrón. De éstos, solamente el electrón es realmente elemental. Los otros dos son agregados de partículas más pequeñas (quarks) unidos por la interacción fuerte. Los fermiones elementales existen en cuatro variedades básicas, cada una de las cuales se clasifica en tres generaciones con diversas masas

quark wikipedia


max planck

Max Planck, Max Karl Ernst Ludwig Planck (23 de abril de 1858 - 4 de octubre de 1947) fue un físico alemán considerado como el inventor de la teoría cuántica.

Nacido en Kiel, Planck comenzó sus estudios de física en la Universidad de Munich en 1874, graduándose en 1879 en la ciudad de Berlín. Volvió a Munich en 1880 para ejercer como profesor en la universidad y en 1885 se mudó a Kiel. Allí se casó con Marie Merck en 1886. En 1889, volvió a Berlín, donde desde 1892 fue el director de la cátedra de Física teórica.

En 1899, descubrió una constante fundamental, la denominada Constante de Planck, y es, por ejemplo, usada para calcular la energía de un fotón. Ese mismo año describió su propio grupo de unidades de medida basadas en las constantes físicas fundamentales. Un año después descubrió la ley de radiación del calor, denominada Ley de Planck, que explica el espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta ley se convirtió en una de las bases de la teoría cuántica, que emergió unos años más tarde con la colaboración de Albert Einstein y Niels Bohr.

Desde 1905 hasta 1909, Planck fue la cabeza de la Deutsche Physikalische Gesellschaft (Sociedad Alemana de Física). Su mujer murió en 1909, y un año después se casó con Marga von Hoesslin. En 1913, se puso a la cabeza de la universidad de Berlin. En 1918 recibió el Premio Nobel en física por la creación de la mecánica cuántica. Desde 1930 hasta 1937, Planck estuvo a la cabeza de la Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (KWG, Sociedad del emperador Guillermo para el avance de la ciencia).

Durante la Segunda Guerra Mundial, Planck intentó convencer a Hitler de que perdonase a los científicos judíos. Erwin, el hijo de Planck, fue ejecutado por alta traición el 20 de julio de 1944, por la supuesta colaboración en el intento de asesinato de Hitler. Tras la muerte de Max Planck el 4 de octubre de 1947 en Göttingen, la KWG se renombró a Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (MPG, Sociedad de Planck para el desarrollo de la ciencia).


microscópico y macroscópico

Para los químicos, todo se explica con núcleos de átomos, electrones y fotones. Explican la realidad de cada día. El enfoque microscópico está regido por la mecánica cuántica, y, el macroscópico, por la termodinámica. El enfoque estructural trata de cómo se organizan y unen los átomos.


Un ejemplo de su importancia se demuestra en la siguiente conclusión facilitada en un estudio elaborado en Estados Unidos: más del treinta por ciento del Producto Interior Bruto de Estados Unidos tiene que ver con productos en cuya producción la mecánica cuántica es la base. El láser, cuyas aplicaciones hoy día son tan extensas, es una realidad gracias a la mecánica cuántica.           universidad de valladolid / 25 septiembre 2006


científicos daneses trasladaron una pieza utilizando luz y materia

Un grupo de científicos daneses logró teletransportar un objeto macroscópico, visible al ojo humano, en una distancia de medio metro sin usar un vínculo físico.

Esta es la primera vez que se puede realizar una operación de estas características con un objeto que contiene millones de partículas, ya que hasta ahora esa experiencia sólo se había logrado con apenas dos átomos y a una fracción de milímetro de distancia.

El profesor Eugene Polzik y su equipo del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, junto con el Max-Planck Institut for Quantum Optics de Alemania, han dado un gran paso adelante en las investigaciones sobre teletransportación utilizando luz y materia.

Este es un paso más allá, puesto que es la primera vez que se emplean en teletransportación tanto la luz como la materia. La primera lleva la información y la otra sirve de contenedor para la misma", explicó Polzik en una entrevista.

La teletransportación de dos átomos simples ya se hizo hace dos años, pero a una distancia de una fracción de un milímetro", añadió Polzik. "Nuestro método permite la teletransportación entre distancias mucho mayores, gracias a la utilización de la luz en el proceso", explicó.

Juan Ignacio Cirac Sasturain, responsable del equipo alemán y premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2006, explica: "Conseguimos teletransportar el estado cuántico de hasta 500 fotones a varios billones de átomos". "Así, -añade- comparado con los experimentos de teletransporte que han habido hasta ahora (donde se ha teletransportado el estado de unos pocos fotones a otros, o el de un solo átomo a otro) el nuestro es el primero en el que se teletransporta la propiedad de un objeto a otro totalmente distinto (luz a materia) y en el que hay una cantidad grande de átomos y fotones

Aunque la teletransportación siempre se asocia a la ciencia ficción, este tipo de investigaciones no está dirigida a que una persona pueda aparecer instantáneamente en un lugar distante sino a la teletransportación de información cuántica de un lugar a otro.

otras experiencias

Por su parte, dos equipos científicos en Austria y Estados Unidos lograron esta semana teletransportar por primera vez las propiedades de una partícula a otra.

Esta semana dos equipos de físicos en lugares distintos del planeta anunciaron que habían dado uno de esos grandes pasos para la humanidad que la ciencia permite al teletransportar por primera vez en la historia las propiedades de una partícula a otra, sin usar un vínculo físico.

El profesor Rainer Blatt, de la Universidad de Innsbruck, en Austria, uno de los centros que logró la hazaña, califica a la teletransportación como "un hito que nos acerca un poquito a la realidad imaginada por Gene Roddenberry en 1966 para su serie de televisión". Pero sólo un poquito, pues lo que los físicos austríacos lograron, así como el equipo de científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (Nist) de Boulder, Colorado, Estados Unidos, fue teletransportar estados cuánticos entre átomos.

Usar la teletransportación podría permitir que se realicen las operaciones de lógica mucho más rápido.

Según David Wineland, jefe del equipo de Nist, "cuando los científicos hablan de teletransportación se refieren a la transferencia de estados cuánticos, que son propiedades físicas como la energía, el movimiento y el campo magnético del átomo. En las computadoras del futuro, esta información conformaría los qubits, la versión cuántica de los bits digitales 1 y 0 que se utilizan en la actualidad".

Blatt y sus colegas, así como otro equipo de científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (Nist) en la ciudad estadounidense de Boulder informaron de la primera teletransportación de átomos en dos reportajes de la revista científica Nature. Los resultados de los experimentos en Estados Unidos y Austria representan un gran progreso en la búsqueda de computadoras ultrarrápidas, que podrán transmitir información a la velocidad de la luz. Hasta ahora, la habilidad de transferir propiedades físicas de una partícula a otra sin un vínculo físico sólo se había logrado con rayos láser. En 2002 científicos de la Universidad Nacional de Australia consiguieron desintegrar un rayo láser y hacerlo aparecer, casi instantáneamente, un metro más lejos. Como señala Blas, esta es la primera vez que se logra con partículas masivas. Por eso, el hecho de que todavía no estemos hablando de gente tele transportada de un lugar a otro no le resta importancia a la proeza de los científicos austriacos y estadounidenses.

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