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FÍSICA CUÁNTICA -CAP 1-

Breve historia____1.0

El principio original empieza con la participación de los filósofos de la antigua Grecia, hace aproximadamente 2500 años; según la escuela epicúrea de Democrito, decía que la materia se podía dividir hasta un límite que sería indivisible, dicha palabra en griego significa átomo.
Ejemplo: Supongamos que tomamos una barra de cobre ( gráf.1) y la dividimos en dos partes (gráf.2 y 3 ); después escogemos uno de los pedazos y lo volvemos a partir, y así sucesivamente. Si te fijas, en el gráf. 10 se observa un trocito muy pequeño de cobre, y todavía se podría hacer otra mitad de dicho trozo, pero difícil. En el siguiente gráfico gráf. 11 no aparece nada. El que no puedas ver dicho trozo no quiere decir que no exista. Pero los filósofos a pesar de que sabían que existía dicha partícula no creyeron que se pudiera dividirse más, por eso le llamarón átomo -"indivisible"- . Entonces la pregunta es la siguiente: ¿existe alguna limitación en el número de veces que podamos dividir la barra de esta manera?. Según la escuela epicúrea, cuyas líneas de pensamiento se basaron en las ideas de Leucipo y Demócrito, este límite existía. Según estos filósofos, la partícula a su vez no podía ser dividida. No tuvieron los medios para demostrar tal afirmación. Tampoco eran científicos, sino filósofos. Pero convencidos de sus conocimientos sobre la materia, y no conformes en solo postular la existencia del átomo como la partícula más pequeña; la cual ya que no se podía dividir más. Empezaron a utilizar la teoría atómica para definir las propiedades observadas en ciertos materiales: líquidos, alimentos, etc. Consideraban que las sustancias de sabor ácido contenían átomos con bordes afilados y que las sustancias aceitosas se hallaban los átomos pequeños y redondeados

Los átomos de la actualidad_______1.1

Los átomos que describieron los filósofos griegos no corresponden con los actuales. Los átomos de hoy, si son divisibles: están constituidos por protones, neutrones, electrones y otras partículas. El sustantivo se debería cambiar por divisible pero, en honor a los filósofos griegos todavía se mantiene la palabra indivisible, o sea, átomo.

Tenemos una polémica delante nuestro: ¿Que entendemos por "partícula elemental"? La definición precisa de este término es algo que hoy, es objeto de discusión... Mejor que vallamos a lo más elemental y práctico, y más adelante ya tendremos oportunidad de discutir en el foro de tic3tac.
Pues, vayamos a lo práctico: una partícula debe considerarse como elemental si no es posible describirla como un sistema compuesto de entidades más elementales. Una partícula elemental no tiene partes, no se ha construido a partir de algo más simple. Lo esencial en la idea, de que la materia no es divisible indefinidamente consiste en lo siguiente: no podemos proseguir analizando las cosas en términos de partes a partir de las cuales se construyen. Este proceso pierde finalmente su significado. Se encuentran entidades irreducibles y estás son las partículas elementales.

Hemos dicho que el átomo está constituido por una serie de partículas; y que son tres, bueno, las más conocidas. Vamos a conocerlas más de cerca.

Empezaremos por el protón y el neutrón. ¿Que tienen en común? Una masa muy parecida. El primero tiene carga eléctrica positiva y el segundo carece de carga eléctrica -es neutro-. El electrón tiene una masa de unas 2000 veces más pequeña. Si se representara el protón como una pelota de ping-pong, el electrón sería apenas de unos milímetros de diámetro. Aunque el electrón sea mucho más pequeño, tiene la misma carga eléctrica que el protón.

Para entendernos a partir de ahora, hemos de imaginar que hablamos de bolitas no visibles, que manifiestan estados energéticos en su trabajo integrado en la materia.

Esto que acabo de decir, lo quiero dejar claro por lo siguiente: En 1911. Ernest Rutheford dio un paso crucial para poder conocer la estructura del átomo, al descubrir la existencia de un núcleo central. Según su tesis, los protones y los neutrones se agrupan muy próximos unos con otros en un núcleo de alta densidad, que contiene toda la masa del átomo prácticamente; y dicho núcleo resulta sumamente diminuto, incluso si se mide a escala atómica, y por lo general es unas cien mil veces más pequeño que el diámetro de la órbita de un electrón. Lo que se ha dicho hasta ahora parece sugerir que el comportamiento del átomo se parece al de nuestro sistema solar. O sea, que el Sol sería el centro en torno al cual giran los electrones (Evidentemente como los planetas). La concepción del modelo de átomo como un sistema solar en miniatura, fue bonito, pero no satisfactorio en la práctica. Tenía un gran fallo. Se sabía desde hacia años que si se acelera una partícula cargada, por ejemplo un electrón, emite radiación; entonces la partícula pierde velocidad. La consecuencia de que un electrón perdiera velocidad sería un desastre. Esto podría compararse con un satélite que diera vueltas alrededor de la tierra, y de pronto fuera reduciendo su velocidad, ello comportaría el que pasara a girar en una órbita más pequeña. Se mantendría estacionario en esa órbita, sin ninguna dificultad, pero si se redujese la velocidad paulatinamente, lo natural, o más bien evidente, sería que empezaría a dar una serie de movimientos en espiral hasta estrellarse en la tierra. A un electrón le pasaría lo mismo. La diferencia entre un satélite artificial y un electrón sería el tiempo de caída. Mientras el satélite podría pasar muchos días en órbita hasta estrellarse, en cambio el electrón tardaría una milmillonésima de segundo en caer al núcleo. Es evidente que en el modelo de Ernest Rutherford el error es claro y sin lugar a dudas.

Entonces vamos a intentar ver el átomo de otro modo. En vez de ocuparnos en sus posiciones en el espacio en que se mueven. Resultará más cómodo y útil, espero que sea así, verlos según la cantidad de energía que tienen.

El estudio lo seguiremos en el capítulo 2. Se publicará el 27 de Febrero. Mientras tanto te aconsejo que repases los textos para que te vayas nutriendo del argot y comprendiendo los conceptos elementales que se utilizan.

Con lo poco que has leído en estos párrafos anteriores, no obstante creo que es suficiente para que te ponga una fracción de un párrafo que puede ser de tu interés y creo también que los vas a entender sin dificultad ninguna.

¿Que te parece lo de la cosmología cuántica?_1.2

No quiero llevarte al laberinto de la confusión, por el hecho, de que utilice la palabra cosmología, la cual nos da a entender que trata del estudio de todo el universo considerado como un todo creado con organización. En principio parece una contradicción, ya que el mundo de la cuántica se ocupa del estudio de lo más diminuto, y en cambio, la cosmología tiene el interés enfocado hacia lo más grande. ¿Donde está la relación entre lo más pequeño a nivel atómico y lo más grande a nivel cosmológico?. Es una historia, por decirlo así, que empezó hace 15.000 ó 20.000 millones de años; nuestro universo era tan pequeño como el núcleo de un átomo por lo que estaba dominado por el efecto cuántico. Quiero hacer una pausa, antes de ir más allá. Puede que falte conocimiento de física cuántica por parte del lector, y no quiero proseguir. Deseo dejarlo para otros estadios. Sólo diré que continuaré esta explicación más rigurosamente cuando explique el principio de incertidumbre formulado por Heisenberg; sin este principio, no se entendería lo que quería reflejar en este escrito. Terminaré diciendo que, por el efecto cuántico de este pequeño núcleo se expansionó formando muchos sistemas solares y galaxias en nuestro universo y todavía continua dicha expansión. Las preguntas son las siguientes: ¿Hubo una gran nada antes del principio del cosmos?. Nada de lo siguiente: espacio, tiempo, materia y energía. ¿Unicamente podía existir un principio cuántico?. ¿De la propia nada podrían haber aparecido unas partículas?, ¿y de ahí empezó la evolución del universo?.Si fue así, ¿fue casual?. ¿El sistema cosmológico a que pertenecemos, puede ser que sea un subsistema de otro de mayor entidad ?.

Se que muchas preguntas no quedarán contestadas. Pero podemos llegar desde el mundo sutil de la cuántica a conocer verdaderos caminos de luz para llegar a comprender algunas cuestiones del mundo que decimos real, pero que lo vemos con los ojos de la educación y cultura tradicional, la cual proporciona cierta distorsión sobre esta realidad desconocida y poco divulgada.

La rigidez en el conocimiento produce limitación en la evolución del saber y el entendimiento. Hemos de sacarnos de encima muchas capas de errores educativos que anulan el saber más profundo del ser humano: poco favorecido por una educación con pocos márgenes para el desarrollo creativo.

TIC3TAC_Jaume Lladó