Conferencia “La Física Cuántica: desarrollo histórico y conceptos” por Daniel Alonso Ramírez Fundoro

creo que son más ya tres más de 30 años que lleváis organizando sistemáticamente seminarios de historia de la ciencia lo cual es un logro bonito en Canarias y también Quiero agradecer a mis compañeros por haber aceptado la invitación para participar en esta jornada que seguro que van a resultar provechosas para todos desde el punto de vista científico pero también humano Bueno lo que voy a pretender hoy es simplemente esbozar ligeras ideas sobre la historia y las personas que desarrollaron la física cuántica Hasta cierto punto la estructura formal que hemos heredado hoy y que difícilmente se

va revisando los libros de texto aunque algunos matices van apareciendo digamos que es un cuerpo que podemos compartir como consensuado y dejar para mis compañeros el peor trabajo hablar de lo importante Así que para eso están aquí y para eso van a hablar Bueno como digo la física cuántica tiene la aureola de ser una teoría o compleja o llena de paradojas y se suele decir que es porque no tenemos intuición sobre ella que siempre nos lleva a esquinas de pensamientos las que no estamos con las herramientas suficientes como para decir estos suena o parece intuitivo

y eso es así básicamente porque nuestra intuición creo se fabrica a base de la experiencia y la experiencia una vez que es repetida repetida repetida la asimilamos y no es que seamos más intuitivos o menos intuitivos estamos acostumbrados y como estamos acostumbrados lo que nos parece regular es como yo hubiera estado siempre ahí y pongo una manzana Porque todos sabemos que si tenemos una manzana en la mano y la liberamos y remisiblemente caerá al suelo y esa intuición esa adelantar lo que va a pasar esa predicción está claro que todas la tenemos Si es muy

difícil no pensar que alguien que esté en la sala si le planteamos que ocurrirá con la manzana si liberamos la mano no atienda a razones y diga que va a subir hacia arriba para responder que caerá Y esa es un pensamiento intuitivo está basado en la experiencia Bueno pues si sabemos eso pues no nos parece algo complejo no nos confronta a un argumento más difícil o a buscar otros eventos que correlacionen con este para dar explicación a lo que pasa simplemente sabemos que va a ocurrir así Bueno pero también hay otros procesos que nos parecen

intuitivos porque estamos acostumbrados a ellos ahí vemos una especie de bala de cañón o una bola de bolos colisionando contra un conjunto de cristales y los despedaza Y si preguntásemos a la persona que está aquí el técnico que diera hacia atrás y reconstruyera todos esos cristales a la pregunta de si eso es posible posiblemente diríamos que no que hay algún truco que algo está pasando que no corresponde a la realidad entre comillas y es porque de nuevo tenemos la intuición de que eso nunca lo hemos visto a ocurrir nadie nos ha contado ha venido escandalizado

diciendo mira tengo en casa unos vidrios que cuando los golpeos se rompen y cuando los dejo muertito se recomponen de nuevo y me devuelven la pelota la mano nadie nos ha contado eso jamás ni nunca lo hemos observado y como ese pensamiento no se nos pasa porque no no lo hemos visto nunca pues está claro que sabemos que esa imagen es real pero la contraria no puede ser real y lo mismo pasa con el humo que está saliendo de la Copa nadie ha visto que espontáneamente ese humo se recomponga dentro de la copa y la

copa se levante Y de nuevo es un pensamiento poco intuitivo pensar que eso va a ocurrir en sentido inverso porque jamás lo hemos visto luego identificaríamos el truco nada más verlo como algo que no corresponde a la realidad lo mismo pasa con el movimiento de la luna alrededor de la tierra si estamos desde niños confrontados a saber que ese objeto está ahí de forma periódica cambia de fases de forma periódica hay algo periódico en ese movimiento lunar y las personas que minuciosamente durante siglos han estado recopilando datos para entender ese movimiento no muy tardío en

el tiempo se dieron cuenta de que era un movimiento regular que se podía predecir hoy sabemos mucho más sobre eso sabemos cómo orbita ese Astro alrededor de la tierra Pero lo que sí que no es intuitivo es pensar que lo que hace caer la manzana a la tierra es exactamente la misma causa que hace orbitar la luna alrededor de la Tierra ese pensamiento ya no es tan intuitivo y como no es intuitivo necesita de nuevas ideas una mente muy perspicaz pero sobre todo muy Audaz en romper los esquemas y bueno hoy sabemos que esa persona

se llama Newton pero lo que quiero Resaltar no es el nombre de la persona sino que hay cosas que realmente no se puede acceder con ellas solo con intuición hace falta algo más y es algo más es un esquema de pensamiento apropiado con el lenguaje apropiado con las ideas apropiadas y las personas con el talento apropiado para poder conectar cosas que en principio parecen disconexas y de ahí emerge algo nuevo como digo ese pensamiento ya no es tan intuitivo Bueno pues lo que se da en Llamar física clásica digamos las leyes de Newton y algo

que no voy a mencionar electromagnetismo de Maxwell era un esquema no muy intuitivo pero consistente para explicar una gran variedad de fenómenos naturales y esa física que he señalado de ella hasta el siglo XIX compuesta por la mecánica la automatismo teorías como la termodinámica era un cuerpo de doctrina dentro del campo de la ciencia la física que llamamos hoy en el que la intuición es sustituida por herramientas precisas en las que se expresa matemáticamente el lenguaje de la física y que permitían acceder a fenómenos que no observamos directamente en la vida cotidiana Pero podemos anticipar

que va a ocurrir con ellos porque ese esquema nos permite anticiparlo en términos cuantitativos y cualitativos cuantitativos porque podemos hacer números con ellos y cualitativo porque sabemos manejar los conceptos las igualdades no son solo igualdades entre números sino también entre conceptos o puedo calcular pero también puedo argumentar conceptualmente ese cuerpo de doctrina que hemos llamado se llama generalmente la física clásica era algo bien establecido y después de las leyes de Max suelo de la unificación de más sobre electricidad del magnetismo realmente era un cuerpo doctrina muy muy sólido Bueno pues cómo se encontraba la física

al finales del siglo XIX y a principios del siglo XX para ponernos en situación a poco antes del nacimiento de la física cuántica o de la relatividad especial y general Bueno pues existía creo una fuerte convicción entre toda la comunidad y que había llegado prácticamente a su pleno desarrollo que Tanto las leyes de la mecánica formuladas por la tarea de Newton y elaborada por matemáticos como hoy lagrange la plaza y otros y la fundamentación básica por Maxwell del campo electromagnético era un cuerpo tan desarrollado Que prácticamente era ya la perfección es decir poco más se

iba a poder decir para expresar esto y hoy es una charla inusual para mí porque vamos a tener que leer un poco entre todos y no suelo hacerlo así pero me pareció importante hacerlo hoy pues para entender ese tipo de estado de ánimo como se sentían las personas es traído un pequeño texto de planck que dice que cuando estaba comenzando a estudiar física y le pedía a su venerable profesor Fili monjol y su opinión sobre las condiciones y perspectivas de sus estudios Él presentó la física como una ciencia altamente desarrollada y casi completamente madura que

después de haber sido coronada por el principio de conservación de energía Meyer kirko y otros pronto asumiría su forma final es cierto que en algunos rincones que daba algún punto o pequeña burbuja por estudiar y remover pero el sistema en sí mismo era bastante seguro y la física teórica se acercaba a la perfección que desde hace siglos había sido atributo de la geometría decir que hay dos cosas que me gusta Resaltar a los estudiantes cuando leemos algo así la primera es un joven estudiante se interesa por saber en qué campo debe trabajar en el que

pueda ser fértil su creatividad que no esté tan elaborado que sea muy difícil ser fértil y lo segundo es el estado de ánimo de los físicos de la época pensando que básicamente poco más el listón está tan alto de poco más vas a poder aportar bueno interesante El joven planck afirmaba esto Bueno pero tenemos aquí a michaelson en 1899 que decía las leyes y hechos fundamentales más importantes de la ciencia física ya han sido descubiertas si hay que tener valor para una afirmación así pero es una afirmación Y estos están tan firmemente establecidos que la

posibilidad de que sean suplantados debido a nuevos descubrimientos es extremadamente remota y añade posteriormente nuevos descubrimientos se deben Buscar en la sexta cifra decimal Así que básicamente todo es mejorar la precisión de las cosas pero poco más Pero esta que es la que más me impacta a mí no solo por el pesimismo que que conlleva sino el alto grado de frustración por así decir que los presen esas palabras de lord Kelvin en 1897 dice una palabra caracteriza al esfuerzo más enérgico por el avance de la ciencia que he llevado a cabo perseverantemente durante 55 años

esa palabra es fracaso Dice no sé más acerca de las fuerzas eléctricas y magnéticas o de la relación entre el éter y la electricidad y la materia ponderable o de la afinidad química de lo que se había y traté de enseñar a mis estudiantes de filosofía natural hace 50 años en mi primera sesión como profesor imagínense que que grado de frustración como expresa llevar 50 años enseñando algo que parece inmutable es decir no hay nada nuevo por supuesto debe ser una exageración quizás una afirmación de vida de la edad avanzada pero tiene algo de verdad

detrás Espero no decir esto Jamás en mi carrera es decir Espero que siempre haya gente descubriendo cosas que yo lo entienda de manera que esto no me pase pero frente a esas afirmaciones tan taxativas de que Prácticamente todo está hecho empiezan a aparecer nuevos hechos la gente es curiosa están los laboratorios empiezan a aparecer fenómenos intentan explicarlo y no siempre los esquemas van a ser capaces de explicar lo que se está observando y menciono simplemente tres está por una parte de la aparición de los rayos catódicos que se convirtieron en una fascinación en la época

todo el mundo quería ver rayos catódicos después está el descubrimiento de los rayos x también contemporáneo a esa descubrimiento Y por último quiero Resaltar el descubrimiento de la radioactividad por beckler en María loboska Kuri y Pierre si esos hechos junto con otros pero esos hechos en particular estaban apareciendo y necesitaban ser explicados Y se estaban encontrando as dificultades esos físicos tan convencidos de que estaba Prácticamente todo hecho para explicarlo usando el lenguaje que conocen y las herramientas que conocen Bueno pero qué era la física en el entorno a 1900 bueno para saber eso lo que

hice fue irme al primer congreso internacional a las actas el primer coronesio internacional que se celebró en París en 1900 fue un súper congreso en el que pudieron estar representadas todas las disciplinas de la física además tuvo mucho éxito de participación nunca después pudo organizarse un congreso en el que todas las disciplinas de la física estuvieron representadas porque ya había crecido tanto la física que lo hacía imposible pero si uno mira la tabla de contenido el índice es interesante está dividido en secciones y hay estas secciones problemas generales y metrología mecánica y física molecular óptica

y termodinámica electricidad y magnetismo Magneto óptica rayos catódico y rayos uranos la radiactividad física del Cosmos y física de la biología sin que ese interés de lo físico por la biología no es nada de los años 60 y 70 ya desde principio de siglo estaban involucradas las personas en entender aplicando las leyes de la física sistemas biológicos bueno Vámonos a la sesión 1 que me llamó la atención bueno por supuesto me llama la atención la sesión inaugural la persona más importante de la ciencia francesa en el momento seguro pero estaba esta precisión de las medidas

de metrología es destacado también esta revisión de los sistemas de unidades propuestos es cuando se empieza a hablar seriamente de hacer un sistema unificado en el contexto de la física que el intercambio de datos esté estandarizado se sepa qué es lo que se mide Cómo se mide etcétera después destacó aquí el calor específico del agua y después por ser destaco estudio la superficie del nivel del mar y cambios en un campo magnético y otros después jugar un papel relevante en la hipótesis individual de Einstein la relatividad general sobre la equivalencia de la masa inercial y

la masa gravitatoria Bueno vamos a la sesión 3 que es más interesante para la discusión de hoy Bueno vemos a William entonces discutiendo ondas del éter sirvieron un problema importante en la época pero después vemos a distribución de las líneas espectrales insisto estos 1900 después radiación de cuerpos negros del húmero radiación de gases de Prince game después leyes teóricas de la radiación bine propiedades ópticas de los metales drude la velocidad de la luz presión de radiación y teoría cinética de los gases y principio de karma por limón todos ellos problemas más interesantes en el contexto

de lo que después será la física cuántica especialmente la parte de radiación del cuerpo negro y emisión de radiación por base Bueno solo por interés que discutía la gente en sistemas biológicos bueno el gran Broca la transmisión de energía en organismos vivos o Había otro por aquí me llama la atención aplicaciones de la espectroscopia en biología es decir hoy sigue siendo interesante decir que bueno pues eso era básicamente la física en la época y digo que era porque realmente ese congreso representaba todo lo que estaba siendo publicado bueno como digo fue prácticamente el último congreso

de física toda la física y veremos Por qué bueno pero cuántas personas hacían física en ese momento cuánto de grande era la comunidad Bueno pues en Estados Unidos había el entorno de 195 científico he sacado Esto del estudio es el Bronx que hace estas estimaciones Alemania unos 190 físicos registrados el Imperio británico porque incluía la India y Canadá Pues en torno a 150 el equivalente a Francia después había países como el Imperio astrobungo de lo que vuestro Austria nada más en torno a unos 90 científicos 80 científicos perdón después Rusia 50 científicos Italia Italia siempre

está ahí con motores España tenía 13 Así que en el 1900 éramos eran 13 personas según este autor que hacían física en España suiza en torno a 50 si sumamos en torno a 1080 personas Así que la física estaba hecha fundamentalmente por mil personas Esa era la comunidad internacional de física en el mundo si uno va después a físicos destacados estamos hablando de un 10% sobre eso y Cuál era el volumen de publicaciones qué tenía que leer una de esas personas mensualmente Pues bueno yo no lo sé exactamente entonces me fui al fiscal al rey

yo le dije Dime todo lo que has publicado desde 1900 hasta 1925 Y qué envidia es decir 50 artículos publicados de todas las ramas de la física Así que estos señores se podían sentar en su campo y lo leían absolutamente todo era fácil 25 años después se había multiplicado por tres de acuerdo Así que lo que intento decir con todo esto es que era una pequeña comunidad científico a principio siglo muy confiados en el poder de la física para explicar fenómenos muy complejos y convencidos de que tenían las herramientas conceptuales y teóricas para hacerlo y

que pongo ahí daban que efectivamente quedaban algunas cosillas por entender sí pero no estaban preocupados porque no fueran a ser capaces sino creían que lo que sabían ya era suficiente era cuestión de insistir de acuerdo bueno sin embargo esas cosillas se mostraron relevantes y es lo que vamos a intentar transmitir aquí Bueno pues el uno de los grandes problemas que ya vimos que estaba enfatizado en el congreso de 1900 era los datos experimentales derivados de la radiación del cuerpo negro cada vez los datos eran mejores era más fiables y eran sistemáticamente reproducibles entonces despertó el

interés de darles una explicación racional en términos de las herramientas que se conocían a esa curva de intensidad frente a frecuencia Bueno pues el primer gran avance y por eso consideramos al padre la física cuántica al menos en la comunidad a plank es como digo por la explicación de la acción del cuerpo negro pero también está la explicación del efecto fotoeléctrico debido a Einstein que en ambos casos tanto plan como Einstein introducen la cuantización de la energía como hipótesis para dar una explicación racional de los experimentos de la radiación del cuerpo negro o los experimentos

de lenard del efecto fotoeléctrico y los pongo a los dos Porque es importante hoy interesante desde el punto de vista contrastar la actitud de los dos frente a la hipótesis de cuantización porque marca lo que me gustaría insistir como línea 1 de esta charla Ayer cuando hay un cambio generacional Generalmente Hay nuevas cosas que aparecen interesantes los jóvenes vencen la inercia de los viejos y terminan imponiendo ideas nuevas que traen cosas nuevas y en este caso se ve claramente Bueno pues como digo esto es una copia que has traído de internet de los datos experimentales

que había disponibles a principios de siglo sobre la reacción del cuerpo negro esto es intensidad para diferentes curvas en temperaturas frente a longitud de onda y aquí tenemos a Bin que intentó dar una explicación de esa curva y aquí los experimentales responsables de muchas de esas gráficas Bueno pues planck en un artículo maravilloso que se puede leer es decir no es técnicamente complejo pero estás muy bien escrito muy bien estructurado y las conclusiones son contundentes como digo en ese artículo introduces la hipótesis de cuantización para dar explicación de la radiación del cuerpo negro ese artículo

que como digo calcula la entropía de esa radiación usando la teoría de boltzmann entre paréntesis en algún momento he leído y no sé si se puede contrastar históricamente que planck abordó a voltsman sobre si la energía podía estar cuantizada y parece que la respuesta de bolson era que sí que sin lugar a dudas si la materia está cuantizada por qué no va a estarlo la energía Esa fue la respuesta de bolson así que con ese pequeño paréntesis magistralmente como digo en ese artículo en 1901 que se puede leer perfectamente calcula la entropía asociada a los

modos de radiación como si fuéramos y los armónico hace el cálculo a lo voltsman y concluye en una fórmula que explica esa fórmula de intensidad frente a longitudes de onda Pero depende de dos parámetros una de una constante de proporción que es como cuantiza la energía Cuál es el mínimo cuánto a cuantizar que es proporcionar la frecuencia y otro la constante de Volkswagen que figura la definición de la entropía y son parámetros en la teoría pero magistralmente lo que hace planck es que usa Perdón usando su fórmula a ver si lo digo puede calcular el

área que hay debajo de cada curva eso es una condición y puede calcular Dónde está el máximo de cada curva con esas dos condiciones este caballero fija estos valores en su Artículo para h y para acá y los contratos con los valores actuales aceptados Aunque yo fuera capaz de hacer este único trabajo en mi vida si llegara a sacar dos parámetros y sacarlos perfectamente vamos se acabó así mañana nos vamos a la playa y a disfrutar de la vida no podré hacer nada mejor vivir como decía Einstein no hay otro huevo que pueda poner Es

realmente magistral es tan simple como escribe tan bien escrito que es una delicia mis alumnos están obligados a leer esto bueno por supuesto había otras fórmulas alternativas y aquí ven en La Curva sólida la curva de plan la de los competidores y los datos experimentales de diferentes experimentos y se ve que la curva de plan razonablemente es la que mejor ajusta los experimentos lo que terminó imponiendo la visión de planck sobre esa fórmula bueno a ver si y cuál fue el interés de la comunidad entonces Bueno pues aquí vemos una curva que sacado de Andrea

zuloleski que los paper publicados a lo largo de los años 1905 hasta el 14 sobre la radiación del cuerpo negro y ven que se estrenó Pero en cuanto el interés por la cotización empieza a crecer el interés de los científicos siempre con números moderados estamos hablando 60 artículos por año Así que empieza gente a interesarse qué diablos es eso de la cuantización Y qué sentido tiene bueno en la otra gran contribución que resalto aquí es la del efecto fotoeléctrico de Einstein Einstein usa la hipótesis de cotización de la energía para explicar todos los aspectos del

efecto fotoeléctrico y lo hace con éxito y por qué contrastó la contribución de Einstein a la contribución perdón de de planck porque los dos tienen una actitud contrapuesta respecto a la cuatización plan sostiene a lo largo de su vida que es básicamente un artefacto algo que me ha ayudado a conseguir que las cosas funcionen Pero de alguna forma será revisado en el futuro y mantendrá nuestro Corpus del electromagnetismo y lo que conocemos intacto mientras que Einstein adoptó que no la cotización es algo fundamental tenemos que aceptarlo y es algo que la naturaleza usa para expresarse

con nosotros es decir que son ante la eficacia uno es muy pragmático y acepta que es eficaz pero no cree que la idea sea definitiva y el otro sigue siendo igual de pragmático pero acepta que hay algo revolucionario y la idea que además es una nueva teoría Y que debe ser aceptada así si son dos visiones distintas se llevan décadas de edad pero para que entendamos porque esto lo consigo así fijemos en 1911 en la conferencia solvé parte del extracto de la intervención de plan dice si se considera la completa confirmación experimental que obtuvo la

teoría electrodinámica de Maxwell Mediante los fenómenos de interferencias más delicados y se consideran las extraordinarias dificultades que su abandono implicaría para toda la teoría de los fenómenos eléctricos Y magnéticos entonces se siente cierta repugnancia en arruinar su fundamento dice por esta razón dejaremos de lado la hipótesis de los guantes de luz especialmente porque aún es muy temprano en el desarrollo de esta noción en 1911 borre estaría trabajando ya en sus órbitas cuantización intentando explicar el átomo de hidrógeno pero no era el único en la misma línea se expresa nerds Milka michaelson y Jeans en 1925

en su texto la teoría dinámica de los gases dice un breve paso conduce directamente a la hipótesis de los cuantos de luz la opinión general de lo físico Parece ser que la teoría no puede ser considerada como una expresión de la realidad física bueno estando Adam aquí quizás esa afirmación todavía se sostenga en algún foro pero creo que en el contexto que quiere hablar jeans aquí es no es definitivo tarde o temprano reconoceremos las cosas pero fíjense en la carta de recomendación de plan nerds para que Einstein ingrese en la academia prusiana de ciencia en

1913 dice que a veces haya errado el blanco en sus especulaciones Como por ejemplo su hipótesis de los cuentos de luz no puede realmente serle reprochado en exceso porque no es posible introducir ideas verdaderamente nuevas Incluso en la ciencia más exacta sin correr algún riesgo comisión bueno no solo tengamos en cuenta sino es suficientemente bueno y brillante pero esa hipótesis Bueno ya veremos pero eso en 1913 luego la idea estaba ahí funcionaba y no es que fuera aceptada con generalidad todavía había personas digamos cauta por ser el cautos nosotros que decían que esto tendría que

tener un recorrido un poco mayor para ver a dónde llevaba no era el caso de Einstein que estaba convencido que esto era así bueno como digo a pesar de ello había interés por entender la estructura del átomo ya se estaba empezando a vislumbrar una especie de modelo Planetario del átomo y la gente quería entender que era eso y cómo funcionaba Bueno pues la gente hace lo que puede y es cuando aparece un problema nuevo intentamos aplicar lo que sabemos y lo que sabemos es lo que sabemos no sabemos más y por lo tanto hacemos extrapolaciones

y si hay un modelo Planetario del átomo y sabemos Cómo describir las órbitas de los satélites alrededor de los planetas pues intentamos hacer lo que hacíamos aquí aquí lo que ocurre es que estamos hablando de una extrapolación de 18 órdenes de magnitud estamos intentando aplicar conceptos y llevar los 18 órdenes de magnitud de distancia en números y que sean Igualmente aplicables pero bueno somos físicos decir lo vamos a intentar De todas formas si funciona funciona si no pues otra cosa mariposa Bueno pues la lección que vamos a aprender es que generalmente en la nueva física

requiere nuevas intuición intuición en el sentido del que hemos hablado antes nuevas herramientas nuevos conceptos para intentar comprender las cosas Bueno pues esa teoría que intenta usar los viejos conceptos de alguna manera para explicar lo que está ocurriendo los sistemas cuánticos se llama vieja teoría de la cuantización y fundamentalmente se debe abor sommer y modificada por Einstein consumer Field para sistemas multidimensionales y básicamente consiste en si tengo las trayectorias cerradas puedes decir que para cada energía hay una trayectoria pero no todas las energías son posibles Así que mi sistema habrá trayectoria seleccionada acorde a la

energía que tienen que es ajustar con esas órbitas la realidad que estoy observando en las energías bueno eso tuvo bastante éxito y los trabajos de Bohr pueden ser considerados piezas seminales en física y la lectura de esos trabajos que también es recomendable no Vámonos hacen ver una mente muy perspicada muy capaz y que claramente Revolucionaria pero se está expresando en el único lenguaje que tiene a su disposición que es el lenguaje de la mecánica clásica pero lo hace muy muy bien Bueno pero Einstein que ya era una persona muy perspicaz y reconocida por Entonces ya

sabía que esa teoría no podía ser cierta y además el argumento que elabora para hacerlo demuestra que era una persona que leía prácticamente a los grandes y los leía en detalle poncaré como Ustedes sabrán ganó el premio de la academia de Suecia por resolver la estabilidad del problema de los tres cuerpos después se lo quisieron quitar Pues en realidad no lo demostraba y se quedó con la mitad del premio no sé si porque decidió no devolverlo o porque no fueron capaces de quitárselo el asunto es que fuera como fuese desarrolló en tres volúmenes una teoría

mecánica del movimiento de muchos cuerpos en particular los tres cuerpos que dio el origen a lo que después se dio a conocer como teoría del caos pero en particular se percató que muchos sistemas dinámicos en particular aquello en los que hay no linealidades destruyen prácticamente todas las constantes de movimiento a las que pudieran acceder quedándose solo con la energía Y eso es muy importante la regla de cuantización de Bob sumfield porque le hace la regla de escoger cada una de las constantes de movimiento que tiene el sistema expresado en un lenguaje particular que se iba

de la una y un matemático francés se llama variables angulares de acción y cuantizar cada una de las acciones que corresponde a constantes de movimiento Pero si esas constantes desaparecen no hay nada que cuantizar y Einstein se percata de eso en 1917 publicó un artículo casi inadvertido prácticamente por todo el mundo y lo dice explícitamente solo en el párrafo final del artículo y dice si hay menos desde desde el número de los libertades constantes de movimiento como ocurre por ejemplo según poncare en el problema de los tres cuerpos Entonces los momentos no son expresables en

función de las culas posiciones y la condición cuántica son el Einstein también falla en la forma ligeramente generalizada que se ha presentado aquí si él Presenta una generación y dice pero la mía y la de los otros no tienen nada que ver con la realidad Porque como aparezca un sistema como esto no se puede aplicar pase inadvertido y la gente sigue insistiendo en intentar que la regla de cuantización de bolson se generalice al sistema no solo multidimensionales sino al hidrógeno dos más un problema de tres cuerpos que es la tesis que le encomienda born a

su ayudante pauli al joven pauli para hacer y fracasa estrepitosamente pauli no logra en su tesis la cuatización de bolso de ese objeto Pero sabemos por qué es imposible pero se le encomienda quizás por eso decidió contribuir de otra forma pero como digo hubo que esperar casi 40 a 50 años después para entender cómo cuantizar a la clásica digamos los sistemas que no tienen sino la energía como constante de movimiento y es que es un sistema es altamente caótico si solo tiene la energía como constante de movimiento se puede cuantizar se puede conseguir una fórmula

de cuantización aproximada se debe a good filler un físico matemático suizo Bueno ya falleció pero que vivió en Estados Unidos debido a su carrera allí qué formuló una expresión para obtener los niveles de energía de un sistema en el que no existen sino una constante de movimiento que es la energía vale es bastante complicada la teoría matemática que hay detrás se desarrolla la función Z de shelberg el problema de geodésica en espacios de curvatura negativa es un programa temáticamente formidable pero precioso pero precioso Pero no es la teoría cuántica es solo una forma de expresar

algunos conceptos cuánticos usando conceptos clásicos una aproximación Bueno ahí tienen una típica función de onda estacionaria en un sistema que se llama estadio Por su forma que puede ser imitado por una cavidad superconductora que tenga esa forma y se deja casi el bidimensional para que los modos transversales prácticamente sean bidimensionales se establece el estacionario se mide con antena que forma nodal tiene y se expresa de esa forma y vemos que las órbitas periódicas básicamente constituyen el esqueleto de esas estructuras que están ahí Fueron descubiertas por heller en los años 80 Bueno pero por mucho que

empujemos una teoría así expresada al lenguaje clásico no accedemos a los sistemas cuánticos luego esos esfuerzos de la vía teoría cuántica estaban llamados al fracaso Bueno ahí ven una aplicación de esos conceptos en esto es una pequeña esfera de vidrio del orden de micras y esas órbitas periódicas que establece la luz esos huésped gallermod que se dicen Pues se pueden usar a la forma de la vieja teoría cuántica y explican experimentos nos permiten expresar los resultados de los experimentos bueno vamos a ver entonces el contraste entre lo que son las dos generaciones que están pugnando

por entender los fenómenos que están apareciendo en la literatura y que no están siendo sencillos de abordar bueno en Primera fila tenemos a la plana mayor de la física del momento que acude a la conferencia sorbet en Bruselas aquí tenemos a Marie Curie los dos cacurí aquí tenemos Albert Einstein que está a caballo entre Esta generación y la generación de los jóvenes he puesto las fechas para que calculemos las edades por ejemplo fíjense aquí Paul dirac nacido en 1902 comparenlo pues por ejemplo con niels 1885 o maxword 1882 o de broader ya esté más joven

1892 Pero fíjense los dos inverves que están aquí heisenberg y pauli 1900 no tengo Si 1901 Así que son muy jóvenes muy muy jóvenes frente a personas muy consolidadas que tienen ideas muy claras sobre la cuatización unos creen que es un artefacto defiende que es un objeto realmente nuevo que hay que considerar y que eso es una nueva teoría y tenemos are intentando encajar todas las piezas usando el nuevo lenguaje para explicar los nuevos hechos Bueno pues hace falta gente irreverente que la no le suponga ningún problema intelectual confrontar a un genio siempre y cuando

crean que tienen los argumentos en las manos y las razones para proponer cosas nuevas Bueno pues ahí Aparecen las ideas de braile las ideas de heisenberg es guiado por Borbón y la matemática conoce Jordan dirac y Hay muchísimas más personas por supuesto la ciencia Nunca es una acción individual pero combinamos en que esto nos cuenta una historia no demasiado irracional sobre la historia de la física cuántica Bueno pues esto es una carta de heisenberg a pauli los dos muy jóvenes en 1925 si estamos hablando que tienen 24 años y 25 años y le dice realmente

estoy convencido que una interpretación de la fórmula de ridberg el átomo de hidrógeno que ha resuelto por a la clásica en términos de órbita circulares y elíptica según la geometría clásica no tiene la más mínima significancia física y todos mis esfuerzos desafortunados tendrá éxito justo después están dedicados a eliminar completamente el concepto de órbita que de todas formas no se puede observar y reemplazarlo por uno más apropiado decir que es una posición Clara contundente pero en privado de esto no sirve para nada necesitamos algo nuevo y ya en su Artículo de 1925 que no escribe

él él queda tan agotado del cálculo que deja todo hecho y su director de tesis maxbone escribe el artículo y lo firma solo heisenberg pero el artículo está escrito por voz y pone en cambio parece más razonable tratar de establecer una mecánica cuántica teórica análoga la mecánica clásica pero en la cual sólo se presenten relaciones entre cantidades observables algo que una persona que ha estudiado físico cuántica ya sabe a qué se refiere porque hablamos todo el rato de observable Bueno ese es el artículo famosom de 1925 después vendrán artículos coautores con born y Jordan pero

ese es el clave inicial en el que expresa la idea fundamental sobre la teoría de planck Bueno después vienen los trabajos de redinger en 1926 casi cada dos meses uno tras de otro publica una serie de artículos en el que el primero es dedicado a la cuatización del átomo de hidrógeno y muestra que lo que va Lo que propone funciona perfectamente bien la hidrógeno y reproduce todo lo que se sabe sobre él después en el segundo introduce una generalización e introduce las reglas de cuantización y después las aplicaciones trata el oscilador armónico el oscilador levemente

armónico el rotor en la teoría de perturbación es decir es un trabajo magistral básicamente los libros de textos durante décadas reprodujeron las mismas aplicaciones una tras de otra después Explica el efecto Star después demuestra que la mecánica suya es equivalente a la de heisenberg después introduce los estados coherentes para explicar el clásico y en el último hace una recopilación de todo para seguir vendiendo su teoría y en el último año de 1926 banda un artículo física al review en el caso un recopilatorio de todo lo que ha descubierto si eres un año hiper prolífico es

decir no para describir no para uno tras otro uno tras otro uno tras otro bueno Bueno se entiende por qué están excitantes lo que está haciendo que me imagino que no podía parar Bueno pero ahí tiene en el artículo primero dice en esta comunicación deseo primero demostrar en el caso más simple del átomo de hidrógeno no relativista y no distorsionado dice que las leyes habituales de cuantificar cuantificación pueden ser reemplazadas por otros requisitos en el que ya no se mencionan los números enteros si ya no los pongo a la mano no digo esto tiene que

ser múltiplo de algo en su lugar los números enteros aparecen de la misma manera natural que los números enteros que especifican el número de nodos en una cuerda vibrante esta nueva concepción puede generalizarse y creo que toca el significado más profundo de las reglas cuánticas el escribe pero deliciosamente maneja el alemán y el inglés porque el inglés también es lengua materna pero es que escribe realmente de una forma tan pedagógica y tan pausada la argumentación y después aquellos que les gusta la historia la física o les gusta la física en este artículo es delicioso leer

los agradecimientos porque aparece Agradeciendo a Germán Bale por su asistencia en resolver la ecuación diferencial derivadas parciales que sale para resolver el átomo de hidrógeno Así que encontrarse citas Así es algo espectacular bueno como digo este artículo marca también el inicio de la mecánica ondulatoria conocida en el momento pero también dirá que 1925 lee el artículo de heisenberg e inmediatamente se pone a pensar que hay detrás Y también propone una física cuántica basada en una cuantización que consiste en reemplazar lo que se conoce en clásica como corchete de poasón por lo que conocemos hoy por

conmutador cuántico y lo que él llama el álgebra de los sistemas cuánticos y la introduce Bueno se puede considerar que tanto el 25 como el 26 son fundamentales en el origen y concepción de la física cuántica igual entendemos hoy Bueno pero qué piensa un mecánico ondulatorio como es redinger de un mecánico matricial como heisenberg y viceversa pues ahí tienen extraído de correspondencias con otras personas por ejemplo dice redinger a propósito de la teoría de mi teoría fue inspirada por lease de broiler y por los comentarios breves pero infinitamente perspicaces de Albert Einstein tenía absolutamente ninguna

conciencia de ninguna relación genética con heisenberg naturalmente conocía su teoría pero debido a los métodos de álgebra trascendental que para mí parecía muy difíciles y a falta de visualización me sentí desanimado por ella por no decir repelido en inglés suena un poco más más duro Vale pero no menos duro incluso casi vulgar dice cada vez que pienso en la parte física de la teoría de rodinger más abominable me parece lo que Reading Ever escribe acerca de la visualización no tiene casi ningún sentido En otras palabras creo que es una y Ustedes pongan la letra que

falta de acuerdo es decir que realmente no sabía ninguno que estaban hablando del mismo objeto desde dos puntos de vista distintos fue o le tocó a reding al Mostrar que eso era así en su cuarto artículo Bueno pues como digo nueva generación entonces nueva física Bueno pues qué ocurre vamos a ver solo un poco de cronología 1924 a principio de exclusión de bueno de broil de 1923 1924 principio de exclusión resalto aquí el artículo de 1925 con Bon y Jordan 26 es redinger y toda su secuencia de artículos aquí Bueno parece importante fíjense aplicaciones ya

la aproximación de bonopen fundamental y molecular o la ley de toma fermi para los gases los estudios de raman los escritos de Irán publicados después de 1928 sobre la estructura de electrón etcétera etcétera hasta llegar a finales de 1927 y Qué lección sacamos de eso desde la primera idea hasta tener un cuerpo de doctrina que ya está siendo aplicado solo pasan cinco años el tiempo una tesis doctoral sí que si se es joven y seca en un terreno fértil no te tomes demasiado tiempo pensando que van a esperar por ti no van a esperar por

ti o eres rápido o lees lo que hacen los demás no los demás leen lo que haces tú esta gente hiper productiva publican Reading en algún momento diez y dos artículos al año Einstein iguales y están constantemente lanzando ideas a veces equivocados y corrigiendolas especialmente Einstein pero no esperan por nadie es así que cuando se es joven y se tiene el tiempo y se tiene una buena idea hay que ir a por ella porque a nadie va a esperar fíjense en cinco años prácticamente esquilman el territorio es decir y lo esquilman tanto Bueno vamos a

discutir este problema Cuáles son los elementos básicos que me gustaría Resaltar de todo ese cuerpo de doctrina como conceptos que nos podemos llevar a casa e intentar profundizar un poco Bueno pues se empieza a comprender que técnicamente un estado cuántico y el principio de su proposición porque es relevante que son cantidades observadas y cómo actúan sobre esos estados Cuáles son los posibles resultados de la medida asociados no observable de los que introduce la teoría y Qué probabilidad es asignarles dado un estado obtenido el valor particular de la medida de un observable Cuáles estados justo después

de haber sido obtenido y la evolución dinámica del Estado lo que se conoce como ecuación de redinger todo eso figura en ese cuerpo de doctrina ya establecido a finales de 1927 de hecho en una conferencia que da por en Cambridge en entorno a 1929 30 se le acerca un joven dirac y le entrega el manuscrito del famoso texto de física cuántica que conocemos hoy de Irak ya sistematizado de 1929 bueno como digo la estructura formal de la teoría queda perfilada bueno y después de tanto esfuerzo que piensan algunas personas que hacen física Bueno pues ahí

me he traído a dirac y a Max born y dice Irak la teoría en 1929 si ya ha publicado la teoría del electrón en 1928 en todos artículo y todo eso que hemos visto ya está eclosionado y la gente ahora trabajando progresando en aplicaciones lo que sea dice la teoría general de la mecánica cuántica está casi completa ahora las leyes físicas subyacentes necesarias para la teoría matemática de una gran parte de la física y de toda la química son ya completamente conocidas dice y la dificultad radica solamente en la aplicación exacta de las leyes que

a las leyes que conduce a ecuaciones demasiado complicadas para ser resuelta Así que ahora problemas técnicos nada más vale maxboard después de leer los artículos de Direct sobre la teoría del electrón creo que en seis meses la física tal como la conocemos habrá terminado aquí hay dos lecturas una que puede ser ya estamos en los errores del pasado ya hemos acabado con los problemas o esto supone la Revolución y todo va a cambiar que también puede ser no puedo saber cuál es Cuál vale pero sí que hay un cierto aroma a través de hemos logrado

romper la Barrera hemos resuelto este gran problema de nuevo Ya está ya estamos otra vez en finales del siglo 19 está todo completo y es algo sistemático la historia de la física digo la física porque es especialmente lo físico esa arrogancia respecto a la química por ejemplo o otros esquemas de pensamiento pero bueno los matemáticos no sé porque si hay alguno en la sala que me ilumine Bueno pues como siempre hubo más sorpresas y es después de la Segunda Guerra Mundial durante la Guerra hubo un esfuerzo enorme por desarrollar el radar y se desarrolló uno

de notawa y otros en las cercanías de Harvard y allí se desarrolló hasta el extremo la tecnología incavidades de microondas que eran de aplicación directa a los radares cuando se liberó esa tecnología después de la guerra que era secreta Pues que se puso a ver la gente Pues a buscar cómo usarla en los laboratorios y especialmente en Harvard y también en el instituto de estructura electrónica de Ottawa empezaron a ser espectroscopía de microondas y con ella podían acceder a saltos en energía en el átomo hidrógeno que no eran accesibles antes y la teoría de Irak

explicaba aparte de lo que debería salir Bueno pues en este caso liman se puso a estudiar la transición entre estos dos estados el 2 es un medio y dos que un medio en el átomo de hidrógeno que tiene un gas bien definido del orden de 10 elevado a menos electrom Voltio y aplicar la teoría de Irak para explicar Las observaciones experimentales y aquello no cuadraba no funcionaba Bueno Ese fue el origen y sobre todo una conferencia de 1945 en Nueva York cuando se liberó parte del conocimiento que toda esta gente había desarrollado durante la Guerra

pues empezó a ser evidente que necesitaba algo nuevo y fue el origen de la batería dentro dinámica cuántica Por qué Porque el cálculo de Irak necesitaba ser refinado está nuevos elementos para comprender ese experimento luego Aunque hubieran avanzado ya dirá que aquí era más mayor en su juventud en promover una nueva teoría cuántica esos conceptos tampoco van a ser suficientes para entender la estructura de la materia a escalas más pequeñas en energía y quedó a jóvenes formidables que tuvieron que afrontar problemas seguramente más difíciles que los que afrontaron los padres la cuántica resolver ese problema

aquí diremos a feinmann a swinger falta dyson que lo puse por aquí perdón que está aquí que fue capaz de ver que la contribución de esas tres personas Era realmente Una bueno pero también surgieron sorpresas los años 40 de los Canadá nos puede ilustrar mejor que lo que puede hacerlo yo personas como Einstein no estaban convencidos de que la teoría cuántica fue realmente una teoría del todo satisfactoria al punto de vista conceptual que debe haber algo más y buscaron formas de ponerla en evidencia racionalmente de manera que hubiera argumento difícilmente rebatibles que pudieran evidencia que

era una teoría incompleta que todavía faltaba algo bueno el famoso artículo epr con Einstein después de David lo formuló una manera más sencilla como sistemas de espinas tenemos la contribución de Bohr y las discusiones con Einstein tenemos la introducción del gato de lo que hoy llamamos gato de red persona que a pesar de que funcione también empezaron a pensar que hay algo conceptual que debemos todavía pensar o repensar o darle más vueltas que no es tan sencillo necesitamos algo más y por supuesto la contribución de John Bell que se suele decir una vez leí un

artículo que le parafraseaba que si alguien joven le llegaba y le decía que quería trabajar en fundamentos de física cuántica le recomendaba que no le hicieras y que no quería arruinar su carrera así que fíjense que una persona joven inquieta en los años 50 o 60 Quisiera entender la física cuántica conceptualmente de una manera mejor de lo que creía que se entendía pues parecía casi inquisitoria el asunto no es decir no vas a conseguir trabajo si haces eso no pero bueno el tiempo siempre pone las cosas en su sitio y cuando hay personas inteligentes que

tienen un buen proyecto en la cabeza y persisten y consiguen otras personas inteligentes que también trabajan el mismo campo se forma una comunidad y tarde o temprano algo sale Bueno pues ahí tenemos en la pizarra la famosa desigualdad de Bell este es John Bell Y por supuesto como digo quedó a muchas personas dar el paso de fundamentos la física cuántica a llevar conceptos que parecían de poco uso o paradójico o irracionales llevarlos a laboratorios y sacarles partidos como nos ilustrarán nuestros compañeros a lo largo de las próximas charlas pero siempre lo mismo llegan nuevas generaciones

nuevos problemas nuevas soluciones nuevas generaciones nuevos problemas y siempre es una apisonadora los demás se quedan atrás porque ya no tienen nuevas ideas o están ancladas en las suyas y no funcionan Bueno pues como digo después de todo se piensa que a pequeña escala en la naturaleza la descripción correcta es la física cuántica y tiene múltiples aplicaciones y esas múltiples aplicaciones que pueden ir desde los láseres hasta los cuadernos relojes atómicos la ramificación de la física cuántica las disciplinas es obvias así ahí he puesto algunas cuantas cosas que se pueden ver desde la comprensión que

tenemos en de la física de partículas a la comprensión que tenemos de la estructura de la materia los átomos las moléculas o la óptica cuántica o las cosas más extremas en biofotónicas derivadas de la tecnología del láser de todo ello que nos hablarán nuestros compañeros vamos a ir un poquito aquí existe la convicción de que lo cuántico tienen especial relevancia la descripción de la naturaleza y que juega un papel fundamental en nuestras explicaciones y no digo que sea la teoría cuántica sino la forma que introduce de pensar sobre los sistemas la física cuántica pero no

olvidemos Y eso lo pongo al final que la física Es una ciencia experimental Y observacional aunque yo les convenzo a ustedes que tengo un cuerpo maravilloso escrito la pizarra de fórmulas y que es perfectamente consistente dadas las premisas iniciales hasta ese momento son solo matemáticas formales si voy al laboratorio y no se confirman o son falsables en los experimentos bueno son muy bonitas las puedo guardar en el cajón pero no son parte de la física luego no olvidemos eso Bueno pues como no olvidamos eso pues nos queda por discutir las múltiples aplicaciones a la física

cuántica de las que vamos disfrutando ya mucho tiempo o también saber cuáles son las futuras tecnologías cuántica y cómo se emplea por ejemplo la coherencia cuántica y el entrelazamiento preguntarnos entendemos realmente la física cuántica los que lo ejercemos de manera profesional realmente entendemos lo que hay detrás porque hay tantas interpretaciones es alguno más válida que otra se puede descartar alguna experimentalmente y reducir el cuerpo de Propuesta Bueno pues para todo eso acudiremos a nuestros invitados a Juan Gonzalo muga a dan cabello Quintero y a Juan José García Ripoll que intentará dar respuesta a las preguntas

que hemos planteado y ver si de aquí salimos un poco más ilustrados en física cuántica de lo que entramos Así que dejándoles con el experimento paradigmático la física cuántica el experimento de la obra rendija les doy la gracia [Aplausos]