La Física Cuántica en mis propias palabras, primera parte

Introducción:

Desde hace mucho tengo ganas de escribir este artículo sobre este tema que me fascina que es el mundo de la física cuántica o mecánica cuántica. Cuando empecé a aprender me encontré con una infinidad de barreras, cada tratado, cada libro, cada paper o monografía pasando la primera carilla mostraban ecuaciones matemáticas que aun teniendo conocimiento no podía entender el “por qué” nadie lograba explicarla con palabras de uso diario.

Como soy investigador por naturaleza nunca me detuve en la búsqueda hasta que un día encontré una monografía en español, en donde el autor decía que se había encontrado con el mismo problema y que quería explicar física cuántica sin una ecuación matemática. Ese día me sentí aliviado y así empecé mi camino hasta el día de hoy.

Un Poco de Historia:

Desde la escuela nos enseñan la física de Newton la cual explica el comportamiento de los objetos en el mundo “macro” en el que vivimos. La física cuántica, por el contrario, se aplica al mundo de las partículas a nivel subatómico y es la verdadera física que deberían habernos enseñado. El resultado es que ahora nuestra mente esta “programada” para no aceptar el comportamiento extraño y la dualidad del mundo a nivel microscópico, es decir el mundo que se rige por la física cuántica.

Como Uds. sabrán la luz que produce el Sol es a través de “Fusión Nuclear”. Los átomos de hidrógeno existentes chocan entre sí y los protones dentro de los mismos también, pero miren que interesante. Si no fuera por la física cuántica el Sol no daría luz, ya que si los átomos y protones simplemente rebotaran no podría darse la luz, así que lo que sucede en realidad es que estos “no rebotan” sino que hacen “Túnel Cuántico” (Quantum Tunneling) entre sí. Al hacer esto se genera una cantidad masiva de energía que es la luz que vemos día a día.

Que es la Física Cuántica:

La Física Cuántica describe las cosas más pequeñas que existen en nuestro universo. Así que si hacemos “zoom” y vemos más allá de las células, las moléculas, los átomos y de lo que ellos están hechos, partículas subatómicas, protones, electrones, neutrones, electrones y de qué forma se manifiestan e interactúan entonces estamos en el terreno cuántico. Lo interesante y como les mencionaba antes es que son “Las Reglas Fundamentales del Universo” aun así lo que sucede a ese nivel es a veces muy extraño.

La Dualidad de las Partículas:

Cuantas veces hemos escuchado que la luz se comporta en forma de partícula (fotones) y a veces como onda. Y no solo la luz, muchas otras partículas lo hacen y para agregarle un poco más de complejidad lo hacen también al mismo tiempo. Aquí es donde nuestra mente no puede aceptar algo dual ya que nunca se nos enseñó algo así, pero lamento decirles que es lo que sucede todo el tiempo en todas las cosas y en lo que nos une, la tecnología, el silicio y la fabricación de chips, memorias nand flash y más.

El Efecto de Túnel Cuántico (Quantum Tunneling):

Lo mencioné cuando expliqué como se generaba la luz del sol y ahora se los voy a explicar en detalle. Imaginemos que hacemos rebotar una pelota de tenis contra la pared, lo normal en nuestro mundo regido por la física de Newton es que la pelota rebote y vuela a nosotros. En la física cuántica, la pelota pasa a ser una partícula y rebota, vuelve a notros, de nuevo y de repente, aparece al otro lado de la pared. Aclaremos esto, no atraviesa la pared, no interactúa la pared ni la daña, simplemente aparece del otro lado. Por eso es que cuando expliqué la Fusión Nuclear dije que los protones no rebotan, sino que hace túnel cuántico y de esta forma generan la luz.

El Efecto de Superposición:

Este es el más maravilloso y a la vez controversial y extremadamente difícil de aceptar para nuestra forma de pensar, pero es así como funciona una Computadora Cuántica y una máquina de MRI (Resonancia Magnética). Las partículas pueden ser dos cosas al mismo tiempo y hacer dos cosas al mismo tiempo. Es como si nos pidieran que giráramos a la derecha y a la izquierda al mismo tiempo, para nosotros humanos es imposibles, sin embargo, esto se da todo el tiempo en el mundo cuántico.

Un procesador cualquiera de AMD, Intel, Qualcomm u otro procesa BITS, es decir que puede ser un 1 o un 0, una Computadora Cuántica procesa QUBITS estos pueden ser ser un 1 o un 0 o ambas, por eso es que se usan para algoritmos de una complejidad devastadora. Por ej. si tuviéramos que encontrar la mejor ruta para llegar a una cafetería dentro de una gran ciudad, una computadora común tendría que evaluar cada ruta y quedarse con la mejor. El tiempo de respuesta en resolver este problema va a depender del hardware que se use, cuanto más potente mejor. Un Computadora Cuántica debido a su naturaleza adopta “todos” los estados y lo calcula de una sola vez.

Una Maquina de Resonancia Magnética (MRI) funciona encuentra todos los átomos de hidrógeno en nuestro cuerpo y los pone a girar en ambas direcciones a la vez usando el efecto cuántico de superposición. De esta forma la máquina “ve” dentro de nuestro cuerpo.

Primera Parte:

Como lo dice el título de este artículo, esta es apenas la primera parte de un tema gigantesco y fascinante. Habrán notado que no doy nombres de los Científicos, ni fechas ni nada, quiero hacerlo lo más simple posible para que vayan entendiendo los conceptos básicos.

Espero les guste y cualquier cosa me dejan sus inquietudes en un mensaje en la fanpage o mejor en la web.

Saludos a Todos, Sergio.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 comentarios en “La Física Cuántica en mis propias palabras, primera parte

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