La Mecánica Cuántica explicada en mis propias palabras y sin matemáticas

Introducción:

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

Fotos: Créditos a su Autor

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 la mecánica cuántica sin una ecuación matemática. Si bien la explicación no era de las mejores ni tampoco los ejemplos, ese día me sentí aliviado y así empecé mi camino hasta el día de hoy. He leído muchos estudios, tratados, videos y disertaciones dentro de los cuales se encuentran científicos renombrados como Albert Einstein, Niels Bohr, y contemporáneos como  Jim Al-Khalili, Dominic Walliman, Brian Cox, Andrea Morello (ver fotos arriba) y tantos otros. Si bien Einstein y Bohr no eran de explicar nada sin matemáticas complejas de por medio los contemporáneos si.

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 está en cierta forma “programada” para no aceptar el comportamiento extraño y la dualidad del mundo a nivel subatómico, es decir el mundo que se rige por la mecánica cuántica.

tormenta-solar-1809765.jpg

Foto: Créditos a su Autor

A modo de ejemplo, nuestro sol produce luz mediante “Fusión Nuclear”, los átomos de hidrógeno en su núcleo chocan entre sí y los protones dentro de ellos también. Pero miren que interesante, si no fuera por la mecánica 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 “Quantum Tunneling” entre sí, de esta forma se genera una cantidad masiva de energía que es la luz que vemos todos los días. El Efecto de Quantum Tunneling lo explicaré mas tarde en forma detallada.

Que es la Mecánica Cuántica:

La Mecánica 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 como 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 y basado en probabilidades.

La Dualidad de las Partículas:

Cuántas 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.

La luz como partícula (fotón) y onda

maxresdefault

Foto: Créditos a su Autor

El Túnel Cuántico (Quantum Tunneling):

Lo mencioné cuando expliqué cómo 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 vuelva a nosotros. En mecánica cuántica, la pelota pasa a ser una partícula y rebota, vuelve a nosotros, de nuevo y de repente, aparece al otro lado de la pared. Aclaremos esto, no atraviesa la pared, no interactúa con ella 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 hacen Quantum Tunneling y de esta forma generan la luz. También como dije antes hay un tema de probabilidades, no todas lo hacen y muchas solo rebotan.

BrownGoldenAkitainu-size_restricted.gif

Foto: Créditos a su Autor

El Efecto de Superposición (Superposition):

Este es el más maravilloso y a la vez controversial y extremadamente difícil de aceptar para nuestra forma de pensar, pero es la base de una Computadora Cuántica y también lo es para un 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 giramos a la derecha y a la izquierda al mismo tiempo, para nosotros humanos es imposible, sin embargo, esto se da todo el tiempo en el mundo cuántico. Al igual que una moneda que gira sin parar, no sabemos si es cara o cruz verdad ? bueno en el momento que la  detenemos (medimos u observamos) ahí vamos a saber lo que es.

giphy

Foto: Créditos a su Autor

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, como en el ejemplo de la moneda girando, por eso es que se usan para algoritmos de gran complejidad. 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.

W6XBQOOTJ4633MV3ITY33VNHAU

Foto: Créditos a su Autor

Por otro lado, una Máquina de Resonancia Magnética (MRI) funciona encontrando todos los átomos de hidrógeno en nuestro cuerpo y los pone a girar en ambas direcciones a la vez usando el de superposición. De esta forma la máquina “ve” dentro de nuestro cuerpo.

El Entrelazamiento Cuántico (Quantum Entanglement): 

Si alguno de los efectos o mejor dicho “comportamientos” anteriores los sorprendió este es más difícil de aceptar aún, tanto que Albert Einstein lo descartó de una manera colorida llamándolo “acción espeluznante a distancia”. Para explicarlo de una forma sencilla, dos partículas creadas en un mismo evento cuántico pueden separarse a distancias astronómicas y al medir una la otra cambia al estado opuesto a una velocidad mayor a la de la luz. Según Einstein nada puede superar la velocidad de la luz, sin embargo ya se han hecho varios experimentos y es así, tanto que China lo usa para encriptar comunicaciones. El Entrelazamiento Cuántico es tan delicado o inestable que cualquier interferencia (ataque de un hacker) enseguida se corta el efecto por ende la comunicación. Aclaremos algo, la comunicación se efectúa por laser directo al satélite y se utiliza Quantum Entanglement para la protección de la misma mediante encriptación.

Entanglement_3

Foto: Créditos a su Autor

Notas del Editor:

Tengan presente que este texto está basado en información probada y testeada a la fecha, porque aunque la mecánica cuántica sigue siendo un tema de investigación ya se ha materializado en Computadoras Cuánticas, Máquinas de Imagenología, Métodos de Encriptación y más. Ya no es una simple Teoría en discusión, es tan real como lo describo.

Por: Sergio Echart, Fundador & Director de Uruguay OC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 comentarios en “La Mecánica Cuántica explicada en mis propias palabras y sin matemáticas

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s