Las leyes del microuniverso y su influencia en nuestra realidad cotidiana

publicado el 30 Abr, 2014 Blog Física cuántica

  En mayor o menor medida y muchas veces sin ser capaces de enunciarlos o expresarlos apropiadamente, todos conocemos los conceptos básicos de la física: sabemos que el desplazamiento supone un cambio de posición, que requiere abandonar el estado de reposo e invertir energía en transitar el espacio que media entre dos puntos. Todo esto se enuncia en lenguaje coloquial por expresiones como “ponerse en marcha” o “ir hacia un lugar”. Si bien el habla coloquial se caracteriza por su imprecisión y sencillez, eso no nos impide entender con facilidad los conceptos básicos arriba citados.

Esto es debido a que la física tradicional es una ciencia, hasta cierto punto, muy intuitiva y lógica, cuyos conceptos podemos asimilar con sencillez porque nos movemos en un mundo que se rige por esas leyes, estando sometidos a ellas continuamente: todos hemos lanzado una pelota verticalmente hacia arriba y la hemos visto caer por acción de la gravedad, o hemos visto frenar un vehículo, y no necesitamos saber que la fuerza que detiene al vehículo que frena es el rozamiento contra el suelo para deducirlo si nos paramos a pensar en ello.

Sin embargo, existe un nuevo campo dentro de la física cuya aplicación es mucho más específica, pero cuyas aplicaciones podrían trascender, y de manera sorprendente, a la escala del universo macroscópico a la que nos movemos: se trata de la física cuántica.

Esta disciplina se centra en los fenómenos físicos que tienen lugar a escala microscópica, es decir, entre moléculas, átomos, iones y partículas subatómicas, y estudia las propiedades de las interacciones entre materia y radiación. El primer hombre en centrar las bases de esta nueva rama de la ciencia fue el físico alemán Max Planck, que en 1900 postuló que la materia solo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas a las que denominó “cuantos”.

La principal diferencia entre la física newtoniana tradicional y la física cuántica es que, mientras que la primera trabajo con la materia en estados definidos y variables sometidas a valores absolutos, la cuántica contempla como posible una superposición de estados diferentes, aumentando exponencialmente sus posibilidades.

Tomaremos como ejemplo ilustrativo de una de las múltiples aplicaciones de la teoría cuántica a un elemento que nos resulta muy familiar a todos, el ordenador: sus funciones son, principalmente, almacenar información y realizar cálculos, y la ciencia que estudia esto se denomina computación. Para todo ello, nuestros ordenadores realizan una multitud de operaciones muy complejas en periodos de tiempo ínfimos, pero al nivel más básico, estas operaciones se cifran en bits, esto es, cifras de datos individuales cuyos valores se expresan en lenguaje binario, 0 y 1. En la computación digital, estas cifras emplean datos con valores absolutos, es decir, cada cifra tiene un valor absoluto de 0 o de 1. A su vez, estos bits se agrupan en grupos de ocho bits, denominados bytes, y sucesivamente van juntándose en unidades de información cada vez mayores y de más complejidad, y que “encajan” la información como si de las piezas de un puzzle se tratase.

Ahora bien, por su parte, la aplicación de la teoría cuántica a la computación establece que los valores básicos empleados, los bits, no asumen valores absolutos, sino que trabajan con una superposición de los dos estados posibles, esto es: un bit puede adquirir un valor cuya composición sea en un 80% igual a 0 y en el 20% restante igual a 1, en lugar de asumir los valores absolutos de 0 y 1 al 100%. De esta manera, el volumen de información con el que trabajan las computadoras cuánticas de próxima aparición será muchos ordenes de magnitud mayor que con el bit tradicional, debido al citado empleo de la superposición de valores por porcentajes, unidad teórica que se denomina Qbit o “bit cuántico”.

A día de hoy, los científicos creen que el entrelazamiento cuántico es un nuevo tipo de interacción entre partículas que, de alguna manera, permite la transmisión de información de manera que el mensaje no precise recorrer el espacio físico que media entre el emisor o partícula A hasta el receptor o partícula B. Las posibilidades que esta teoría abre son asombrosas, pues, si podemos “saltar” de un punto A a otro B sin mediar el espacio que transita entre ellos a nivel molecular, en teoría, nada no impediría emular este hecho a nivel macroscópico, abriendo la puerta en un futuro a posibles viajes espaciales a distancias astronómicas que resultan imposible salvar mediante el desplazamiento tradicional.

Lo anteriormente mencionado es solo un ejemplo de la teoría cuántica aplicado a la informática, pero sus aplicaciones prácticas exceden, con mucho, el ciberespacio: la materia a niveles microscópicos también está sometida a esa posibilidad de superposición de estados y cuyas bases todavía no se conocen con exactitud. El fenómeno del entrelazamiento cuántico supuso un duro obstáculo para científicos de la talla de Nathan Rosen o Albert Einstein: postularon que, si dos partículas A y B están enlazadas y las separamos, llevándonos incluso cada una a un extremo distinto del mundo, es posible predecir el comportamiento de la partícula B a partir de la observación del comportamiento de la partícula A, y viceversa, pues una partícula actuará en consecuencia al comportamiento de la otra. Este extraño fenómeno entre partículas que ya no están físicamente enlazadas se conoce como entrelazamiento cuántico, y fue teorizado ya en 1935 en lo que entonces se denominó la paradoja EPR (Einstein-Podolsky-Rosen).

Debido a esto, se ha empezado a considerar a las partículas sujetas a este fenómeno no como partículas individuales, sino como un sistema, es decir, conjunto de elementos que siguen la misma mecánica y actúan de manera unificada, con la salvedad de que no guardan, en apariencia, ningún nexo físico visible, ni siquiera perceptible a nivel molecular, al menos por el momento.Naturalmente, el fenómeno del entrelazamiento cuántico no solo cuestiona la teoría de la relatividad general, sino que parece ir en contra del propio sentido común, pues ¿como pueden dos partículas que han estado enlazadas previamente ser separadas a tanta distancia y reaccionar la una en consecuencia del comportamiento de la otra?

A día de hoy, los científicos creen que el entrelazamiento cuántico es un nuevo tipo de interacción entre partículas que, de alguna manera, permite la transmisión de información de manera que el mensaje no precise recorrer el espacio físico que media entre el emisor o partícula A hasta el receptor o partícula B. Las posibilidades que esta teoría abre son asombrosas, pues, si podemos “saltar” de un punto A a otro B sin mediar el espacio que transita entre ellos a nivel molecular, en teoría, nada no impediría emular este hecho a nivel macroscópico, abriendo la puerta en un futuro a posibles viajes espaciales a distancias astronómicas que resultan imposible salvar mediante el desplazamiento tradicional.

Bibliografía:
Hawking, S.W.: “La teoría del todo”. Ed. Debols!llo (2009).
Allen G., Andersen H.H., Arber W., Beckers H.L.: “Europa Científica”. Ed. Labor S.A. (2009).
 
Recursos electrónicos:
Web de Computo cuántico: http://computocuantico.weebly.com
Web del Informe Abbys, Universidad de Oregon en Portland: http://abyss.uoregon.edu

 

1 comentario

  1. Gracias por éste artículo q aclara muchas cosas d una forma fácil d entender 😉 , encuanto al entrelazamiento y la posibilidad de q dos partículas estando separadas actúen d forma semejante, en “El Tejido del Cosmos”, d Brian Greene se puede ver un capítulo q se explaya bastante en eso, se llama “entrelazando el espacio” y tb hace mención al principio d incertidumbre. 😉