La física es la ciencia que estudia la materia, la energía y las interacciones entre ellas. Su conocimiento es importante ya que nos ayuda a comprender el universo donde vivimos, lo que paso al comienzo del tiempo y lo que pasara en el futuro. Esta ciencia ha pasado por grandes transformaciones que todavía hoy en día deja perplejos a la mayoría de los científicos.
Cerca de 1.687 Isaac Newton, establece las 3 leyes de la mecánica clásica, también conocidas como las tres leyes de newton: La ley de la inercia, La ley fundamental de la dinámica y La ley de acción y reacción. Estas leyes nos dieron grandes avances y capacidad de cálculo, tanto en su versión de ecuaciones simples como en su versión diferencial. Nos permitió calcular con precisión el lanzamiento de proyectiles, el calculo de las orbitas planetarias, y mucho más, siendo fundamentales para el desarrollo de las máquinas mecánicas y la era industrial.
En 1.905 Einstein formula la ecuación matemática mas famosa de la historia, y que seria su aporte mas reconocido E = mc², donde unio los dos campos de estudio de la física, la materia y la energía. Una ecuación poco intuitiva.
Para 1.920 los científicos habían recopilado una serie de resultados de sus experimentos de laboratorio, realizados con materia mas pequeña que el átomo, que no concordaban con la mecánica clásica, siendo el experimento más importante el de la “doble ranura” hecho con electrones. Con los aportes de Boltzman, Planck, Bohr, Heisenberg, Einstein y otros, se desarrollo la mecánica cuántica para explicar estos resultados.
Se formulo la mecánica cuántica, que resulto ser totalmente no intuitiva, como el principio de incertidumbre, “es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula”, eso no sucede en la vida cotidiana, siempre podemos saber que posición y velocidad tiene un proyectil. El experimento teórico del gato de Schrödinger, nos muestra como el observador afecta el resultado, esto también es totalmente contrario a lo observado en el macro mundo.
Esta nueva teoría, era algo tan diferente, que en 1.935 Einstein y dos colegas Podolsky y Rosen, Escribieron de forma brillante el argumento EPR. El cual terminaba en un experimento y dos posibles resultados. El análisis de la física cuántica predecía que se podrían crear dos partículas enlazadas, es decir que lo que le pase a una de ellas de forma instantánea le va a pasar a la otra inclusive estando separadas en los extremos del universo. Einstein y sus colegas decían “Eso seria una espeluznante acción a distancia”, por lo tanto eso no podría pasar (pero sucedió) y esto seria una demostración de que la mecánica cuántica es una teoría incompleta según estos tres científicos.
Algunas Definiciones Antes de Continuar:
- «Localidad»: los efectos físicos tienen una velocidad de propagación finita.
- «Realidad»: los estados físicos existen antes de ser medidos. ejemplo, al medir la temperatura del agua hirviendo, antes de hacer la medición el agua tiene una temperatura.
- «Objetivismo»: el resultado de un experimento es independiente del experimentador que lo realiza.
Cerca de 1.964 John Stewart Bell, desarrolla de manera brillante y elegante el Teorema de las desigualdades de Bell, que predice resultados experimentales, que deben cumplirse con un universo “Real y Local”. Sentando las bases irrefutables para que en 1.974, Alan Aspect realizara el experimento de Bell y demostrando que el universo no es “real, local” ambas o por separado. Confirmando las predicciones de la mecánica cuántica, sin decir si es completa o no.
Así, vemos como Einstein y muchos otros se equivocaron ya que el fenómeno del enlazamiento cuántico desecha la «Localidad», el Teorema de Bell desecha la “Localidad y/o Realidad”, la influencia del observador en el resultado desecha el “Objetivismo”. Todo esto lo que significa es que la verdadera esencia del universo, que nos rodea y de la cual estamos hechos, esta fuera del alcance de nuestros cinco sentidos, es decir: nuestros cinco sentidos nos limitan para conocer la esencia de la materia y la energía.
El teorema de incompletitud de Kurt Godel (1.920), demuestra que hay proposiciones que no se pueden demostrar ni refutar, «El barbero del pueblo afeita a todos los hombres que no se afeitan a si mismos, ¿Quién afeita al barbero?», dicho de otra forma; si un sistema de axiomas es completo entonces es inconsistente y si ese sistema de axiomas es consistente entonces es incompleto, esta es otra reafirmación de la limitación de los sentidos humanos para comprender la esencia del universo. Por eso es que Stephen Hawking ha declarado que aunque en el futuro descubramos nuevas teorías de la física, nunca obtendremos una teoría unificada del todo.
Para completar este panorama de la evolución de la física, cerca de 1.950 se desarrolla la Teoría del Caos, para explicar porque fenómenos del macro mundo como el clima, no pueden ser explicados completamente por la mecánica clásica. Al comienzo de las predicciones del clima se creía que al conocer las variables climáticas con mayor precisión y en mayor cuantía (medir en mas puntos geográficos) podríamos predecir el clima con semanas y meses de anticipación. Pero lo que paso es que a pesar de usar supercomputadores, no podríamos hacer una predicción más allá de 3 ó 4 días. Descubrir que hay funciones que son altamente sensibles a los valores iniciales, esto es el “efecto mariposa: el simple aleteo de una mariposa afecta el clima mundial”. El desarrollo de la teoría del caos, nos ha permitido hacer predicciones validas con semanas de anticipación. Lo que queremos expresar con esto, es que el universo es sensible a nuestras más mínimas interacciones con él.
Para 1.990 con los resultados de las mediciones hechas por los satélites astronómicos y otras sondas, se consolido la Teoría del Big Bang, la cual nos dice que el universo tuvo un comienzo, no existió por siempre, partió de un estado muy caliente y muchísimo más pequeño que un átomo, desde donde se expandió hasta lo que conocemos hoy. Esto nos esta diciendo que toda la materia del universo estuvo en cierto tiempo “enlazada” como las partículas del enlazamiento cuántico. En el universo toda la materia y la energía se transmutan, y están conectadas con toda la materia a través del gran fenómeno de enlazamiento que fue el Big Bang.
Implicaciones de la Evolución de la Física.
La mecánica clásica newtoniana nos presentaba un universo determinista, causalista, donde el futuro de cada partícula podría ser calculado en cualquier momento futuro al saber su estado presente. Un universo predecible, rígido y calculador, donde los planetas y estrellas siguen su curso independientemente de lo que un solo humano haga.
La mecánica cuántica nos presenta un universo totalmente distinto, no intuitivo, sorprendente, sensible y profundamente unificado, donde la sola presencia del ser humano afecta su comportamiento. Es decir cada ser humano juega un papel importante en los acontecimientos futuros del universo, y claramente de la propia especie humana. Reflexionemos sobre esto.
