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Para el desarrollo de este punto, consideraremos las reflexiones sobre la Teoría Cuántica y las implicaciones en el pensamiento filosófico conforme el científico que le diera el sentido definitivo a la teoría, Werner Heisenberg, en Física y Filosofía.

La Teoría Cuántica tiene su origen en la resolución de un problema aparentemente aislado de la física atómica. En 1895, Planck investiga la relación entre calor y radiación de los cuerpos candentes. Descubre que el átomo radiante, u oscilador, del cuerpo

155 _{Cfr. HAWKING, Stephen y MILDONOW, Leonard, Brevísima historia del tiempo, Barcelona, Crítica,}

2007, p. 19; FISHER, Ernst, Aristóteles, Leonardo, Einstein y Cía. Las aventuras de la ciencia a través de sus principales protagonistas, Barcelona, Ediciones Robinbook, 2006, p. 120. RESNICK, Físicap. 87.

156 _{Cfr. RESNICK, Física, p. 189; GLEISER, Marcelo, A dança do universo. Dos Mitos da Criação ao Big-}

Bang, São Paulo, Companhia Das Letras, 2ª ed. 6ª Reimp. 2000, pp. 298 – 300; Aristóteles, Leonardo, Einstein y Cía., pp. 242 – 244; ALONSO, Alonso y FINN, Edward, Física, Wilmington, 1995, p. 811.

157 _{Cfr. MALDAME, Jean-Michel, “Ciencia y Técnica. Los impactos de la ciencia y de la técnica en la}

cultura”, en: Selecciones de Teología, Vol. 19, nº 75 (1980) pp. 1 – 9, PDF, http://www.seleccionesde teologia.net/selecciones/llib/vol19/75/075_maldame.pdf, 20/11/2010.

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candente, solo podía absorber o emitir cantidades discretas de energía o cuantos (del latín quanta) 158. Planck publica su revolucionaria hipótesis del cuanto en diciembre de 1900.

Cinco años más tarde, Albert Einstein, aplicó exitosamente la ley de Planck a dos situaciones experimentales que no tenían una explicación satisfactoria. Uno, relacionado al efecto fotoeléctrico -que es la emisión de electrones por los metales bajo la incidencia de la luz-, donde a partir de la hipótesis de Planck, interpreta que la luz consiste en cuantos de energía que atraviesan el espacio. Con el cuanto de Planck, la luz era interpretada como ondas electromagnéticas y como cuantos de luz, o paquetes de energía que atraviesan el espacio. El otro problema era el del calor específico de los cuerpos sólidos. La teoría tradicional solo justificaba las emisiones de energía a altas temperaturas, pero no las emisiones a temperaturas bajas. Einstein demostró que este comportamiento se comprendía al aplicar la hipótesis cuántica a las vibraciones elásticas del átomo del cuerpo sólido159.

En 1913, Bohr abría una nueva ruta de investigación para las leyes cuánticas que gobiernan el movimiento de los electrones en el átomo. Aplicando la hipótesis del cuanto, explicaba el fenómeno de la estabilidad que mantienen los electrones de un átomo en los enlaces químicos160, algo imposible de explicar con las leyes de Newton que trataban al átomo como un cuerpo celeste.

Con estos descubrimientos, los físicos formulaban nuevas preguntas relacionadas con las leyes de la teoría cuántica y las aparentes contradicciones en resultados experimentales. Las preguntas se referían, principalmente, al extraño comportamiento del electrón como onda y como partícula, a su movimiento en el átomo, a contradicciones que aparecían al describir los acontecimientos atómicos en los términos tradicionales de la física.

En 1924, en Francia, de Broglie aplicó el dualismo onda y partícula al electrón y a otras partículas elementales. Demostró que a un electrón en movimiento le corresponde cierta onda de materia, del mismo modo que a un cuanto de luz en movimiento le corresponde una determinada onda de luz. Aunque mostró que una onda alrededor de un

158 _{Cfr. A dança do Universo, p. 283.} 159 _{Cfr. Íbid. pp. 283 – 285.}

160 _{“Si el átomo solo puede cambiar su energía en cuantos discretos, significaría que solo puede existir en}

estados estacionarios discretos, el más bajo de los cuales es su estado normal, al que procurará volver después de una interacción atómica cualquiera”. HEISENBERG, Werner, Física y Filosofía, Buenos Aires, Ediciones La isla, 1959, p. 20. PDF, http://www.ignaciodarnade.com/textos_diversos/Heisenberg, Fisica%20y%20Filosofia.pdf, 10/11/2010.

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núcleo sólo puede ser una onda estacionaria, la correspondencia entre onda y movimiento no estaba clara.

La formulación matemática precisa de la teoría cuántica partió de dos desarrollos diferentes. Uno, del principio de correspondencia de Bohor, que implicaba abandonar la imagen de órbita planetaria del electrón y representarlo como una onda. A partir de tales desarrollos, en el verano de 1925, Bohr llegó a una interpretación matemática llamada mecánica de las matrices o, más genéricamente, mecánica cuántica. Estas formulaciones podían reemplazar a las ecuaciones del movimiento de la mecánica de Newton. El otro desarrollo siguió la idea de de Broglie acerca de las ondas de materia. En 1926, Schrödinger estableció una ecuación ondulatoria para representar matemáticamente las ondas estacionarias que de Broglie aplicaba al electrón alrededor del núcleo. Demostró que el formalismo de la mecánica ondulatoria era matemáticamente equivalente al de la mecánica cuántica. Sin embargo, aunque estas nuevas formulaciones describían mejor al átomo, no resolvían las paradojas del dualismo onda – corpúsculo de la materia. La solución definitiva para el entendimiento total de la teoría cuántica vino en dos pasos.

El primero fue dado en 1924 por Bohr, Kramers y Slater. Trataron de resolver la aparente contradicción onda y partícula, mediante el concepto de onda de probabilidad. Implicaba que las ondas electromagnéticas ya no se interpretaban como reales, sino como probables. La onda de probabilidad introducía la idea de algo situado entre la posibilidad y la realidad física. Más tarde, Bohr define la onda de probabilidad como una cantidad matemática abstracta que representa una onda en el espacio de configuración multidimensional.

En Copenhague, en el otoño de 1926, Bohr y Shrödinger y el grupo de físicos de Conpenhague, evidenciaron que aquella interpretación no explicaba fenómenos experimentales más simples, como la trayectoria de un electrón en una cámara de niebla, ni el carácter dual del electrón.

El segundo paso ocurrió después de meses de discusión de la interpretación de Copenhague. La solución llegó por dos caminos distintos. En el primero, el genio de Heisenberg161 pudo mostrar que si bien la Mecánica Clásica podía fijar simultáneamente y con precisión elevada la posición y la velocidad de un cuerpo, sin embargo, al tratarse de partículas subatómicas, ni siquiera con las nuevas formulaciones cuánticas se podrían fijar

161 _{Heisenberg invirtió la pregunta: “¿Cómo expresar una situación experimental con el esquema matemático}

conocido?”, en cuyo lugar quedó: “¿Será que solo pueden presentarse las situaciones experimentales que pueden expresarse con el formalismo matemático?”.Íbid. p. 28.

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ambas cantidades simultáneamente ni con exactitud alguna; estaba diciendo que con la mecánica cuántica se puede fijar, o la velocidad probable del electrón, o su posición probable. Con esta afirmación, Heisenberg establecía el principio fundamental de la mecánica cuántica, dando sentido al descubrimiento del quanto de Planck, un cuarto de siglo antes. Este principio es comúnmente conocido como principio de incertidumbre o principio de indeterminación de Heisenberg. Matemáticamente, el principio permitía relacionar las dos inexactitudes por medio de funciones matemáticas de probabilidad, que Heisenberg las llamó “relaciones de incertidumbre162.

El otro camino de acceso fue el concepto de complementariedad de Bohr. Shrödinger había descrito al átomo no como un sistema formado por un núcleo y electrones, sino por un núcleo y ondas de materia. Bohr consideraba que las dos imágenes –ondulatoria y corpuscular- eran dos descripciones complementarias de la misma realidad. Cualquiera de ellas podía ser solo parcialmente verdad, debía haber limitaciones tanto al emplear el concepto de partícula, como al emplear el concepto de onda; de otro modo sería imposible evitar las contradicciones, que solo desaparecieron, expresando las limitaciones como relaciones de incertidumbre.

De esta manera, desde la primavera de 1927 hay una interpretación coherente de la teoría cuántica, que también suele designarse interpretación de Copenhague. Esta interpretación recibió su prueba crucial en el otoño de 1927, en la conferencia de Solvay, en Bruselas. Aquellos experimentos que habían conducido a las peores paradojas eran cuidadosamente examinados; además se idearon otros nuevos para descubrir cualquier incoherencia de la teoría, pero esta era consistente y se ajustaba a los experimentos163.