En las últimas tres entradas de la serie Cuántica sin fórmulas hemos hablado acerca del efecto fotoeléctrico, el modelo atómico de Bohr y la hipótesis de Louis de Broglie. Como probablemente recuerdes, la hipótesis de de Broglie fue el resultado de aplicar la lógica al modelo de Einstein del efecto fotoeléctrico, ampliando sus ideas a todas las demás partículas conocidas. Sin embargo, aceptar ambas ideas (que las ondas son también partículas y que las partículas son también ondas) lleva a cuestionarse la naturaleza misma de la realidad que observamos: ¿qué son las cosas realmente, ondas o partículas?
El enfoque que estoy dando a esta serie es diferente del de Relatividad sin fórmulas: estoy yendo más despacio, sin intentar dar una idea básica de la teoría en su conjunto en diez artículos. De ahí que estemos saboreando cada paso, más que avanzar a saltos, y que podamos dedicar un artículo entero a discutir la doble naturaleza de las cosas, tras los artículos en los que hemos hablado acerca de los experimentos y modelos que muestran cada una de las dos facetas. Hoy hablaremos por tanto, con calma, de la dualidad onda-corpúsculo.
Aunque sigue la filosofía de El Tamiz de “antes simplista que incomprensible”, es un artículo bastante denso, de modo que respira hondo y vamos con ello.
El problema es más complicado de lo que puede parecer al principio. Para empezar, nuestros conceptos de partícula y onda, por supuesto, se basan en lo que observamos con nuestros sentidos. Son términos con una gran antigüedad y bien enraizados en nuestra intuición (contra la que ya deberías estar prevenido, si llevas con nosotros desde el principio de la serie). Todo el mundo tiene claro, de manera “evidente”, lo que es una partícula y lo que es una onda. Es más, la idea intuitiva que tenemos de ambas cosas es mutuamente excluyente: decir que algo es partícula y onda nos parece similar a decir que algo es rojo y no es rojo a la vez. Y ahí está el primer obstáculo a superar.
La cuestión, si has aceptado las hipótesis de artículos anteriores de la serie, no es sólo que esa idea intuitiva es falsa, sino que es completamente opuesta a la realidad. Es decir: “partícula” y “onda” no son lo mismo que “rojo” y “no rojo”, pero no porque sean cosas independientes pero que pueden ser ciertas a la vez, como “rojo” y “grande” — deben necesariamente ser ciertas a la vez. Son algo así como “rojo” y “bermejo”. La misma cosa con nombres distintos. Si has entendido esto, has superado ese primer obstáculo y estás listo para saltar sobre el segundo, que es algo más sutil — lo de “rojo” y “bermejo” es sólo una primera aproximación a la realidad.
La cuestión es la siguiente: cuando llamamos a algo “partícula” o bien “onda” no estamos definiendo lo que es, sino lo que hace ante una situación determinada. La verdadera naturaleza de las cosas es algo que no experimentamos directamente al interaccionar con ellas, de modo que decir que las cosas son “ondas que a veces parecen partículas” o “partículas que a veces parecen ondas”, aunque típico al principio, no es llegar al fondo de la cuestión — aunque esto es, desde luego, cuestionable, como veremos después.
Aquí es donde debo pedirte una vez más, amable lector, que tengas paciencia conmigo, porque voy a salirme por la tangente con un ejemplo que puede parecerte un poco tonto al principio. Sin embargo, creo que este “experimento mental” puede resultar útil para traducir las sutilezas de la dualidad onda-partícula a algo más accesible a nuestra intuición.
Imagina que existe una enfermedad mental muy extraña, que llamaremos síndrome de Heisenberg. Un heisenbérgico se comporta del siguiente modo: cuando sabe que nadie lo está mirando, baila alegremente. Eso sí, en cuanto sabe que alguien lo mira, deja de moverse y simplemente mira al que lo está mirando a él. Sí, ya sé que suena muy raro, pero así son las cosas con el heisenbergismo. Las enfermedades imaginarias tienen estas cosas.
Ahora imagina que, sin saber nada de esta enfermedad, entras en un edificio que está lleno de heisenbérgicos. Algunos de ellos son muy miopes, de modo que hace falta que te pongas justo frente a ellos, casi tocando frente contra frente, para que se den cuenta de que los miras; otros, en cambio, son muy perceptivos y en cuanto entras en la habitación dejan de bailar, antes incluso de que puedas verlos.
Grupo de heisenbérgicos miopes.
Supongamos que en una habitación hay doce heisenbérgicos, cuatro de los cuales son del tipo miope y los otros ocho del tipo perceptivo. Si tú entrases en la habitación, verías a ocho tipos mirándote fijamente a los ojos, y a otros cuatro bailando alocadamente. Lo mismo ocurriría en el comedor: tal vez veinte personas te mirarían fijamente, mientras otras siete bailan la conga alrededor de tu mesa.
Desde luego, si entrases de nuevo en la primera habitación ocurriría lo mismo que la vez anterior, y observarías que los que te miran fijamente son siempre los mismos, y los que bailan también. Muy probablemente, tu conclusión sería que en ese edificio existen dos tipos de enfermos mentales: los mirones y los bailarines. Todas las personas que has visto en el edificio pertenecen a un grupo o al otro.
Sin embargo, eso ocurre porque no estás dando nombre a su enfermedad, sino a cómo se comportan en una situación determinada. Decir que alguien es un mirón es algo incompleto y confuso: no es un mirón, te mira porque es un heisenbérgico que sabe que estás ahí. De igual modo, un bailarín no es algo diferente: baila porque es un heisenbérgico que no sabe que estás ahí. No sólo es erróneo pensar que uno de ellos no puede ser mirón y bailarín a la vez: si alguien es mirón, seguro que es posible hacer las cosas de modo que sea bailarín, y al revés. Hay algo más profundo que “mirón” y “bailarín”, común a ambos, pero que no has experimentado aún.
Por ejemplo, si fueras más cuidadoso con tus experimentos, podrías instalar cámaras ocultas en las habitaciones. Cuando observases una de ellas, todos serían bailarines. También podrías ir persona por persona, poniéndote delante de ellos frente con frente y mirándolos fijamente: todos serían mirones. Lo que deberías hacer entonces, por supuesto, es denominar heisenbérgico a cualquier persona con esa enfermedad, y saber que el baile y las miradas son las reacciones de un heisenbérgico a experimentos diferentes.
Lo mismo sucede en nuestro caso con las ondas y las partículas: llamamos a las cosas ondas o partículas porque, cuando interaccionamos con ellas, lo hacemos de modos específicos. Estamos dando nombres a la manera en la que esas entidades reaccionan, no a lo que son. Una manera alternativa (aunque algo tonta, lo reconozco) de utilizar el lenguaje sería ésta:
El Universo está compuesto de ondículas (este nombre no es mío, por cierto, aunque no recuerdo la primera vez que lo leí). En determinadas circunstancias, esas ondículas se comportan de cierta manera, a la que hemos llamado tradicionalmente “onda”, y en otras se comportan de una manera diferente, a la que hemos venido llamando “partícula”. Pero las cosas no son ondas ni partículas: son ondículas.
La cuestión está en que algunas de esas ondículas son “heisenbérgicos muy miopes”. Es realmente difícil verlas “mirándote a los ojos”. Y otras son “heisenbérgicos muy perceptivos”: es realmente difícil verlas bailar. De ahí que, durante muchos años, hayamos pensado que eran dos tipos independientes y mutuamente excluyentes — hacen falta experimentos muy específicos para que una ondícula “muy onda” muestre su comportamiento como partícula. Un ejemplo es el efecto fotoeléctrico. Lo mismo sucede, aunque al revés, con un electrón: es complicado observar su comportamiento como onda, pues es una ondícula “muy partícula” ante la mayor parte de los experimentos.
Espero que el ejemplo de los heisenbérgicos no te haya parecido demasiado tonto, porque voy a seguir con él (tiene más miga de lo que parece). En ese ejemplo, si ves a uno de esos lunáticos bailar es porque no te ha visto. Si te ve, te mira y no baila: es imposible ver a un heisenbérgico como mirón y como bailón a la vez. Pero lo mismo sucede, naturalmente, con las ondículas: es imposible que un experimento muestre la naturaleza ondulatoria y corpuscular de algo a la vez.
Esta afirmación (en una forma simple, por supuesto) es lo que se conoce como principio de complementariedad, y es una de las bases de la formulación más ortodoxa de la física cuántica, la interpretación de Copenhague. Básicamente, si diseñas un experimento que muestre la naturaleza como onda de una ondícula, ese experimento no puede a la vez mostrar que se trata de una partícula. Es como si quisieras “mirar y no mirar” a un heisenbérgico al mismo tiempo.
Desde luego, no todo el mundo está de acuerdo con la interpretación de Copenhague. De hecho, aparte de las fórmulas que describen la física cuántica, no todo el mundo está de acuerdo en nada. Respecto a ondas, partículas y ondículas, hay físicos que piensan que la idea de “partícula” es la que nos hemos inventado nosotros, y todo son ondas. Otros piensan como los de Copenhague, otros piensan que se trata realmente de partículas que parecen ondas en alguna situación determinada.
Existen otros físicos, incluso, que sostienen que es una estupidez tratar de entender realmente la física cuántica: sus conceptos están tan alejados de lo que podemos experimentar que sólo podemos acercarnos a ella a través de fórmulas que predicen resultados que podemos medir, e ir más allá es inútil. A veces se atribuye a Paul Dirac o a Richard Feynman (probablemente de forma errónea en ambos casos) la frase: “¡Cállate y calcula!”, que resume esta filosofía. Sin embargo, tanto Dirac como Feynman tenían mucho interés en entender lo que había detrás de las fórmulas, de modo que dudo que fuera ninguno de los dos quien dijera algo así.
La dualidad onda-corpúsculo lleva a problemas de una profundidad aún mayor, como los físicos descubrieron según iban realizando experimentos relacionados con ese concepto. Al principio, algunos pensaban que los grupos de partículas se comportan como una onda. Es decir, una onda luminosa está compuesta por un número muy grande de fotones: los fenómenos ondulatorios, como la interferencia o la difracción, se producen porque los fotones interaccionan unos con otros y se afectan unos a otros. Una vez aceptada la hipótesis de de Broglie, lo mismo sucede con los electrones, los neutrones, etc.: grupos de partículas se comportan como una onda.
Por ejemplo, pensemos en el famoso experimento de la doble rendija de Young. En él, se ilumina una lámina con un foco luminoso. La lámina tiene dos rendijas finas, y al otro lado de la lámina se pone una pantalla. La interferencia de las ondas procedentes de ambas rendijas produce un patrón característico al otro lado de la lámina:
Crédito: Wikipedia/GPL.
En la pantalla aparecen bandas de luz y sombra alternas. Cuando las ondas de ambas rendijas llegan a un punto oscilando en el mismo sentido, ambas oscilaciones se suman, produciendo una luz brillante. Cuando llegan oscilando “al revés” a la pantalla, se cancelan la una a la otra igual que si tú y un amigo dais sacudidas a una cuerda de modo que en el centro tu sacudida y la suya van en sentidos contrarios: en ese punto, la cuerda no se mueve. En esas zonas hay sombra.
Este fenómeno es característico de las ondas (de hecho, fue la prueba que convenció a muchos en el siglo XIX de que la luz era, efectivamente, una onda). Por si te lo estás preguntando, sí, cuando se ha hecho el experimento con electrones, en la pantalla aparecen también bandas de “luz” y “sombra”, es decir, zonas con muchos impactos de electrones y zonas con pocos impactos de electrones, demostrando que los electrones son también una onda.
Pero lo realmente extraño no acaba aquí: durante muchos años fue imposible realizar este experimento sin que se lanzaran cantidades enormes de fotones (o electrones) contra la lámina y la pantalla. Casi instantáneamente aparecían las bandas de luz y sombra. Esto hizo a mucha gente pensar, como he dicho, que cada fotón es una partícula, pero que todos juntos, al interaccionar, forman una onda. Es decir, la mitad de los fotones pasan por una rendija, la otra mitad por la contraria, y cuando llegan a la pantalla interaccionan para formar luz o sombra.
Pero he aquí que, cuando los físicos dispusieron por fin de los medios adecuados, repitieron el experimento lanzando los fotones o electrones uno a uno. De ese modo, cada partícula atraviesa la lámina ella sola, sin que haya absolutamente ninguna otra con la que tener nada que ver. Y, partícula a partícula, poco a poco, en la pantalla van apareciendo bandas de luz y sombra.
Figura de interferencia realizada electrón a electrón. Las imágenes fueron tomadas tras el impacto de (a) 10, (b) 200, (c) 6.000, (d) 40.000 y (e) 140.000 electrones. Crédito: Wikipedia/GPL.
Es decir: no es que los grupos de electrones se comporten como una onda, cada electrón es una onda él solo. Pero esto lleva a conclusiones inevitables y desasosegadoras: una onda puede llegar a la pantalla en todos sus puntos, y pasar por ambas rendijas a la vez, pero ¿y un electrón? Nos parece “evidente” que un electrón que llega a la pantalla sólo puede pasar por una rendija o por la otra. Pero si pasa sólo por una rendija, ¿cómo pueden aparecer bandas de interferencia al otro lado? ¿Con quién está interfiriendo el electrón que viaja solo por el experimento?
A estas alturas de la serie, supongo que no te sorprenderá la respuesta (es posible que te hayas respondido tú solo): interfiere consigo mismo. El electrón es una onda y, como onda, pasa por ambas rendijas a la vez. La parte de la onda que pasa por una rendija interfiere con la parte de la onda que pasa por la otra, y forma una figura de interferencia al otro lado…
Por supuesto, lo siguiente que intentaron los científicos fue poner algún tipo de detector delante de cada rendija, para comprobar exactamente por cuál de las dos pasaba el electrón: ¡como partícula, el electrón no puede romperse, pasar la mitad por cada rendija y luego volverse a unir y chocar con la pantalla! Pero aquí es donde el principio de complementariedad muestra su naturaleza y frustra nuestros intentos:
Cuando se ponen detectores en las rendijas, el electrón pasa sólo por una de ellas como una partícula obediente, y al otro lado de la lámina no se forma ninguna banda de interferencias. No hay ninguna onda.
Antes de seguir con esto, puede ayudarte ver este excelente vídeo (en inglés, pero subtitulado en español):
Como digo, el vídeo es muy bueno, pero la parte de que el electrón “sabe que lo estás mirando” es un poco engañosa. El problema, en el que profundizaremos en el próximo episodio, es que mirar algo requiere interaccionar con ese algo y, por lo tanto, modificarlo. Cuando pones un detector frente a una rendija, hace falta algo (por ejemplo, un chorro de fotones que atraviesa la rendija) que modifica físicamente lo que estás mirando. No hay un electrón “de por sí”: hay lo que tú percibes cuando interaccionas con el electrón.
Cuando interaccionas con el electrón mediante un experimento que pregunta: “¿Eres una partícula”, lo que observas es una partícula — o, mejor dicho, un comportamiento corpuscular. Cuando lo haces mediante un experimento que pregunta: ¿Eres una onda?, lo que observas es un comportamiento ondulatorio. Y no es posible que diseñes uno en el que se pregunten ambas cosas al mismo tiempo: una de las dos va a modificar al electrón y convertir la otra en algo inútil.
Las posibles interpretaciones del experimento de la doble rendija son muchas: es inevitable, puesto que, como has visto, es imposible saber qué sucede exactamente cuando el electrón atraviesa la pantalla salvo que lo consideremos únicamente como una onda. Pensando en él como partícula, ¿atraviesa una de las dos rendijas al azar? ¿atraviesa la mitad del electrón cada una de las dos rendijas? ¿atraviesa el electrón cada una de las dos rendijas en Universos paralelos y versiones “paralelas” de nosotros mismos observan ambos sucesos, pero el “nosotros” de ahora mismo es uno de los dos tomado al azar?
Exploraremos, desde luego, estas posibilidades en artículos posteriores de la serie. Existen tantas cosas inherentes a este experimento que muestran aspectos fundamentales de la cuántica que, de acuerdo con el genial Richard Feynman (esta vez sí), pensando cuidadosamente sobre este experimento es posible deducir toda la mecánica cuántica. Aunque tal vez eso sea una exageración, puede exprimirse este experimento para sacar de él multitud de ideas — y de nuevas preguntas.
En primer lugar, probablemente recuerdes la pregunta que nos hicimos en el artículo anterior: si las partículas son ondas, ¿qué está oscilando? Muchos físicos ven en este experimento la respuesta a esa pregunta: cuando las ondas de ambas rendijas están oscilando “al revés” la una de la otra al llegar a la pantalla, aparece una banda de sombra. En el caso de los electrones, el resultado es que ningún electrón llega a la pantalla en ese punto. También sucede al contrario: cuando las dos ondas se suman, en esa banda muchos electrones chocan contra la pantalla.
Por lo tanto, es posible pensar en esa onda como una onda de probabilidad, es decir, cuando esa onda tiene crestas muy altas, es muy probable que el electrón esté ahí, y al revés. Desde luego, no todo el mundo está de acuerdo en esta interpretación, y a lo largo de la serie hablaremos de otras posibles explicaciones de lo que está oscilando en las “ondas de materia”.
Aunque volveremos a este experimento varias veces durante la serie, quiero dejarlo un momento para hablar acerca de una consecuencia inevitable acerca de la dualidad onda-corpúsculo, y uno de los aspectos más fascinantes de la mecánica cuántica: el principio de incertidumbre de Heisenberg.
El texto de La dualidad onda-corpúsculo , por Pedro Gómez-Esteban, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.
{ 35 } Comentarios
¡Excelente! Estás consiguiendo que comprenda, mejor, que atisbe por una doble rendija lo que es la mecánica cuántica… ¡Y lo entiendo! Después de conseguir que entendiera la Relatividad Especial (sí, lo confieso, yo compré hace mogollón de años “El ABC de la Relatividad” de Bertrand Russell, lo leí dos veces y seguí sin entender nada, y leyendo tu serie por fin comprendí), estoy seguro que al final entenderé la mecánica cuántica (que siempre he considerado el arcano de la ciencia moderna…). De hecho, según iba leyendo iba pensando que esa figura tenía un aspecto de representar un suceso probabilístico como una casa… y resulta que el siguiente paso es definir la “onda de probabilidad”. ¡EUREKA! Vaya, que me estoy enterando.
Gracias, unas enormes GRACIAS, Pedro.
Juasssss, me ha encantado lo del Sindrome de Heisenberg para explicar esto. Un artículo genial…
Diría que hay un problema con la imagen del “Grupo de heisenbérgicos miopes”, al menos en mi navegador. Por cierto, muy imaginativa la analogía, y muy didáctica, como siempre.
Un saludo, y mis deseos de un geológico periodo de semidesintegración para El Tamiz. Y cuando así sea, que sea para algo mejor, si cabe.
Recuerdo cómo sufrí en COU cuando nos intentaban explicar lo de las rendijas, y nadie se enteró de nada. Me hubiese gustado tener un profesor como tú.
Gracias por tus artículos, me encantan.
Excelente artículo, Pedro. Da gusto oirte (bueno, leerte) explicar las cosas. Tus alumnos son muy afortunados de tenerte como profe.
Un artículo exelente aunque mi cerebro se niega a assimilar porque cuando fué observado se comporto como matèria i quando no era observado se comportó como onda… Me resulta inassimilable. Gracias
Pero haber, en el vídeo se muestran ondas mecanicas que nada tienen que ver con las ondas electromagnéticas. Según el vídeo el electrón se hubiera comportado como una onda mecánica no como una electromagnética, y digo yo, ¿que tienen que ver las ondas mecánicas con la teoría onda-corpúsculo?
Además recuerdo que hay una fórumla por la cual cada partícula o grupo de partículas tiene una onda asociada dependiendo de su masa, luego ¿no está ya claro que todo comporta como una onda?
¡Muchos comentarios y muy poco tiempo para responder! Voy a hacerlo en plan ametralladora:
Macluskey,
Compararme a Russell es tan halagador, y tan injusto para él, que no tengo palabras. Me has alegrado el día
Ah, y aunque me encante recibir elogios, recuerda que los artículos son asequibles porque están escritos de forma simple, así que no dan un conocimiento profundo sobre el asunto. Pretenden ser un trampolín para textos más elevados — tal vez deberías leer a Russell de nuevo 
pipepool,
Lo he mirado en Safari, Firefox y IE y lo veo bien en todos. Tal vez haya sido que el servidor (que es baratiuski) no estuviera en sus mejores momentos…
Salustian,
Eso díselo a mis alumnos de COU (bueno, 2° Bach). Aunque no tengo pruebas, sospecho que clavan alfileres en muñecos vudú con mi cara por las noches
Por cierto, ¡gracias por el “meneo”!
Half Time,
Te digo lo mismo que a Salustian, habría que ver lo que dicen ellos
Si tenéis hijos y los traéis a mi colegio, os los curto sin ningún problema. MuahahHAHA! 
Belerofot,
Ya sabes — ¡cállate y calcula!
No, ahora en serio: sospecho que cualquiera que diga que entiende perfectamente la cuántica y nada le chirría miente como un bellaco.
Guepard,
En el vídeo se utiliza la imagen del agua para que puedas ver una onda “en acción”. El experimento de la doble rendija se realizó originalmente con luz, pero utilizando luz no pueden enseñarte fácilmente cómo se producen las bandas de interferencia. Fíjate en que, en la cresta de la ola, se ve que hay más intensidad luminosa.
Aparte de eso, ¿qué tienen que ver las ondas mecánicas con las electromagnéticas? Pues muchísimo… todos los fenómenos característicos de las ondas (difracción, interferencia, refracción, reflexión…) los sufren ambas por igual. La única diferencia fundamental es que unas requieren de un medio material para transmitirse y las otras no.
El electrón no se comporta como una onda mecánica ni electromagnética, sino una onda de materia, que es “otra cosa”.
Aunque, como digo, el vídeo no se refiere a ondas mecánicas, tienen que ver más de lo que parece: http://en.wikipedia.org/wiki/Phonon
Si te refieres a la de de Broglie, fue el artículo anterior. No sé bien qué contestar a esto. Si ya lo tenías claro, este artículo probablemente no te ha servido de mucho.
¡Gracias por todos los comentarios!
Bufff, vaya tela!
Creo que no he entendido bien el experimento. Si solo lanzas un único electrón contra las dos rendijas, ¿cuántos impactos ves en la pantalla, dos?
En ese caso, ¿no sería la pantalla una manera de ver al electrón como “particula”? Es decir, si lanzamos 60.000 electrones y si en la pantalla pudieramos analizar la carga electrica recibida o cualquier otro parámetro para saber cuantos impactos de “particulas” recibe, ¿seguiría produciéndose el efecto ondulatorio o como lo estamos observando no? ¿o se produciría el efecto ondulatorio y contarímos 60.000 impactos?
En cualquier caso, emocionante!!!
Por cierto, genial la analogía de los enfermos
Me ha gustado tanto el artículo… que me he ido a comprar tu libro de Relatividad sin fórmulas del tirón. Ha sido mi forma de darte un abrazo por la labor que haces en este blog.
Ya estoy esperando al de Cuántica sin fórmulas.
MUY BUENO. Yo que siempre estoy contento con los articulos, hoy expreso mi especial alegría con el artículo. Me ha gustado muchísimo.
Lo del “Cáyate y calcula” antes de leer este artículo pensaba que era por lo de grupo de TAMIZ@HOME :-p
Aún hay cosas que no comprendo. Seguro que podremos echarle la culpa a “mi intuición”, pero para solucionarlo hay que saber qué hay que cambiar en ella y entenderlo.
No entiendo cual es el problema de la dualidad onda-corpusculo, y es posible que sea porque no entienda bien las ondas.
Para mi no hay problema. Pues pienso que por ejemplo los fotones, son partículas que se mueven y lo hacen oscilando como una onda. Por eso presentan el comportamiento de una onda. Cual es mi error?
P.D. en la imagen “a” donde dice que hay 10 partículas se ven 11 puntitos. En las demás no las he contado
Fan-tás-ti-co. La mejor explicación que he leído sobre este tema. Si lo del Heisenbergismo es tuyo, estás hecho un artista. Os leo con delectación. Un abrazo dúal.
Simplemente muchas gracias Pedro por este hermoso artículo, que nos hace comprender (aunque sea elementalmente) lo casi incomprensible. Un abrazo.
Acabo de ver el video, que antes no lo pude ver, y ahora ya veo mi error.
Sigo pensando que no entiendo las ondas, pero estoy seguro que la explicación está por venir.
Muy, muy bueno.
Plas, plas, plas… Gracias por la serie, que a los de letras con alguna inquietud científica (como mi caso: BUP de ciencias puras y, gracias a los maravillosos profesores que tuve, acabe haciendo la carrera de… ¡filología!) Hoy es de los días en que me arrepiento de no haber estudiado física, fíjate
Hala, otra sarta de comentarios y yo sin tiempo para explayarme… se hará lo que se pueda, nueva ráfaga de ametralladora:
Proyecto#194,
Tengo que releer el artículo y ponerlo más claro, lo siento: si lanzas un único electrón, se produce un único impacto contra la pantalla. Todo el resto del párrafo se basa en suponer dos impactos, así que no comento eso.
Los impactos sobre pantalla son de partículas: ese aspecto nunca es “ocultado” por el principio de equivalencia. Es decir, el electrón puede comportarse como una onda al atravesar las rendijas y como una partícula al impactar con la pantalla.
Lo que no puede pasar es que lo veas a la vez como partícula y onda al atravesar las rendijas.
alfacentauro65,
Esos son los abrazos que me gustan
Gracias, y me alegro de que disfrutes el blog. Espero que te guste el libro.
Es inevitable que llegue. Eso sí, probablemente caiga algún otro antes, de alguna otra serie, aunque aún no sabemos de cuál ni cómo.
joel,
No contesto a tu primera pregunta porque creo que luego lo has entendido sin problemas.
Los datos los cogí de la fuente de la imagen, aunque me imagino que son aproximados, no lo sé. Ya estás contando los 140.000 a ver si es verdad ;P
Petulandcia,
¿Crees que algo tan absurdo como los heisenbérgicos se le iba a ocurrir a algún físico serio? Por supuesto que es mío
Juan y Carlos,
Gracias mil por los elogios. Ah, y Carlos, si te arrepientes de no haber estudiado física, siempre te quedará la UNED, que se aprende más de lo que alguna gente piensa
A ver si me he enterado. Lanzo un electrón y aunque como onda atraviesa dos rendijas impacta una sola vez contra la pantalla, en un punto que supongo le indicará su función de onda. Lanzo un segundo electrón y obtengo otro impacto en otro punto aparentemente “aleatorio” y con más probabilidad en las zonas de no-interferencia de la onda. Y así sucesivamente. Cuando lanzas cientos de miles es cuando aprecias como esos impactos siguen la tendencia de una onda (pero es provocado por “particulas”), y si has lanzado 140.000 electrones y pudieras contar los impactos tendrías exactamente 140.000, ¿no?
Dime que sí porque ahora me empieza a cuadrar en mi cabeza intuitiva y testaruda y si mi interpretación es errónea me hundes en la miseria
Proyecto#194,
“Sí”
Genial la analogía del síndrome de Heisenberg. Pasarás a la historia por ella
Como decía aquél anuncio, este artículo es… genialmente sencillo, sencillamente genial!
Aunque bueno, supongo que en el fondo todo esto de sencillo no tiene nada. A medida que voy aprendiendo cosas sobre ésto (y quien dice “ésto” dice ni más ni menos cómo funciona el Universo) más me viene a la cabeza algo parecido a lo de “ehhhmm… cállate y calcula…” jeje. Por cierto, cuando lo de la “enfermedad de Heisenberg”, me digo: me suena de algo, me suena de algo… no lo leí en algún libro de Oliver Sacks?? jajaja (burra que es una). La foto es hilarante 
Qué más decir, que espero con ansias la próxima entrega, y mi otro yo paralelo también ;p. Y que como otros no voy a tardar en hacerme con el libro de Relatividad sin fórmulas. Saludos!!!
“Entonces el profesor Farnsworth protesta alegando que se ha modificado el resultado sólo por el hecho de medirlo”
Sobre una medición cuántica para saber el ganador de una carrera en Futurama
Me ha gustado la exposición, he tenido muchos problemas para explicar a mis alumnos el fenómeno que estudiamos en el laboratorio con fórmulas y experimentos, nunca desde una mirada filosófica-científica.
El símil que he usado alguna vez es el del banco de peces: si lo miras de lejos y tiras una piedra el banco se mueven todos en su conjunto de forma ondulatoria, pero si te metes dentro y no realizas grandes movimientos puedes ver cada uno de sus constituyentes pecescorppusculares.
Genial el artículo, y buenísimo lo de los Heisenbérgicos y su foto, me he reido un buen rato. Te lo dicen de vez en cuando en los comentarios y coincido con ellos…me explico; También he leido algo sobre física para gente “de a pie”: el ABC de la relatividad, a Hawking, Sagan, algún artículo sobre física… y aunque excelentes en su capacidad para acercarnos la física y la ciencia en general sin complicaciones matemáticas; creo que en muchos casos, tú encuentras mejor la forma de explicarlo. Creo sinceramente que algún dia es muy posible que encontremos tus libros entre los de ellos. La prueba está en la gente que, como yo, un dia se encuentra por casualidad el blog, y se queda enganchado al tremendo trabajo que estas haciendo… En fin, solo darte las gracias, un saludo.
Buenas, a ver si lo he cogido,
todo el universo conocido esta formado por escalones que tienen la energia de la constante de Planck o una energia proporcional a ella …. ¿Por lo tanto somos un Universo Digital … no continuo?
… si pensamos a nivel de simulacion en la informatica tiene unas implicaciones muy interesantes …
Un agujero negro entonces … ¿es un solo escalon con densidad y energia infinita? Me refiero a nivel teorico, ¿Donde empieza a fallar la teoria de la relatividad? ….
A ver si hay suerte y me lees … que este segundo libro me esta encantando … pero a veces no puedo llegar a imaginarme algunos datos ……
¿Tiene un nombre el escalon minimo? , ¿la energia de un escalon puede ser igual al infinito? o ¿hay un limite de energia?
Pensar en esto es estremecedor la verdad ^^, vivimos en un lugar bastante rarito ~~
Angel,
Como me suele pasar, no tengo demasiado tiempo para contestar, de modo que disculpa la brevedad, espero que te sirva la respuesta:
Sólo en cierto sentido. La energía “en escalones” es la que tienen los sistemas ligados, es decir, un péndulo, el electrón en el átomo, etc. Las partículas libres, por ejemplo, pueden tener cualquier energía.
Desde luego, en cuanto a las ondas, sí están hechas de cuantos o “escalones”. Pero también lo puedes mirar al revés: el Universo no es digital, sino que lo que parece concreto y discreto (las partículas) es realmente “borroso” y continuo. ¿Cuál de las dos visiones es la verdadera? Las dos
No es un escalón único con energía infinita, pero no puedo ni empezar a describirlo en un comentario, ni siquiera sé si lo podré hacer correctamente cuando toque en “La vida privada de las estrellas”, aunque se intentará… La teoría de la relatividad no falla en ninguna parte, pero no explica totalmente los agujeros negros, porque no tiene en cuenta la cuántica para nada — no en un punto determinado, sino en ninguna parte.
Si te refieres a los escalones de energía de una oscilación (constante de Planck por la frecuencia), cualquier escalón es un cuanto de la energía de oscilación. No hay ningún límite concreto: el tamaño del escalón es proporcional a la frecuencia, de modo que frecuencias arbitrariamente altas producirían escalones arbitrariamente altos. El límite, si se trata de una oscilación de una partícula material, estaría determinado por la velocidad máxima de oscilación (la de la luz).
Muchas gracias por la explicacion, jo …. yo que pensaba que habia empezado a entender algo y despues de leer tus respuestas se que sigo sin saber nada, aunque siempre pasa y es lo divertido
Ya ni me sorprende
Un saludo y gracias por esta pagina ^^
Angel,
Lo siento
¡Esperemos que el resto de la serie aclare las cosas!… aunque también puede ser que las vuelva aún más “borrosas” :/
Que vaaa … nada de lo siento …. estoy deseando sentirme mas ignorante aun despues del siguiente articulo que hagas de Mecanica Cuantica
aunque te diga que sigo sin saber nada … se bastante mas que hace un año gracias a tus textos … y comprendo a un nivel infinitamente mas alto como funciona el mundo que nos rodea
…
A ver si saco algo de tiempo y me releo los dos ultimos articulos porque seguro que los comprendere mejor despues de tus respuestas …. y seguro que tambien saldran nuevas dudas xD
PD: ¿Ha desaparecido el foro?, o eso o soy un desastre y no soy capaz de encontrar el enlace en la pagina xD
¿ Da lo mismo a donde apunte el cañón ? ¿Que diferencia hay entre “probabilidad de que electrón pase por A o por B” ?. ¿La probabilidad es espacial, como puntos en la pantalla y con que resolución (Planck)? ¿Los porcentajes respecto a la pantalla son iguales para todos los electrones lanzados, sólo hay que calcular el primer electrón ? Gracias, interesante tema.
¿Una onda-electrón puede interaccionar con las rendijas sin “volverse” partícula? La secuencia es: 1) Se lanza el electrón. 2) El electrón, al perder contacto con el lanza-electrones y con cualquier otro “agente externo”, avanza y se expande como una ola de mar. 3) Las olas de mar (que quiera decir, el electrón) mantiene ese comportamiento hasta que un “agente externo” interaccione con él (por ejemplo, la pantalla). 4) Durante la interacción, el electrón “pasa” de onda-continua a partícula puntual. Por eso se registran choques puntuales.
La secuencia en la rendija sería: 1) El electrón-ola, avanza hacia las rendijas. 2) Las rendijas “sufren” los choques del electrón, por lo que éstas “conocen” la presencia del electrón. 3) Por un micro-instante, el electrón se muestra partícula. 4) Las partículas no se difractan. 5) Por tanto los electrones deben maniobrar evasivamente para que las rendijas no los “pillen”.
¿Sería equivalente a? Lanzar el electrón justo después de la rendija, donde ésta deja de tener constancia del electrón. Lanzar una onda ahí no provocaría interferencia porque la rendija quedaría atrás.
Se me ocurre que algunos electrones consiguen atravesar las rendijas en forma de ondas, porque el estado probabilístico puntual de la onda-electrón (en adelante, “espíritu puntual”) “no toca” el cuerpo de la rendija (”el espíritu puntual” pasa por el agujero). La rendija y el electrón ni se enteran el uno del otro, por lo que el electrón mantiene su naturaleza-onda; pero a efectos prácticos es como si no existiera rendija, el electrón es que ni la huele. (sospecho que mi intuición falla aquí) Entonces, ¿porqué se produce difracción?; otra serie de electrones no pasan desapercibidos: su “espíritu puntual” de la onda-continua choca con el cuerpo de la rendija, que los “pilla” con las manos en la masa. Al ser pillados estos desafortunados electrones, condensarían toda su onda-contínua en el punto donde esté el “espíritu puntual”, dando lugar a una partícula que colisionaría de inmediato. ¿Se registran colisiones en el cuerpo de la rendija?
Siento haber metido tanto rollo en el comentario. Enhorabuena por el blog, ya está en mis favoritos. Y gracias por vuestro tiempo e infinita paciencia. Espero que el esfuerzo sea pronto recompensado como se merece.
Felicidades! Me ha parecido muy bueno el ejemplo de los heisenberg bailaores, jajaja! Y me ha gustado pensar en que onda y particula son comportamientos de algo (lo que sea).
Solo una cosilla; la palabra ondicula existe ya y se usa para otra cosa, me temo (para la traduccion de wavelet).
Un saludo, y felicidades otra vez. R.
Yo bajo mi humilde opinión y gran desconocimiento pienso que la física cuántica se está “riendo” de todos los científicos. ¿no es más lícito pensar que lo que percibimos no es la verdadera realidad? No es que el observador influya en lo observado, no es que cambie la realidad de lo observado, sino que es la percepción lo que no es real. Un humano ve una mariposa de un color y un perro la ve de otro color, ¿de qué color realmente es?
Hola. interesantes tus articulos, acabo de descubrir tu blog. Una pregunta, podria describir como un concepto basico, simple, como para los que no somos cientificos, que el concepto de particula es un punto muy pequeño de “masa”, pero que es una onda?? si voy a la analogia con una onda en el agua, seria un conjunto de particulas “ondulando” ( a determinada longitus de onda i frecuencia ) hacia una direccion, que es una onda? tiene masa? o es que onda el el concepto del movimiento?
Saludos.
@ Javier,
Pues la verdad es que no es demasiado fácil salvo para casos muy concretos. A lo mejor que puedo llegar sin escribir un artículo entero sobre el asunto (algo para lo que ahora mismo no tengo tiempo) es lo siguiente: una onda es una perturbación –es decir, la separación de un estado de equilibrio– que se propaga por el espacio.
Sé que no es una gran ayuda. Por si quieres seguir leyendo: http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_(f%C3%ADsica)
¿atraviesa el electrón cada una de las dos rendijas en Universos paralelos y versiones “paralelas” de nosotros mismos observan ambos sucesos, pero el “nosotros” de ahora mismo es uno de los dos tomado al azar? Esta es la explicación mas cercana a la realidad. Para el electrón, que viaja a la velocodad de la luz, el tiempo no existe, y por lo tanto ocurren infinitos sucesos a la vez, como dic eel video, pasa por las dos rendijas, no pasa por ninguna , pasa por una y por la otra no, y viceversa, todo al mismo tiempo…
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[...] eso quiero resarcirme con ellos. Aqui tenéis un artículo genial, de un blog no menos genial, sobre el tema. Es seguro que hallaréis una [...]
La dualidad onda-corpúsculo BIEN explicada
Cuando estudiaba COU sufrí la explicación de este fenómeno físico por parte de una profesora ‘no muy buena’. Muchos años después por fin sé lo que es. En el tamiz, como siempre, lo explican de maravilla.
[...] el último artículo que han publicado hablan de la dualidad onda-corpúsculo, es decir, se puede ser una partícula y [...]
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