A escala de \u00e1tomos y electrones, muchas de las ecuaciones de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica que describen el movimiento y la interacci\u00f3n de cuerpos en tama\u00f1os y velocidades ordinarios dejan de ser \u00fatiles.<\/p>\n
En la mec\u00e1nica cl\u00e1sica, los objetos existen en un lugar espec\u00edfico en un momento espec\u00edfico. En la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, los objetos existen en una neblina de probabilidad; tienen una cierta probabilidad de estar en el punto A, otra probabilidad de estar en el punto B, y as\u00ed sucesivamente.<\/p>\n
A diferencia de la famosa teor\u00eda de la relatividad de Albert Einstein, que se desarroll\u00f3 aproximadamente en la misma \u00e9poca, los or\u00edgenes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica no pueden atribuirse a un solo cient\u00edfico. M\u00e1s bien, varios cient\u00edficos contribuyeron al marco, que gradualmente gan\u00f3 aceptaci\u00f3n y verificaci\u00f3n experimental entre fines del siglo XIX y 1930, seg\u00fan la Universidad de St. Andrews en Escocia.<\/p>\n
En 1900, el f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck intentaba explicar por qu\u00e9 los objetos a determinadas temperaturas, como el filamento de una bombilla a 800 grados Celsius, brillan de un color determinado<\/strong><\/span>, en este caso, rojo, seg\u00fan el Perimeter Institute. Planck se dio cuenta de que las ecuaciones utilizadas por el f\u00edsico Ludwig Boltzmann para describir el comportamiento de los gases pod\u00edan traducirse en una explicaci\u00f3n de esta relaci\u00f3n entre la temperatura y el color. El problema fue que el trabajo de Boltzmann se basaba en el hecho de que cualquier gas est\u00e1 compuesto de part\u00edculas diminutas, lo que significa que la luz tambi\u00e9n est\u00e1 compuesta de fragmentos discretos.<\/p>\n Esta idea contradec\u00eda las ideas sobre la luz de la \u00e9poca, cuando la mayor\u00eda de los f\u00edsicos cre\u00edan que la luz era una onda continua en lugar de una part\u00edcula diminuta. El propio Planck no cre\u00eda en \u00e1tomos o part\u00edculas discretas de luz, pero su concepto recibi\u00f3 apoyo en 1905 cuando Einstein public\u00f3 un art\u00edculo, \u00abSobre una visi\u00f3n heur\u00edstica de la emisi\u00f3n y transformaci\u00f3n de la luz\u00bb.<\/p>\n Einstein imagin\u00f3 que la luz se mov\u00eda no como una onda, sino como una especie de \u00abcuantos de energ\u00eda\u00bb. Este paquete de energ\u00eda, sugiri\u00f3 Einstein en su art\u00edculo, puede ser \u00ababsorbido o generado s\u00f3lo como un todo\u00bb, espec\u00edficamente cuando el \u00e1tomo \u00absalta\u00bb entre velocidades vibracionales cuantificadas. De aqu\u00ed proviene la parte \u201ccu\u00e1ntica\u201d de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/p>\n Con esta nueva forma de entender la luz, Einstein ofreci\u00f3 informaci\u00f3n sobre el comportamiento de nueve fen\u00f3menos en su art\u00edculo, incluidos los colores espec\u00edficos que Planck describi\u00f3 como emitidos por el filamento de una bombilla. Tambi\u00e9n explic\u00f3 c\u00f3mo ciertos colores de luz pueden arrancar electrones de las superficies met\u00e1licas, un fen\u00f3meno conocido como efecto fotoel\u00e9ctrico.<\/p>\n Dualidad onda-part\u00edcula<\/strong><\/span><\/p>\n En la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, las part\u00edculas a veces pueden existir como ondas y a veces como part\u00edculas. El ejemplo m\u00e1s famoso de esto es el experimento de la doble rendija, en el que part\u00edculas como electrones se disparan a una placa con dos rendijas cortadas, detr\u00e1s de la cual hay una pantalla que se ilumina cuando un electr\u00f3n la golpea. Si los electrones fueran part\u00edculas, crear\u00edan dos l\u00edneas brillantes al impactar la pantalla despu\u00e9s de pasar por una u otra rendija, seg\u00fan un popular art\u00edculo en Nature.<\/p>\n En cambio, cuando se realiza el experimento, se forma un patr\u00f3n de interferencia en la pantalla. Este patr\u00f3n de bandas oscuras y claras s\u00f3lo tiene sentido si los electrones son ondas con crestas (puntos altos) y valles (puntos bajos) que pueden interferir entre s\u00ed. Incluso cuando un solo electr\u00f3n pasa a trav\u00e9s de las rendijas, aparece un patr\u00f3n de interferencia: un efecto similar a la interferencia de un solo electr\u00f3n consigo mismo.<\/p>\n En 1924, el f\u00edsico franc\u00e9s Louis de Broglie utiliz\u00f3 las ecuaciones de la teor\u00eda de la relatividad especial de Einstein para demostrar que las part\u00edculas pueden exhibir propiedades ondulatorias y las ondas pueden exhibir propiedades corpusculares, un descubrimiento por el cual recibi\u00f3 el Premio Nobel unos a\u00f1os m\u00e1s tarde.<\/p>\n Los \u00e1tomos en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica<\/strong><\/span><\/p>\n En la d\u00e9cada de 1910, el f\u00edsico dan\u00e9s Niels Bohr intent\u00f3 describir la estructura interna de los \u00e1tomos utilizando la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. En ese momento, se sab\u00eda que un \u00e1tomo consiste en un n\u00facleo pesado, denso y con carga positiva, rodeado por un enjambre de electrones diminutos, ligeros y con carga negativa. Bohr coloc\u00f3 los electrones en \u00f3rbitas alrededor del n\u00facleo, como planetas en un sistema solar subat\u00f3mico, excepto que s\u00f3lo pod\u00edan tener ciertas distancias orbitales predeterminadas. Al saltar de una \u00f3rbita a otra, un \u00e1tomo podr\u00eda recibir o emitir radiaci\u00f3n con ciertas energ\u00edas que reflejar\u00edan su naturaleza cu\u00e1ntica.<\/p>\n Poco despu\u00e9s, los dos cient\u00edficos, trabajando independientemente y utilizando distintas l\u00edneas de pensamiento matem\u00e1tico, crearon una imagen cu\u00e1ntica m\u00e1s completa del \u00e1tomo, seg\u00fan la Sociedad Americana de F\u00edsica. En Alemania, el f\u00edsico Werner Heisenberg logr\u00f3 esto desarrollando la \u201cmec\u00e1nica matricial\u201d. El f\u00edsico austro-irland\u00e9s Erwin Schr\u00f6dinger desarroll\u00f3 una teor\u00eda similar llamada \u00abmec\u00e1nica ondulatoria\u00bb. En 1926, Schr\u00f6dinger demostr\u00f3 que estos dos enfoques eran equivalentes.<\/p>\n El modelo at\u00f3mico de Heisenberg-Schr\u00f6dinger, en el que cada electr\u00f3n act\u00faa como una onda alrededor del n\u00facleo del \u00e1tomo, reemplaz\u00f3 al modelo anterior de Bohr. En el modelo at\u00f3mico de Heisenberg-Schr\u00f6dinger, los electrones obedecen a una \u00abfunci\u00f3n de onda\u00bb y ocupan \u00aborbitales\u00bb en lugar de \u00f3rbitas. A diferencia de las \u00f3rbitas circulares del modelo de Bohr, los orbitales at\u00f3micos vienen en una variedad de formas, desde esferas hasta mancuernas y margaritas, seg\u00fan el sitio web explicativo del qu\u00edmico Jim Clark.<\/p>\n La paradoja del gato de Schr\u00f6dinger<\/strong><\/span><\/p>\n El gato de Schr\u00f6dinger es un experimento mental a menudo malinterpretado que describe las dudas que ten\u00edan algunos de los primeros desarrolladores de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica sobre sus resultados. Aunque Bohr y muchos de sus estudiantes cre\u00edan que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica suger\u00eda que las part\u00edculas no ten\u00edan propiedades bien definidas hasta que eran observadas, Schr\u00f6dinger y Einstein no pod\u00edan creer en tal posibilidad porque conducir\u00eda a conclusiones absurdas sobre la naturaleza de la realidad.<\/p>\n\n En 1935, Schr\u00f6dinger propuso un experimento en el que la vida o la muerte de un gato depender\u00eda del giro aleatorio de una part\u00edcula cu\u00e1ntica, cuyo estado permanecer\u00eda invisible hasta que se abriera la caja. Schr\u00f6dinger esperaba demostrar lo absurdo de las ideas de Bohr con un ejemplo de la vida real que depend\u00eda de la naturaleza probabil\u00edstica de una part\u00edcula cu\u00e1ntica pero que produc\u00eda un resultado sin sentido.<\/p>\n Seg\u00fan la interpretaci\u00f3n de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica de Bohr, hasta que se abri\u00f3 la caja, el gato estaba en una posici\u00f3n dual imposible: estaba vivo y muerto al mismo tiempo. (Ning\u00fan gato real ha sido sometido jam\u00e1s a un experimento as\u00ed.) Tanto Schr\u00f6dinger como Einstein cre\u00edan que esto ayudaba a demostrar que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica era una teor\u00eda incompleta y que eventualmente ser\u00eda reemplazada por una teor\u00eda que concordara con la experiencia ordinaria.<\/p>\n Incluso hoy en d\u00eda, los f\u00edsicos luchan por explicar por qu\u00e9 las part\u00edculas subat\u00f3micas aparentemente pueden existir en una superposici\u00f3n de estados diferentes, pero las grandes estructuras, como el propio universo, aparentemente no pueden. Las modificaciones propuestas a las ecuaciones de Schr\u00f6dinger podr\u00edan ayudar a resolver esta tensi\u00f3n, pero hasta ahora ninguna de ellas ha sido ampliamente aceptada por la comunidad cient\u00edfica.<\/p>\n Entrelazamiento cu\u00e1ntico<\/strong><\/span><\/p>\n Schr\u00f6dinger y Einstein ayudaron a resaltar otro resultado extra\u00f1o de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica que ninguno de ellos pudo comprender completamente. En 1935, Einstein, junto con los f\u00edsicos Boris Podolsky y Nathan Rosen, demostr\u00f3 que dos part\u00edculas cu\u00e1nticas pod\u00edan ajustarse de modo que sus estados cu\u00e1nticos siempre estuvieran correlacionados entre s\u00ed, seg\u00fan la Enciclopedia de Filosof\u00eda de Stanford. Las part\u00edculas esencialmente siempre han \u201cconocido\u201d las propiedades de las dem\u00e1s. Esto significa que medir el estado de una part\u00edcula indicar\u00e1 instant\u00e1neamente el estado de su gemela, sin importar cu\u00e1n alejadas est\u00e9n, un resultado que Einstein llam\u00f3 \u00abacci\u00f3n fantasmal a distancia\u00bb, pero que Schr\u00f6dinger pronto denomin\u00f3 \u00abentrelazamiento\u00bb.<\/p>\n Se ha demostrado que el entrelazamiento es uno de los aspectos m\u00e1s fundamentales de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y ocurre en el mundo real todo el tiempo. Los investigadores realizan con frecuencia experimentos que utilizan el entrelazamiento cu\u00e1ntico, y el fen\u00f3meno es parte de la base del campo emergente de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n Computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/strong><\/span><\/p>\n A diferencia de las computadoras cl\u00e1sicas, que procesan datos utilizando bits binarios que pueden estar en uno de dos estados (0 o 1), las computadoras cu\u00e1nticas utilizan part\u00edculas como electrones o fotones. Estos bits cu\u00e1nticos, o qubits, son una superposici\u00f3n de 0 y 1, lo que significa que pueden existir en m\u00faltiples estados a la vez.<\/p>\n Esta superposici\u00f3n permite a las computadoras cu\u00e1nticas realizar c\u00e1lculos en paralelo, procesando todos los estados de qubit simult\u00e1neamente. Adem\u00e1s, el entrelazamiento cu\u00e1ntico permite que m\u00faltiples qubits intercambien informaci\u00f3n e interact\u00faen simult\u00e1neamente, independientemente de la distancia entre las part\u00edculas.<\/p>\n\n Aunque la superposici\u00f3n y el entrelazamiento cu\u00e1nticos hacen que el potencial computacional de los ordenadores cu\u00e1nticos sea mucho mayor que el de los ordenadores cl\u00e1sicos, el campo a\u00fan tiene un largo camino por recorrer. Actualmente, las computadoras cu\u00e1nticas son demasiado peque\u00f1as, demasiado dif\u00edciles de mantener y demasiado propensas a errores para competir con las mejores computadoras cl\u00e1sicas. Sin embargo, muchos expertos esperan que esto cambie alg\u00fan d\u00eda a medida que el campo evolucione.<\/p>\n Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y relatividad general<\/strong><\/span><\/p>\n Actualmente, los f\u00edsicos no tienen una explicaci\u00f3n completa de todas las part\u00edculas y fuerzas observadas en el universo, lo que a menudo se denomina teor\u00eda del todo. La relatividad de Einstein describe cosas grandes y masivas, mientras que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica describe cosas peque\u00f1as e inmateriales. Estas dos teor\u00edas no son del todo incompatibles, pero nadie sabe c\u00f3mo hacerlas encajar.<\/p>\n Muchos investigadores han intentado crear una teor\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica que introducir\u00eda la gravedad en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y explicar\u00eda todo, desde los reinos subat\u00f3micos hasta los supergal\u00e1cticos. Hay muchas propuestas sobre c\u00f3mo hacer esto, como por ejemplo crear una part\u00edcula cu\u00e1ntica hipot\u00e9tica para la gravedad llamada gravit\u00f3n, pero hasta ahora ninguna teor\u00eda ha podido ajustarse a todas las observaciones de los objetos de nuestro universo. Otra propuesta popular, la teor\u00eda de cuerdas, que postula que la mayor\u00eda de las entidades fundamentales son peque\u00f1as cuerdas que vibran en muchas dimensiones, ha sido menos aceptada por los f\u00edsicos porque se ha encontrado poca evidencia que la respalde. Otros investigadores tambi\u00e9n han trabajado en teor\u00edas que involucran la gravedad cu\u00e1ntica de bucles, en la que tanto el tiempo como el espacio existen en fragmentos discretos y min\u00fasculos, pero hasta ahora ninguna idea ha ganado mucho terreno entre la comunidad de f\u00edsica.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, o f\u00edsica cu\u00e1ntica, es un conjunto de leyes cient\u00edficas que describen el extra\u00f1o comportamiento de los fotones, electrones y otras part\u00edculas subat\u00f3micas que forman el universo. En las escalas m\u00e1s peque\u00f1as, el universo se comporta de manera muy diferente del mundo cotidiano que observamos a nuestro alrededor. La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es la rama de la f\u00edsica que describe este…<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/dualizm300425.jpg\")
\nA continuaci\u00f3n se muestra un diagrama de un experimento de doble rendija en el que los electrones crean un patr\u00f3n de onda utilizando dos rendijas. arrendajo gris, Shutterstock<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/zaputannost300425.jpg\")
\nObra de arte conceptual de un par de part\u00edculas o eventos cu\u00e1nticos entrelazados (izquierda y derecha) que interact\u00faan a distancia. El entrelazamiento cu\u00e1ntico es una de las consecuencias de la teor\u00eda cu\u00e1ntica. Las dos part\u00edculas parecer\u00e1n estar conectadas a trav\u00e9s del espacio y el tiempo, y los cambios en una part\u00edcula (como una observaci\u00f3n o medici\u00f3n) afectar\u00e1n a la otra. Este efecto instant\u00e1neo parece ser independiente tanto del espacio como del tiempo, lo que significa que en el \u00e1mbito cu\u00e1ntico el efecto puede preceder a la causa. MARK GARLICK\/BIBLIOTECA DE FOTOGRAF\u00cdA CIENT\u00cdFICA<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/kvantkomp300425.jpg\")
\nFotograf\u00eda de una computadora cu\u00e1ntica dorada. John D\/Getty<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/kolzo300425.jpg\")
\nUna imagen del \u00abanillo de Einstein\u00bb tomada por el telescopio espacial Hubble. Este fen\u00f3meno c\u00f3smico ocurre cuando la enorme gravedad de un objeto en primer plano dobla la luz de un objeto en segundo plano, como predijo Albert Einstein. ESA\/Hubble\/NASA<\/em><\/p>\n