Percepción del universo cuántico; realidad conceptual y real

Comenzamos en este apartado de física un repaso general a conceptos interesantes sobre la estructura de la materia y el universo. Esperamos que sea de interés para todos.

En este primer texto vamos a entrar en el complejo y maravilloso mundo cuántico. Un término acuñado a principios del siglo XX y  que, a día de hoy, sigue siendo controvertido, y desconocido, para mucha gente. Incluso algunos se han adueñado del término para darle a las pseudociencias un toque místico y misterioso, como si la mecánica tuviera algo de místico. En cuanto a misteriosa, la mecánica cuántica sin duda lo es, pero no más que muchas otras maravillas del universo, que pueden explicarse y razonarse en base a principios científicos muy bien asentados. Comencemos pues.

Conferencia Solvay, 1927
Conferencia Solvay, 1927

Desde que tomamos conciencia de la realidad, los seres humanos nos vemos implicados en un mundo que es, básicamente, un conjunto de percepciones derivadas de nuestros sentidos. Con ellos conformamos un mundo que es, en apariencia, el que constituye la realidad. Lejos de ser así, el entorno que contemplamos no es más que la suma de pequeñas realidades, extremadamente distintas a lo que percibimos con nuestros sentidos. Esa otra realidad es el universo cuántico, demasiado pequeño para ser observado, pero demasiado real como para ignorar que, al fin y al cabo, es el verdadero universo en el que existimos.

La realidad es más que la suma de las partes.

Esta frase (adaptada) de Aristóteles tiene un profundo significado cuando hablamos de materia y de energía. El universo, compuesto de una ingente cantidad de partículas elementales, que se comportan, según estudió la mecánica cuántica a comienzos del siglo XX, de una forma muy distinta a la que estamos acostumbrados, forma el verdadero universo de la existencia. Como seres compuestos de tales partículas, lo que vemos es la suma de sus interacciones. Ello nos lleva a pensar que, en última instancia, el universo es esa suma de interacciones. Aunque sin duda también es real, el universo que se presenta ante nuestros sentidos está fragmentado por dos razones: la estructura de la materia, y la percepción que de ella se observa.

Estructura de la materia a nivel cuántico.

La materia parece tener, cuando se observa desde el punto de vista del observador, una continuidad muy clara. En este sentido, Aristóteles creyó que la materia podría dividirse de forma infinita. Otros pensadores de la época, agrupados en la Escuela Atomista, consideraron sin embargo que la materia debía estar formada por elementos indivisibles, a los que llamaron átomos (indivisible). Las investigaciones en física y química a partir del siglo XVIII y XIX demostraron que esta segunda idea era la correcta.

Sin embargo, el átomo sí es, en realidad, un elemento divisible. Pero la materia que conforma dicho átomo deja de existir cuando estos átomos se rompen. Un átomo de oxígeno dejará de serlo cuando sus componentes se separan. Estos componentes, básicamente electrones y protones, fueron considerados partículas elementales, como antes el átomo. En realidad, el protón no es tampoco un elemento indivisible. Está formado por tres partículas llamadas quarks (un cuarto posible). Del mismo modo, se conocen docenas de otras partículas, que en su conjunto forman el universo conocido y visible.

Estructura de la otra materia y energía.

Recientemente se ha descubierto que, en realidad, la materia común solo forma parte de aproximadamente el 5% del total del universo. El resto está formado por dos entidades que se han denominado materia oscura y energía oscura. Juntas, forman parte de una investigación para descubrir qué son, cuál es su naturaleza y propiedades, y cómo intervienen en el conjunto de leyes del universo. Se hace evidente que, sin esta información, no se puede tener una visión global del cosmos y su naturaleza, pasado y futuro.

La materia oscura incide de tal forma que permite mantener unidas las galaxias, ya que la sola gravedad no bastaría para ello, tal como se ha comprobado en varias ocasiones. La energía oscura es aún más rara, porque tiene la propiedad de acelerar la expansión del universo. Es una fuerza que actúa solamente en grandes volúmenes de espacio, y por eso no ha sido detectada hasta que se ha trabajado en detalle con volúmenes de espacio a escalas cósmicas.

La realidad a escala cuántica y sus teorías.

Vista la estructura de la materia a escala cuántica, es decir, por debajo del tamaño del átomo, y los elementos que conocemos, además de los que sin duda aún desconocemos, podemos descubrir un mundo completamente alejado de nuestra intuición cotidiana. Y, si como empieza a vislumbrarse a través del LHC, existen dimensiones extra además de las cuatro conocidas (tres espaciales más el tiempo), añadimos un aspecto primordial más a todo este caldo de partículas: la posibilidad de que puedan moverse en más dimensiones, y con ello, producir fenómenos que no se pueden explicar de otra manera.

La teoría de cuerdas especula con más dimensiones, exactamente diez dimensiones físicas y una temporal, y en ella muchos físicos tienen puestas grandes esperanzas. Otra teoría de gravedad cuántica de bucles, menos popular, más conservadora, pero también con una base sólida basada en la teoría de la relatividad, propone partículas que conformarían el espacio y el tiempo. Otras teorías incluso pronostican la no existencia del tiempo. Todas ellas son susceptibles de tener una parte de las respuestas que se buscan actualmente.

La realidad y la percepción que de ella se tiene.

La percepción humana es limitada, y por ello observamos un universo que de ningún modo es el universo real, sino una fracción del mismo. No vemos por ejemplo los rayos x, los ultravioleta, ni tampoco distinguimos la materia o energía oscura, ni siquiera en este caso con instrumentos todavía, solo por deducción. Si a eso se añade que, a escala cuántica, el universo está formado por partículas que siguen unas leyes físicas que nada tienen que ver con nuestra observación de los sucesos cotidianos, podemos concluir que el universo es, ciertamente, extremadamente distinto de aquel del que se tiene conciencia de forma cotidiana.

Cuando abrimos los ojos, no es el universo lo que vemos, sino una proyección del mismo: la suma de sus partes, y una fracción de esa suma que nuestros sentidos pueden captar. Es evidente que solo la investigación y el análisis detallado podrán mostrarnos la realidad del cosmos en todo su esplendor. Los próximos años van a revolucionar nuestro concepto de qué es en realidad el cosmos, y se esperan grandes sorpresas y novedades. Será tarea de cada uno combinar su universo personal subjetivo con el conocimiento de lo que, al fin y al cabo, es la realidad.

Autor: Fenrir

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2 comentarios en “Percepción del universo cuántico; realidad conceptual y real”

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