Siguientes pasos en las interpretaciones cuánticas

12 Enero 2017

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En la línea de revisión histórica de los grandes descubrimientos humanos sobre la naturaleza del Universo y su impacto, con preferencia en el impacto sobre las ideas y las concepciones que el hombre termina adoptando, continuamos en este post revisando la aparición y formalización de la mecánica cuántica. Enlazamos la labor de Einstein con la de investigadores anteriores del siglo XIX. En términos cronológicos nos habíamos quedado en el año 1905. Año admirable para Einstein en el que publicó los tres sorprendentes artículos que lo situaron en la cumbre del mundo científico. (Imagen de portada: Wilhem Wien – Wikipedia)

Adolfo Castilla

Tal como hemos dicho en el post anterior, Einstein confirmó la idea de los cuantos aportada por Max Planck. Éste último autor, como se ha dicho ya, introdujo el concepto de cuanto de una manera meramente formal de la que no estuvo satisfecho al principio. No tuvo más remedio que aceptar su famosa constante, h, porque sin ella no se podía explicar matemáticamente la relación entre energía y longitud de onda del espectro fotoeléctrico de las emisiones de un cuerpo negro.

Poco a poco se fue haciendo a la idea de que la constante h representaba algo intrínseco de la naturaleza, y entonces vino Einstein a confirmarlo con su artículo, ya mencionado en el posts anterior: “Sobre un punto de vista heurístico relativo a la producción y transformación de la luz”.

Es probable que Einstein conociera los trabajos de Planck antes de su publicación, como nos indica José Manuel Sánchez Ron en su libro sobre mecánica cuántica ya mencionado, pero la verdad es que se apoyó para sus deducciones en otros trabajos anteriores. Trabajos todos ellos que terminaban en un desastre, o por decirlo más concretamente, en valores de cero o infinito para las relaciones entre la energía de un cuerpo negro y las longitudes de onda de sus radiaciones fotoeléctricas.

La ley de desplazamiento de Wien

Einstein, de hecho, se apoyó en los trabajos inmediatamente anteriores de Wilhem Wien (1864-1928), físico alemán que recibió el Premio Nobel de Física de 1911 por sus trabajos sobre la radiación térmica. Formuló la conocida como “ley de desplazamiento de Wien”, según la cual, hay una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el pico de emisión de un cuerpo negro y su temperatura.

Los antecedentes de todo ello están en los trabajos de muchos otros científicos entre los que cabe mencionar como muy importantes a, James Maxwell (1831-1879), Ludwig Boltzmann (1844-1906) y Josiah Willard Gibbs (1839-1903).

La historia de la ciencia y de los descubrimientos científicos es un continuo en el que unos beben en las fuentes de los que los precedieron. Isaac Newton lo expresó muy bien en una carta a Robert Hooke: “Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes”. Aunque, como es lógico, los grandes hombres no son sólo los que conocen muy bien los descubrimientos anteriores a ellos, sino los que hacen aportaciones destacadas al conocimiento previamente existente de una determinada materia.

José Manuel Sánchez Ron en su libro desarrolla perfectamente este hecho ya que revisa un largo proceso anterior a la labor de Planck y Einstein[1] .

Termodinámica, electromagnetismo, física estadística y atomismo moderno

El siglo XIX fue, para empezar, el siglo de la teoría del calor y la termodinámica en la que brillaron luminarias como Sadi Carnot (1796-1832), Clausius (1822-1888) y Clayperion (1799-1864). En concepto de entropía surgió de la labor de estos autores y constituyó, según, nuestras propias tesis, uno de los descubrimientos sobre los que el mundo desarrolló una nueva cosmovisión. La sexta, según nuestra cuenta.

La obra de Faraday (1791-1867), Maxwell y Hertz (1857-1894) sobre los campos magnéticos, las leyes del electromagnetismo y la generación de ondas electromagnéticas, constituyen otros de los avances destacados del siglo XIX en el terreno de la Física y otros de los que hicieron posible la mecánica cuántica.

El atomismo y la física estadística, obras asimismo del propio Maxwell y sobre todo de Boltzman, constituyen un tercer hito en el camino del descubrimiento del mundo cuántico. Este último científico fue el que afirmó que la realidad de la materia que observamos era un producto probabilístico del movimiento de los átomos o partícula elementales, y que la temperatura no era otra cosa que la mayor velocidad de movimiento y de vibración de dichas partículas.

Con todas esas aportaciones había en la segunda mitad del siglo XIX un área de investigación de enorme importancia: la interrelación de la energía y la temperatura de la materia con el espectro de las radiaciones fotoeléctricas que dicha materia emite.

El desarrollo de la espectroscopia resultó fundamental, y por eso Sánchez Ron comienza la explicación de la aparición de la mecánica cuántica con la revisión de la obra de Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) y de Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899).


[1] José Manuel Sánchez Ron, Historia de la física cuántica. I El periodo fundacional (1860-1926), Drakontos, Crítica, Barcelona, 2005

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