No. No estamos por hablar de Alí vs Foreman o Leonard vs Hearns, sino de la pelea del siglo del mundo de la física. Esta “pelea” (debate o batalla intelectual sería más adecuado) se dio entre dos pesos pesados de la física del siglo XX: por un lado, la cabeza de los físicos tradicionalistas, el archiconocido Albert Einstein; por otro lado, el líder de los físicos considerados más radicales en sus posturas, la promesa de las nuevas generaciones, el dinamarqués Niels Bohr (cabe aclarar que, aún cuando digamos que los contrincantes de esta pelea eran Einstein y Bohr, esto es sólo una simplificación, porque, como veremos a continuación, varios científicos ayudaron a construir las distintas posturas de los protagonistas de esta historia).
En realidad, no contaremos una larga historia con detalles de todos los sucesos que llevaron al momento de la disputa, sino que señalaremos, lo más sintéticamente posible, los principales hechos que fueron generando el ambiente para el “combate”:
1) A comienzos del siglo XX, científicos como Planck y Einstein (tradicionalistas) habían sentado las bases de ciertos comportamientos de la luz que iluminarían las jóvenes mentes de científicos como Bohr, en su camino para entender el funcionamiento del átomo.
2) Usando el concepto de los “cuantos” introducido por Planck, en 1913 Bohr decidió trasladarlo a los átomos y crear el concepto de los “saltos cuánticos” para explicar las transiciones de los electrones. La propuesta de Bohr era simple: abandonar la imagen del átomo como un sistema planetario con electrones moviéndose en órbitas, por la de un edificio con varios pisos con el núcleo en la planta baja y los electrones sólo pudiendo saltar de un piso a otro y emitiendo luz con un color de acuerdo con el tamaño del salto. Esta idea le sirvió para explicar el funcionamiento del átomo de hidrógeno y la exactitud de sus predicciones era sorprendente. Sin embargo, a Einstein no le agradó mucho la idea de estos “saltos” ya que no entendía cuál era la razón de los mismos y Bohr no tenía una explicación para ellos.
3) En 1925, un joven físico francés le daría a los tradicionalistas un fuerte incentivo. El científico era Louis De Broglie, quien sugirió que los electrones se movían en órbitas alrededor del núcleo y que lo que los mantenía girando era una especie de onda de radio que los empujaba, evitando que el átomo colapsara, no había extraños saltos cuánticos. Por lo tanto, los tradicionalistas estaban contentos con que fuera la física de las ondas la que estuviese detrás de los átomos.
4) Ahí es cuando apareció el científico Wolfgang Pauli, colaborador de Bohr, para introducir una aún más extraña regla cuántica llamada “el principio de exclusión” para explicar la gran variedad de átomos que existen en la naturaleza. La regla retomaba la idea del edificio de Bohr, estableciendo que cada piso sólo podía contener un número finito de electrones, por lo que si se quiere agregar un electrón a un átomo, hay que buscar un lugar en el último piso. Si este estuviese lleno, hay que agregar un nuevo piso. De esta manera, un solo electrón puede cambiar radicalmente la forma de un átomo. Un principio de fundamental importancia para la química y la biología. El punto era que Pauli no sabía por qué su principio funcionaba, sólo sabía que servía. Esto exasperó aún más a los tradicionalistas como Einstein.
5) El contraataque de los tradicionalistas vendría de la mano de un “amante de los gatos”, el austríaco Irwin Schröedinger. Tomó la idea de la onda que empuja electrones de De Broglie y propuso que los electrones son ondas de energía que vibran tan rápido alrededor del núcleo, que parecen una nube. Y no sólo eso, sino que brindó una ecuación que describía completamente estas ondas y por lo tanto, al átomo. La simpleza de sus ondas encantaba a los tradicionalistas, dándole sentido a algo que parecía no tenerlo. Sin embargo, su teoría no podía explicar los saltos cuánticos de Bohr, que aunque aún sin explicación, existían.
6) Los radicales no se quedaron atrás, y atacaron nuevamente con dos nuevos y brillantes científicos: Werner Heisenberg y Max Born. Heisenberg odiaba la simple idea de las ondas de Schröedinger para explicar el átomo y estaba fascinado con los saltos cuánticos de Bohr. En 1925 decidió que la única manera de describir al átomo era a través de las matemáticas. Para ello tuvo que plantear una nueva matemática, ya que la tradicional no era suficiente para aplicarla a los átomos. Junto con Max Born, desarrollaron lo que conocemos como “mecánica matricial”, un complejo arreglo de números que les permitía predecir con gran exactitud el comportamiento del átomo. Bohr y Pauli estaban fascinados con la nueva teoría, sin embargo, los tradicionalistas estaban como locos. La disputa estaba por llegar a su punto cúlmine.
7) En 1926, Heisenberg estaba tan convencido de su mecánica matricial que se decidió a enfrentar cara a cara a Schröedinger en una conferencia en Munich. Luego de la disertación de Schröedinger sobre su famosa ecuación de onda, Heisenberg lo atacó con todo tratando de demostrar que su idea simplista era totalmente errónea. Sin embargo, el público estaba del lado de la simple idea de Schröedinger y no de la complicada matemática de Heisenberg, por lo que este último término abucheado y tuvo que retirarse derrotado.
8) De vuelta en Copenague, Heisenberg y Bohr sentían que tenían a toda la comunidad científica en su contra. Sin embargo, se negaron a rendirse. Las innumerables charlas entre ambos sobre la mecánica cuántica llevaron a Heisenberg a una magnífica idea que sería conocida como “el principio de incertidumbre”. Comprendió que el átomo no podía ser conocido completamente porque esa era una propiedad intrínseca de los átomos, es decir, existe un límite a lo que podemos saber sobre el mundo subatómico. Por ejemplo, si sabemos dónde se encuentra un electrón, no podemos saber que tan rápido se mueve. Pero si conocemos su velocidad, no podemos saber dónde se encuentra. Esta es una verdad fundamental de cómo se comporta la naturaleza en esta escala. Con este principio, Bohr y Heisenberg comprendieron que los átomos se comportan como partículas y como ondas. Cuando no se lo observa, se comporta como una onda, pero cuando se quiere medir su posición, se comporta como una partícula. Esto es increíblemente loco! Primero, no podemos imaginar cómo se ven, después sostienen que se verá de una forma u otra de acuerdo con si lo observamos o no. Una vez que supieron esto, se dieron cuenta que los átomos sólo pueden ser entendidos a través de las matemáticas de la mecánica cuántica.
Las condiciones estaban dadas para que la mecánica cuántica diese el gran salto como la manera apropiada de entender al átomo. El ring para esta “pelea” sería nada más y nada menos que la mítica Conferencia de Solvay de 1927. Con Einstein en un rincón y Bohr en el otro, la pelea del siglo estaba por comenzar.
Continuará…
En realidad, no contaremos una larga historia con detalles de todos los sucesos que llevaron al momento de la disputa, sino que señalaremos, lo más sintéticamente posible, los principales hechos que fueron generando el ambiente para el “combate”:
1) A comienzos del siglo XX, científicos como Planck y Einstein (tradicionalistas) habían sentado las bases de ciertos comportamientos de la luz que iluminarían las jóvenes mentes de científicos como Bohr, en su camino para entender el funcionamiento del átomo.
2) Usando el concepto de los “cuantos” introducido por Planck, en 1913 Bohr decidió trasladarlo a los átomos y crear el concepto de los “saltos cuánticos” para explicar las transiciones de los electrones. La propuesta de Bohr era simple: abandonar la imagen del átomo como un sistema planetario con electrones moviéndose en órbitas, por la de un edificio con varios pisos con el núcleo en la planta baja y los electrones sólo pudiendo saltar de un piso a otro y emitiendo luz con un color de acuerdo con el tamaño del salto. Esta idea le sirvió para explicar el funcionamiento del átomo de hidrógeno y la exactitud de sus predicciones era sorprendente. Sin embargo, a Einstein no le agradó mucho la idea de estos “saltos” ya que no entendía cuál era la razón de los mismos y Bohr no tenía una explicación para ellos.
3) En 1925, un joven físico francés le daría a los tradicionalistas un fuerte incentivo. El científico era Louis De Broglie, quien sugirió que los electrones se movían en órbitas alrededor del núcleo y que lo que los mantenía girando era una especie de onda de radio que los empujaba, evitando que el átomo colapsara, no había extraños saltos cuánticos. Por lo tanto, los tradicionalistas estaban contentos con que fuera la física de las ondas la que estuviese detrás de los átomos.
4) Ahí es cuando apareció el científico Wolfgang Pauli, colaborador de Bohr, para introducir una aún más extraña regla cuántica llamada “el principio de exclusión” para explicar la gran variedad de átomos que existen en la naturaleza. La regla retomaba la idea del edificio de Bohr, estableciendo que cada piso sólo podía contener un número finito de electrones, por lo que si se quiere agregar un electrón a un átomo, hay que buscar un lugar en el último piso. Si este estuviese lleno, hay que agregar un nuevo piso. De esta manera, un solo electrón puede cambiar radicalmente la forma de un átomo. Un principio de fundamental importancia para la química y la biología. El punto era que Pauli no sabía por qué su principio funcionaba, sólo sabía que servía. Esto exasperó aún más a los tradicionalistas como Einstein.
5) El contraataque de los tradicionalistas vendría de la mano de un “amante de los gatos”, el austríaco Irwin Schröedinger. Tomó la idea de la onda que empuja electrones de De Broglie y propuso que los electrones son ondas de energía que vibran tan rápido alrededor del núcleo, que parecen una nube. Y no sólo eso, sino que brindó una ecuación que describía completamente estas ondas y por lo tanto, al átomo. La simpleza de sus ondas encantaba a los tradicionalistas, dándole sentido a algo que parecía no tenerlo. Sin embargo, su teoría no podía explicar los saltos cuánticos de Bohr, que aunque aún sin explicación, existían.
6) Los radicales no se quedaron atrás, y atacaron nuevamente con dos nuevos y brillantes científicos: Werner Heisenberg y Max Born. Heisenberg odiaba la simple idea de las ondas de Schröedinger para explicar el átomo y estaba fascinado con los saltos cuánticos de Bohr. En 1925 decidió que la única manera de describir al átomo era a través de las matemáticas. Para ello tuvo que plantear una nueva matemática, ya que la tradicional no era suficiente para aplicarla a los átomos. Junto con Max Born, desarrollaron lo que conocemos como “mecánica matricial”, un complejo arreglo de números que les permitía predecir con gran exactitud el comportamiento del átomo. Bohr y Pauli estaban fascinados con la nueva teoría, sin embargo, los tradicionalistas estaban como locos. La disputa estaba por llegar a su punto cúlmine.
7) En 1926, Heisenberg estaba tan convencido de su mecánica matricial que se decidió a enfrentar cara a cara a Schröedinger en una conferencia en Munich. Luego de la disertación de Schröedinger sobre su famosa ecuación de onda, Heisenberg lo atacó con todo tratando de demostrar que su idea simplista era totalmente errónea. Sin embargo, el público estaba del lado de la simple idea de Schröedinger y no de la complicada matemática de Heisenberg, por lo que este último término abucheado y tuvo que retirarse derrotado.
8) De vuelta en Copenague, Heisenberg y Bohr sentían que tenían a toda la comunidad científica en su contra. Sin embargo, se negaron a rendirse. Las innumerables charlas entre ambos sobre la mecánica cuántica llevaron a Heisenberg a una magnífica idea que sería conocida como “el principio de incertidumbre”. Comprendió que el átomo no podía ser conocido completamente porque esa era una propiedad intrínseca de los átomos, es decir, existe un límite a lo que podemos saber sobre el mundo subatómico. Por ejemplo, si sabemos dónde se encuentra un electrón, no podemos saber que tan rápido se mueve. Pero si conocemos su velocidad, no podemos saber dónde se encuentra. Esta es una verdad fundamental de cómo se comporta la naturaleza en esta escala. Con este principio, Bohr y Heisenberg comprendieron que los átomos se comportan como partículas y como ondas. Cuando no se lo observa, se comporta como una onda, pero cuando se quiere medir su posición, se comporta como una partícula. Esto es increíblemente loco! Primero, no podemos imaginar cómo se ven, después sostienen que se verá de una forma u otra de acuerdo con si lo observamos o no. Una vez que supieron esto, se dieron cuenta que los átomos sólo pueden ser entendidos a través de las matemáticas de la mecánica cuántica.
Las condiciones estaban dadas para que la mecánica cuántica diese el gran salto como la manera apropiada de entender al átomo. El ring para esta “pelea” sería nada más y nada menos que la mítica Conferencia de Solvay de 1927. Con Einstein en un rincón y Bohr en el otro, la pelea del siglo estaba por comenzar.
Continuará…
