Explorando la cuántica: un legado para la ciencia y la tecnología
En el marco del Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuántica, declarado por la UNESCO en 2025 para conmemorar los 100 años del nacimiento de la mecánica cuántica, la Universidad de los Andes, a través del Sistema de Bibliotecas y la Facultad de Ciencias, con el apoyo de los Departamentos de Física y Química, se une a esta celebración con una exposición que busca acercar a la comunidad uniandina y al público en general, al fascinante mundo de la ciencia cuántica.
La ciencia cuántica describe la naturaleza a nivel microscópico, a diferencia de la física clásica que explica el mundo macroscópico (autos, aviones, galaxias). Fenómenos como la imposibilidad de determinar simultáneamente la posición y velocidad de una partícula subatómica o la existencia de bandas de energía en los materiales, son propios del mundo microscópico y requieren una descripción basada en la ciencia cuántica. Nuestros sentidos no pueden percibir directamente el mundo microscópico y por eso, la cuántica resulta contraintuitiva. Sin embargo, hoy en día la comprendemos a tal nivel que podemos desarrollar aplicaciones tecnológicas basadas en ella.
Investigamos lo que podemos investigar
Hasta finales del siglo XIX, la investigación se limitaba al mundo macroscópico, es decir objetos y sistemas a escala humana o superiores. Este mundo se puede describir con la física clásica (leyes de Newton, Coulomb, etc.), cuyas leyes permiten predecir determinísticamente fenómenos
astronómicos o definir trayectorias de aviones o pelotas de tenis. No fue sino hasta finales del siglo XIX cuando la ciencia pudo adentrarse en el mundo microscópico, es decir, por ejemplo, el estudio del átomo y la interacción luz-materia.
Esto impulsó la investigación en espectros atómicos, la naturaleza de la luz, el interior del átomo y de las moléculas, fenómenos y sistemas que eran inexplicables para la física clásica y cuya comprensión requirió un salto conceptual fundamental.
Te invitamos a recorrer este fascinante trayecto, desde los primeros indicios de la estructura atómica hasta los descubrimientos que dieron forma a la física cuántica.
¿Al fin qué ondas o particulas?
Hoy en día no encasillamos ni a la luz ni a la materia cómo onda o como partícula. La dualidad onda-partícula es ampliamente aceptada: ni la luz ni la materia son intrínsecamente onda o partícula; más bien, su comportamiento, ya sea ondulatorio o corpuscular, se manifiesta en función del experimento que se realice. Es decir, el observador juega un papel protagónico en la forma en que la naturaleza se revela ante nosotros.
En búsqueda de un nuevo código
Entre 1913 y 1925, el modelo atómico de Bohr es mejorado, y explica varios resultados experimentales y la organización de la tabla periódica de los elementos. Sin embargo, no consigue interpretar las líneas espectrales detectadas en experimentos con campos magnéticos o en átomos que no son hidrógeno.
Los grupos de Bohr en Copenhague (Dinamarca) y Max Born en Gotinga (Alemania) lideran esfuerzos para encontrar una nueva teórica cuántica, que explique las observaciones atómicas de manera más completa.
En junio 1925 Werner Heisenberg, un joven físico quien trabaja con Born, se va a una isla del Mar del Norte llamada Helgoland con el propósito de encontrar un nuevo código para impulsar la teoría cuántica. Allí alcanza dos convicciones decisivas:
1) centrarse solo en lo que se puede observar, los observables, que, para el átomo, son la frecuencia y la intensidad de la luz emitida, dejando de lado cualquier modelo anterior.
2) escribir el comportamiento del electrón (posición, velocidad, energía, etc.) no como números, sino como tablas numéricas.
Este recorrido no solo revela los avances científicos, sino también las tensiones, los debates y las intuiciones que marcaron el nacimiento de la física moderna. Una historia donde la abstracción matemática y la imaginación física se encontraron para describir lo que nunca antes se había visto. Te invitamos a continuar con esta historia.
Descubre cómo en Uniandes estamos explorando el fascinante mundo de la ciencia cuántica. Estos proyectos combinan ciencia de frontera con aplicaciones reales que transforman la tecnología, la salud y nuestro entendimiento del cosmos.
La ciencia cuántica, con sus reglas que desafían la lógica, no está solo en los laboratorios: ¡es inspiración pura para el mundo del entretenimiento! ¿Por qué la asociamos tanto con la ciencia ficción? Simple: sus 'superpoderes' —como estar en dos lugares a la vez— son el combustible perfecto para historias increíbles. Aquí te mostramos algunas referencias:
