1 00:00:00,000 --> 00:00:05,059 Dios no juega a los dados es una frase dicha por Albert Einstein, considerado uno de los físicos más influyentes de la historia. 2 00:00:05,660 --> 00:00:09,699 Esta no es una simple frase, sino que es la respuesta de Einstein al nacimiento de la mecánica cuántica, 3 00:00:09,980 --> 00:00:11,820 una teoría tan fascinante como compleja. 4 00:00:12,320 --> 00:00:14,740 Y lo más importante, desafiaba a la física clásica, 5 00:00:15,160 --> 00:00:19,079 porque resultaba un reto para los físicos de la época el descubrir el funcionamiento de esta nueva teoría. 6 00:00:19,620 --> 00:00:23,239 Buenas tardes, soy Javier Mickenberg y voy a presentarles las discusiones Einstein-Bohr 7 00:00:23,239 --> 00:00:25,239 acerca de la interpretación de la mecánica cuántica. 8 00:00:26,219 --> 00:00:29,019 Primero, pasaré a presentar el índice que sirve durante la exposición. 9 00:00:29,480 --> 00:00:33,159 El trabajo está dividido en una parte teórica y una parte práctica, finalizando con una conclusión. 10 00:00:33,740 --> 00:00:35,539 La parte teórica está dividida en cuatro bloques, 11 00:00:35,740 --> 00:00:38,560 comenzando por el concepto histórico, las pulsiones de ambos científicos, 12 00:00:38,799 --> 00:00:40,759 después, breves conceptos de la física cuántica, 13 00:00:41,200 --> 00:00:44,840 y finalizando con los debates y tramos científicos, la cual es la parte más importante de mi proyecto. 14 00:00:46,380 --> 00:00:49,119 A mediados del siglo XX nos encontramos en el periodo de entreguerras, 15 00:00:49,280 --> 00:00:51,560 el cual finalizó con el inicio de la Segunda Guerra Mundial. 16 00:00:51,920 --> 00:00:56,240 Dicha guerra tuvo un gran impacto en la física, debido a que obligó al exilio de contables científicos, 17 00:00:56,399 --> 00:00:58,219 entre los que se encuentran nuestro topo de amistad. 18 00:00:58,219 --> 00:01:08,120 Albert Einstein y Niels Bohr. Estos dos científicos se vieron envueltos en numerosos debates acerca de la interpretación de la nueva mecánica cuántica, debido a lo distinta que era esta frente a la física clásica. 19 00:01:08,859 --> 00:01:16,540 Por un lado, Bohr tenía una visión positivista acerca de la teoría, y su forma de verla se vio reflejada en la interpretación de Copenhagen, que será explicada más adelante. 20 00:01:17,519 --> 00:01:24,620 Por otro lado, Einstein rechazaba completamente la deriva probabilística de la teoría, ya que Einstein era completamente determinista y todo debía estar definido. 21 00:01:25,379 --> 00:01:31,239 Einstein también adoptó una postura realista, es decir, que todo debía existir independientemente de ser observado. 22 00:01:31,799 --> 00:01:34,780 Dicha por el propio Einstein la frase, sigue a la luna aunque no la observemos. 23 00:01:36,019 --> 00:01:38,519 Hasta el momento he mencionado dos aspectos de la mecánica cuántica. 24 00:01:38,879 --> 00:01:42,640 Si no observo, no existe y no se puede determinar con exactitud ciertos elementos. 25 00:01:43,359 --> 00:01:44,340 Pero ¿cómo es esto posible? 26 00:01:45,459 --> 00:01:48,400 Para entenderlo, primero hay ciertos conceptos que son fundamentales comprender. 27 00:01:48,659 --> 00:01:54,439 Cabe recalcar que no voy a explicar todos los conceptos que tiene la teoría, sino los fundamentales para entender los debates entre los dos científicos. 28 00:01:55,319 --> 00:01:57,219 Empezaré por el principio de incertidumbre de Heisenberg. 29 00:01:57,640 --> 00:02:00,840 Para entenderlo, consideremos dos casos extremos de función de onda. 30 00:02:01,239 --> 00:02:04,840 La de una partícula en alto estado de posición, la correspondiente es una delta de vida, 31 00:02:05,439 --> 00:02:08,900 la cual tiene un pico en el punto x sub cero, que es en el que se encuentra la partícula. 32 00:02:09,719 --> 00:02:13,840 Por otro lado, la función de onda de una partícula en alto estado de velocidad es una onda plana, 33 00:02:13,960 --> 00:02:16,000 la cual se expande de manera homogénea por todo el espacio. 34 00:02:17,080 --> 00:02:20,819 Las incertidumbres de la posición y la velocidad no se deben a errores en los aparatos de medida, 35 00:02:20,819 --> 00:02:22,879 sino a que son incertidumbres intrínsecas. 36 00:02:22,879 --> 00:02:27,759 Simplemente una partícula no puede tener bien definidas la posición y la velocidad a la vez 37 00:02:27,759 --> 00:02:31,460 puesto que no existe una función de onda que sea una delta de dinar y una onda plana a la vez 38 00:02:31,460 --> 00:02:37,319 Cabe recalcar que el principio de incertidumbre se aplica a varias variables no complementarias 39 00:02:37,319 --> 00:02:40,199 como lo son la posición y el momento o la energía y el tiempo 40 00:02:40,199 --> 00:02:43,219 Estas incertidumbres se relacionan mediante las siguientes fórmulas 41 00:02:43,219 --> 00:02:47,639 siendo la delta la incertidumbre y la h rayada la constante de Planck modificada 42 00:02:47,639 --> 00:02:51,879 Una vez aceptados los nuevos conceptos que introducía la teoría 43 00:02:51,879 --> 00:02:56,240 era importante realizar una interpretación de ellos, la conocida como interpretación de Kopenhagen. 44 00:02:56,840 --> 00:03:00,419 Esta actividad liderada por Bohr y fue apoyada por físicos como Heisenberg o Bohr 45 00:03:00,419 --> 00:03:04,080 sostenían una posición positivista acerca de la mecánica cuántica 46 00:03:04,080 --> 00:03:07,419 y confiaban plenamente en que ésta representaba la realidad de forma correcta. 47 00:03:08,659 --> 00:03:12,539 La interpretación de Kopenhagen no establecía una separación clara entre el observador y el observado, 48 00:03:12,719 --> 00:03:14,939 sino que lo consideraban una única entidad, es decir, 49 00:03:15,379 --> 00:03:20,099 la mecánica cuántica crea una realidad que solo existe en el momento en que se hace una medición. 50 00:03:20,099 --> 00:03:21,860 Un electrón que no se observa no existe. 51 00:03:21,879 --> 00:03:26,819 Otro concepto fundamental de la interpretación copenable es el entrelazamiento cuántico 52 00:03:26,819 --> 00:03:32,159 Esta es la propiedad según la cual dos partículas que han interactuado en un pasado quedan entrelazadas 53 00:03:32,159 --> 00:03:36,680 Es decir, no se pueden considerar partículas individuales sino una nueva entidad o sistema 54 00:03:36,680 --> 00:03:39,520 Y ello independientemente de la distancia a la que se encuentren 55 00:03:39,520 --> 00:03:43,120 Lo que permite conocer propiedades de una partícula operando sobre la otra 56 00:03:43,120 --> 00:03:47,879 Un último concepto fundamental es el de dualidad onda-partícula 57 00:03:47,879 --> 00:03:52,539 A partir de la interpretación del efecto fotoeléctrico de Einstein, se confirmó la doble naturaleza de la luz. 58 00:03:53,159 --> 00:03:56,960 Esta se puede comportar como una corriente de partículas, lo llevamos a dos botones y como una onda. 59 00:03:59,099 --> 00:04:04,000 Una vez explicados los dos fundamentales de la física cuántica, pasará a explicar los debates entre los dos científicos, 60 00:04:04,259 --> 00:04:06,699 los cuales fueron experimentos mentales propuestos por Einstein. 61 00:04:07,639 --> 00:04:09,979 Estos experimentos tuvieron lugar en los congresos de Solvay, 62 00:04:10,180 --> 00:04:14,419 las cuales son reuniones entre científicos que fomentan las discusiones informales entre ellos. 63 00:04:15,120 --> 00:04:20,439 Nos centramos principalmente en el de 1927, que es el quinto, y en el de 1930, que es el sexto. 64 00:04:21,800 --> 00:04:26,319 Para el primer experimento, nos remontamos a 1927, al quinto movimiento de Solvay, 65 00:04:26,540 --> 00:04:30,319 en el cual Einstein produjo un experimento mental que pretendía descender a la localidad 66 00:04:30,319 --> 00:04:34,839 y atacar la incertidumbre en posición momento, el conocido como experimento de doble rendija. 67 00:04:35,459 --> 00:04:39,639 En este experimento, una pantalla con dos rendijas disfrazaría los electrones en dos zonas, 68 00:04:39,839 --> 00:04:44,000 que se superpondrían en una placa situada detrás, formando la interferencia. 69 00:04:44,420 --> 00:05:02,459 El argumento de Einstein consistía en dos aspectos. Primero, el hecho de no poder determinar las trayectorias de forma previa a la observación violaba un concepto indiscutido en física hasta el momento, que era el de localidad, puesto que encontrar la partícula en un punto A de la placa conllevaría un descenso instantáneo a cero de encontrarla en cualquier otro punto de ella. 70 00:05:02,459 --> 00:05:11,800 Por otro lado, la otra cosa que proponía Einstein era poder conservar la transferencia del momento de la primera pantalla a la partícula 71 00:05:11,800 --> 00:05:16,639 Por lo que a partir de una serie de fórmulas se podrían conocer simultáneamente la posición y el momento 72 00:05:16,639 --> 00:05:18,819 Lo que desmentiría el principio y el número de Heisenberg 73 00:05:18,819 --> 00:05:25,060 Bohr argumentó que cualquier intento de medir esas trayectorias alteraría inevitablemente el sistema 74 00:05:25,060 --> 00:05:27,220 Lo cual distribuía la interferencia 75 00:05:27,800 --> 00:05:32,839 por lo que concluyó con que el físico debe elegir entre poder trazar las trayectorias u observar la interferencia. 76 00:05:33,800 --> 00:05:38,259 Bohr había defendido de forma exitosa a la interpretación de Kopenhagen y al príncipe de incertidumbre de Heysel. 77 00:05:40,360 --> 00:05:45,439 Para el segundo experimento nos remontamos a 1930, al sexto congreso de Solvay. 78 00:05:45,879 --> 00:05:50,699 Einstein propuso un nuevo experimento mental que pretendía atacar en este caso a la incertidumbre, energía y el mundo, 79 00:05:51,100 --> 00:05:53,379 el conocido como el experimento de la caja de luz. 80 00:05:54,379 --> 00:05:57,879 Este periódico consistía en una caja llena de luz, la cual tenía conectada un reloj. 81 00:05:58,379 --> 00:06:01,060 Dicho reloj estaba sincronizado a otro situado en un laboratorio, 82 00:06:01,980 --> 00:06:06,339 permitiéndonos abrir la caja en tiempo justo para que se escapara un solo fotón, 83 00:06:06,860 --> 00:06:10,699 lo que a partir de una serie de fórmulas nos permitiría conocer simultáneamente la energía y el tiempo, 84 00:06:10,959 --> 00:06:14,720 desmitiendo nuevamente el principio incertidumbre, en este caso, energía-tiempo. 85 00:06:15,319 --> 00:06:19,579 Un aspecto curioso de este debate es que Einstein había olvidado su propia teoría de la relatividad, 86 00:06:19,939 --> 00:06:22,439 la cual no permitiría que los dos relojes estuvieran sincronizados. 87 00:06:22,439 --> 00:06:26,759 Bohr se dio cuenta de esto y lo aprovechó para discutir el argumento de Einstein, ya 88 00:06:26,759 --> 00:06:30,680 que, a partir de una cadena de incertidumbres dadas por la relatividad, se invalidaba la 89 00:06:30,680 --> 00:06:34,139 postura de Einstein, dándole la razón nuevamente a Bohr y a la interpretación de Kopenhagen. 90 00:06:36,220 --> 00:06:41,680 Para el último de los experimentos, nos remontamos a 1935. En este caso, un nuevo experimento 91 00:06:41,680 --> 00:06:47,199 mental propuesto por Einstein, Podolsky y Rausser, la paradoja EPR. Este experimento 92 00:06:47,199 --> 00:06:50,980 tenía como objetivo atacar al entrelazamiento cuántico, ya que este violaba la localidad. 93 00:06:50,980 --> 00:06:57,779 El experimento consistía en dos partículas que en el pasado habían interactuado, A y B, por lo que quedaban entrelazadas 94 00:06:57,779 --> 00:07:01,639 Posteriormente, dos observadores detectaban cada uno una partícula 95 00:07:01,639 --> 00:07:05,660 La única forma de que el entrelazamiento cuántico no hubiera dado una localidad 96 00:07:05,660 --> 00:07:09,860 sería que las propiedades de ambas partículas estuvieran definidas antes de la observación 97 00:07:09,860 --> 00:07:11,600 lo cual distribuiría la mecánica cuántica 98 00:07:11,600 --> 00:07:17,399 El argumento inicial de Bohr fue criticado, ya que no daba respuesta al argumento propuesto por EPR 99 00:07:17,399 --> 00:07:24,399 y no fue hasta 1951 que David Bohm propuso una variante de este experimento basada en el spin del electrón, 100 00:07:25,500 --> 00:07:31,180 ya que si una de las partículas detectadas tenía el spin up, la otra debía tener indiscutiblemente down. 101 00:07:32,180 --> 00:07:37,079 A continuación, en 1964, John Stuart Bell propuso las desigualdades de Bell, 102 00:07:37,300 --> 00:07:42,699 que permitieron llevar este experimento a la realidad, el cual fue realizado en 1981 por Alain Asper. 103 00:07:43,540 --> 00:07:50,920 Dicho experimento dio la razón a la interpretación de Copenhague y a Bohr, confirmando el entrelazamiento cuántico y la no localidad de la teoría cuántica. 104 00:07:53,879 --> 00:07:57,839 Una vez explicados los debates en tramos científicos, pasaré a explicar la parte práctica de mi proyecto, 105 00:07:58,439 --> 00:08:01,699 la cual fue una entrevista vía Zoom a Juan Pablo Fernández Ramos, 106 00:08:02,279 --> 00:08:06,540 profesor de física de partículas y físico-experimental de partículas elementales en el CIMAD. 107 00:08:07,040 --> 00:08:10,519 Juan Pablo me explicó la teoría cuántica de forma experimental, 108 00:08:10,519 --> 00:08:18,259 la cual es actualmente muy distinta a la teórica y acierta con una precisión muy alta, 109 00:08:18,459 --> 00:08:21,040 dándole la razón nuevamente a Bohr y a la interpretación de Cotonavé. 110 00:08:22,360 --> 00:08:27,920 En conclusión, los debates en tramos científicos ayudaron mucho al desarrollo de la teoría cuántica, 111 00:08:28,300 --> 00:08:31,000 la cual es actualmente muy distinta a la desarrollada durante la exposición. 112 00:08:32,200 --> 00:08:34,679 Como se ha ido viendo, a día de hoy se considera ganador a Bohr, 113 00:08:35,019 --> 00:08:37,580 es decir, hasta las grandes mentes como Einstein se equivocan. 114 00:08:38,340 --> 00:08:43,539 Aunque a día de hoy se considera ganado de labor, actualmente la teoría cuántica ha cambiado mucho respecto a las bases, 115 00:08:43,720 --> 00:08:46,940 pero siempre siguiendo las bases que se siguieron en estos debates. 116 00:08:47,860 --> 00:08:50,820 Por mucho que el instinto no lo aceptara, Dios sí juega a los datos. 117 00:08:51,240 --> 00:08:54,299 Muchas gracias por su atención y quedo a su disposición para cualquier pregunta o duda.