Introducción

La Física del siglo XX supuso, sin duda, un gran cambio en comparación con los desarrollos teóricos anteriores. Se trata de un tema ampliamente expuesto en numerosas publicaciones, pero debemos hacer referencia a él porque nos servirá de introducción para enmarcar este trabajo. En este siglo, esta ciencia pasó de parecer una disciplina conclusa y perfecta sobre la que quedaba poco por decir a abrírsele todo un nuevo mundo ante sus ojos. Hasta finales del siglo XIX, en ella dominaba un paradigma mecanicista y determinista, procedente de la síntesis entre la física newtoniana y el mecanicismo cartesiano de la res extensa. El espacio y el tiempo absolutos, la creencia en la validez del principio de causalidad y la absoluta seguridad de que, si alguien conociera todas las fuerzas y las posiciones de los seres naturales y pudiera analizar todos los datos derivados de ellos, conocería todo el pasado, el presente y el futuro del universo (el determinismo clásico, tal como lo formuló Laplace) eran sus pilares principales. Es cierto que había discusiones sobre si la naturaleza de la luz era corpuscular (tesis defendida por Newton) u ondulatoria (la tesis de Huygens, Young, Maxwell y Hertz), y que esta última había triunfado desde mediados del siglo XIX, pero que los rayos de luz no consistieran en los haces de partículas que en su día defendió Newton no se consideraba un problema importante para el sistema en su globalidad. Además, Maxwell había enunciado sus ecuaciones del electromagnetismo —que parecían unificar todos los fenómenos de este ámbito—, había respaldado la hipótesis del éter como medio para explicar la propagación de las ondas de luz, y el ambiente de optimismo y confianza en el cientifismo positivista hacía que se considerara a la Física como una ciencia prácticamente completa.

Sin embargo, el éter seguía siendo sólo una hipótesis, y había investigadores que deseaban otorgarle un carácter más sólido y material. Después del intento de demostración de la existencia del éter por parte de Fizeau en 1851, en 1887 Albert Michelson y Edward Morley realizaron el primero de una larga serie de experimentos para medir la velocidad de la Tierra respecto al éter, y con ello demostrar la existencia de éste. Contra todo pronóstico, el resultado fue que no parecía que hubiese tal “viento de éter”. Como era lógico, el experimento se repitió, pero el resultado fue el mismo. Como también era lógico esperar, enseguida surgieron las hipótesis ad hoc para salvar las apariencias, pero fue evidente su artificialidad y falta de coherencia. Por tanto, en contra de lo que se esperaba, lo que se consiguió fue que se pusiera en duda la misma existencia del éter y que Lorentz y FitzGerald enunciaran sus ecuaciones de transformación, que a su vez fueron la base de la teoría de la relatividad especial, obra de Einstein. Todo este embrollo comenzó a poner en duda la validez del paradigma mecanicista en lo que podríamos llamar “ámbito de de lo grande”, en el que Einstein pondría fin al espacio y el tiempo absolutos de la mecánica clásica.

En el “ámbito de lo pequeño”, a finales del XIX y comienzos del XX fue creciendo el cúmulo de conocimientos sobre los rayos X, la radioactividad y la estructura del átomo, que se encarnó en los modelos de Thomson y de Rutherford, entre otros avances. Tuvo que ser Planck, un físico con clara tendencia de la vieja escuela, quien, en su investigación sobre el cuerpo negro de Kirchhoff, descubriera que la radiación se emitía o absorbía no de forma continua —como se pensaba hasta entonces—, sino en cantidades discretas, los cuantos de energía que él expresó en su fórmula E = hv, donde la energía equivale a la frecuencia (v), multiplicada por h, que simboliza la famosa “constante de Planck”. La energía no se transmitía, por tanto, de manera continua. Había nacido la que después se conocería como “antigua teoría cuántica”. Después de que Einstein se diera cuenta —en su artículo de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico— de la importancia de lo que Planck había descubierto —no sólo involuntariamente, sino casi contra su voluntad—, y después de que Niels Bohr mejorara en 1913 el modelo atómico de Rutherford, y en 1925 Schrödinger y Heisenberg desarrollaran sus mecánicas ondulatoria y matricial, nació la mecánica cuántica, que supuso un varapalo al paradigma mecanicista en el “ámbito de lo pequeño”, ya que con su dualidad onda-partícula y su principio de incertidumbre/indeterminación permitió poner en duda el principio de causalidad y el determinismo laplaciano que habían estado vigentes en Física durante mucho tiempo.

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