¿Qué es la mecánica cuántica?

La mecánica cuántica es una teoría básica de la física que describe el comportamiento y la interacción de partículas microscópicas de materia y luz, como átomos, electrones, fotones, etc. Desarrollada a principios del siglo XX, la mecánica cuántica fue una importante revisión de la física clásica (como la mecánica newtoniana y la teoría electromagnética de Maxwell), especialmente en la descripción de fenómenos a escalas extremadamente pequeñas.

Algunas características clave de la mecánica cuántica incluyen:

1. Cuantización: En la mecánica cuántica, ciertas cantidades físicas (como la energía, el momento, el momento angular, etc.) sólo pueden tomar una serie de valor discreto. Este concepto contrasta con las variables continuas de la física clásica.

2. Dualidad onda-partícula: La mecánica cuántica muestra que las partículas microscópicas tienen propiedades duales de ondas y partículas. Por ejemplo, los electrones pueden comportarse como partículas (como colisiones puntuales en un detector) o como ondas (como patrones de interferencia producidos en un experimento de doble rendija).

3. Principio de incertidumbre: El principio de incertidumbre propuesto por Heisenberg establece que ciertos pares de cantidades físicas (como la posición y el momento, o la energía y el tiempo) no se pueden medir con precisión al mismo tiempo. Cuanto más precisamente se mide una de las cantidades, mayor es la incertidumbre sobre la otra.

4. Estado cuántico y función de onda: El estado de un sistema cuántico se describe mediante la función de onda (generalmente representada como Ψ), que contiene toda la información sobre los posibles resultados de medición del sistema. El cuadrado de la función de onda da la densidad de probabilidad de encontrar una partícula en un lugar determinado.

5.

Superposición cuántica: Un sistema cuántico puede estar en la "superposición" de múltiples estados al mismo tiempo, es decir, la función de onda puede ser la superposición de funciones de onda de múltiples estados posibles. Sólo cuando se toman medidas el sistema "colapsa" en uno de sus estados definidos.

6. Entrelazamiento cuántico: Cuando dos partículas se entrelazan, sus estados cuánticos no pueden describirse de forma independiente una de otra, incluso si están muy separadas. La medición de una partícula afecta instantáneamente el estado de la otra. Ésta es una de las diferencias más significativas entre las predicciones de la mecánica cuántica y la física clásica.

La mecánica cuántica tiene aplicaciones en muchos campos, incluidos la química, la ciencia de los materiales, la informática y la tecnología de la información. Es la base de la tecnología moderna, como la tecnología de semiconductores, láseres, computación cuántica y imágenes de resonancia magnética nuclear, etc., todas ellas aplicaciones directas de la mecánica cuántica.