FISICA CUANTICA

CONTINUACIÓN

Introducción

La física cuántica es, sin duda, una de las ramas más fascinantes y desconcertantes de la ciencia moderna. Nos habla de un mundo que no se comporta como el que vemos a simple vista: partículas que están en varios lugares a la vez, que parecen comunicarse a distancia sin conexión física, realidades que colapsan cuando las observamos y posibilidades que se multiplican en universos paralelos.

A diferencia de la física clásica, que nos ofrece leyes claras y predecibles, la cuántica nos enfrenta a una realidad donde la incertidumbre, la probabilidad y la paradoja son la norma. Pero lejos de ser solo una curiosidad teórica, sus principios están en la base de tecnologías que usamos hoy y otras que cambiarán el mundo mañana: computación cuántica, criptografía avanzada, sensores ultrasensibles, y más.

Este artículo no pretende ser un tratado académico. Al contrario: queremos acercarte a los grandes misterios de la física cuántica de forma clara, sencilla y sin fórmulas complicadas, pero con el rigor y la fidelidad que la ciencia merece.

Acompáñanos en este viaje por algunas de las preguntas más asombrosas que nos plantea la naturaleza: ¿Puede una partícula estar en dos sitios a la vez? ¿Está el universo dividido en infinitas realidades? ¿Qué papel jugamos nosotros, los observadores, en lo que consideramos “real”?

1. La paradoja del entrelazamiento cuántico

Imagina que tienes dos partículas —como dos fotones o electrones— que han interactuado entre sí. Ahora las separas, una la mandas a la otra punta del universo y la otra se queda contigo. Hasta aquí, todo parece normal. Pero entonces ocurre algo extraordinario: cuando mides el estado de una, la otra reacciona instantáneamente, sin importar la distancia que las separa. Es como si estuvieran conectadas por un hilo invisible más allá del espacio y el tiempo. A esto se le llama entrelazamiento cuántico.

Este fenómeno fue tan desconcertante que Albert Einstein lo llamó “acción fantasmagórica a distancia”, porque parecía violar una de las bases de su propia teoría de la relatividad: que nada puede viajar más rápido que la luz. Sin embargo, los experimentos realizados desde los años 80 hasta hoy han demostrado que el entrelazamiento es real y medible.

Lo más fascinante del entrelazamiento es que las partículas no tienen un estado definido hasta que las medimos. Es decir, lo que haces con una partícula afecta a la otra al instante, como si supieran lo que está ocurriendo. No hay intercambio de señales, no hay cables ocultos. Es como si ambas formaran parte de una sola entidad cuántica, aunque estén separadas por miles de kilómetros.

Este fenómeno no solo desafía nuestro sentido común, sino que pone en duda conceptos clásicos como la localidad y la independencia de los objetos físicos. Y no es solo una rareza teórica: el entrelazamiento cuántico ya se está utilizando en tecnologías de vanguardia, como la computación cuántica y la comunicación ultra segura, donde dos usuarios pueden compartir información que, si es interceptada, se destruye automáticamente gracias al principio del entrelazamiento.

La paradoja del entrelazamiento cuántico nos recuerda que el universo, en su nivel más profundo, no es tan “local” ni tan “separado” como pensábamos. Tal vez todo esté más conectado de lo que podemos imaginar.

2. El misterio del gato de Schrödinger

Probablemente no haya experimento mental más conocido en física cuántica que el del gato de Schrödinger. Ideado en 1935 por el físico austriaco Erwin Schrödinger, este experimento no tenía como objetivo explicar la cuántica, sino precisamente mostrar lo absurda que parecía cuando se aplicaba al mundo real.

La idea es sencilla, aunque inquietante: imagina un gato encerrado en una caja opaca junto a un mecanismo con una partícula radiactiva, un contador Geiger, una ampolla de veneno y un martillo. Si la partícula se desintegra, el contador lo detecta, el martillo se activa y rompe la ampolla: el gato muere. Si no se desintegra, el gato vive.

Ahora bien, según las leyes de la mecánica cuántica, la partícula está en un estado de superposición, es decir, simultáneamente desintegrada y no desintegrada… hasta que se la observa. Entonces, mientras nadie mire dentro de la caja, el sistema completo —incluido el gato— está en una superposición de estados: vivo y muerto al mismo tiempo.

Este resultado, completamente ajeno a nuestro sentido común, plantea una pregunta inquietante:

¿Cuándo exactamente se “decide” la realidad? ¿Es el acto de observar lo que hace que una posibilidad se vuelva real y la otra desaparezca?

Schrödinger no pretendía que nadie creyera que un gato pudiera estar vivo y muerto a la vez. Su intención era señalar los límites de aplicar la mecánica cuántica al mundo macroscópico, donde las cosas tienen estados definidos. Pero su paradoja ayudó a profundizar en una cuestión clave de la física cuántica: el papel del observador en el colapso de la función de onda (tema que exploraremos más adelante).

Hoy en día, el “gato cuántico” es más que una curiosidad: representa el misterio de la superposición, una propiedad real observada en partículas, átomos e incluso moléculas complejas. Aunque no podamos aplicar literalmente la paradoja al mundo cotidiano, nos deja una enseñanza poderosa:
La realidad cuántica no está “decidida” hasta que alguien la mide.

¿Te gusta tal como está o prefieres que lo hagamos aún más sencillo o más técnico, José María? ¿Pasamos al punto 3: el principio de incertidumbre de Heisenberg?

3. El principio de incertidumbre de Heisenberg en acción

En nuestra vida cotidiana, estamos acostumbrados a pensar que, si tuviéramos instrumentos lo suficientemente precisos, podríamos conocer todo sobre un objeto: su posición exacta, su velocidad, su trayectoria… Pero en el mundo cuántico, esa idea se rompe por completo.

En 1927, el físico alemán Werner Heisenberg formuló uno de los principios más desconcertantes y fundamentales de la física moderna:

Cuanto más precisamente intentamos conocer una propiedad de una partícula subatómica, menos certeza podemos tener sobre otra.

El ejemplo clásico es este: si intentas medir con precisión la posición de un electrón, perderás información sobre su velocidad (o cantidad de movimiento), y viceversa. No es un problema de aparatos mal calibrados ni de falta de tecnología. Es una limitación inherente al universo cuántico.

Este principio se conoce como la incertidumbre de Heisenberg, y se expresa con una fórmula matemática muy sencilla… pero de enormes consecuencias:

Δx⋅Δp≥h4π\Delta x \cdot \Delta p \geq \frac{h}{4\pi}

Donde Δx\Delta x es la incertidumbre en la posición, Δp\Delta p en el momento, y hh es la constante de Planck.

¿Y qué significa esto en la práctica? Que las partículas no tienen una posición y una velocidad perfectamente definidas al mismo tiempo. No es que no podamos saberlo: es que ni siquiera “existen” como datos exactos hasta que medimos uno y renunciamos al otro.

Esto cambió para siempre la idea de determinismo en la física. En lugar de un universo predecible al estilo de un reloj —como pensaban Newton y Laplace—, el universo cuántico es probabilístico, borroso, y solo ofrece tendencias. Podemos saber qué es más probable que ocurra… pero no lo que ocurrirá con certeza.

Aunque suene inquietante, este principio es clave para muchas tecnologías modernas: desde los microscopios electrónicos hasta los chips de los ordenadores. También explica por qué nunca podremos “ver” un electrón como una bolita fija, y por qué nuestras leyes intuitivas del mundo no funcionan en la escala atómica.

En resumen, el principio de incertidumbre nos recuerda que la realidad cuántica es mucho más flexible, difusa y sorprendente de lo que nuestros sentidos y lógica pueden asumir.

4. ¿Es la realidad holográfica?

La idea de que el universo podría ser un holograma suena a ciencia ficción… pero es una hipótesis que está siendo seriamente estudiada por físicos de primer nivel. ¿Qué significa exactamente esto?

Un holograma, en términos simples, es una imagen tridimensional codificada en una superficie bidimensional. El ejemplo clásico es una pegatina de seguridad: aunque es plana, si la mueves parece tener profundidad. Ahora imagina que todo lo que experimentamos como tridimensional —espacio, tiempo, materia— podría estar codificado en una “superficie” más básica, en una dimensión inferior. Eso es, en esencia, lo que plantea el principio holográfico.

Esta hipótesis nace en el intento de reconciliar dos grandes pilares de la física: la mecánica cuántica y la gravedad (relatividad general). A finales del siglo XX, el físico Gerard 't Hooft y más tarde Leonard Susskind propusieron que toda la información contenida en una región del espacio puede describirse en los límites de esa región, como si se tratara de una proyección.

¿Y por qué es esto importante? Porque podría resolver uno de los mayores enigmas del universo: qué ocurre dentro de los agujeros negros. Según esta visión, la información que cae en un agujero negro no se pierde, sino que se almacena en su superficie (el horizonte de sucesos), como en un holograma. Esto evitaba que se violaran las leyes cuánticas que dicen que la información no puede desaparecer.

El principio holográfico ha sido respaldado en parte por estudios dentro de la teoría de cuerdas y por modelos matemáticos complejos (como el espacio Anti-de Sitter/conjetura CFT). Aunque todavía no se ha confirmado experimentalmente, abre la puerta a una visión completamente nueva del universo: una donde la realidad tridimensional que vivimos sería solo una manifestación proyectada desde un plano más profundo.

Este planteamiento no niega nuestra experiencia cotidiana, pero sugiere que lo que vemos podría ser solo una capa superficial de algo mucho más fundamental, tal vez hecho de pura información.

¿Vivimos en una simulación? ¿Es todo una ilusión estructurada? No lo sabemos. Pero si la física cuántica nos ha enseñado algo es que la realidad no siempre es lo que parece… y la hipótesis holográfica es uno de sus más desafiantes misterios.

5. La función de onda y el colapso cuántico

Para entender de verdad la física cuántica, hay que hablar de un concepto fundamental: la función de onda. Esta no es una “onda” en el sentido clásico (como una onda del mar), sino una representación matemática de todas las posibilidades en las que puede encontrarse una partícula cuántica: su posición, velocidad, energía, etc.

Mientras no observamos directamente una partícula, esta no tiene un estado definido. En cambio, existe como una superposición de múltiples estados posibles al mismo tiempo, todos contenidos en esa función de onda. Pero cuando realizamos una medición —por ejemplo, al detectar la posición de un electrón—, ocurre algo extraño:

La función de onda “colapsa” y la partícula “elige” un único estado.

Este proceso, conocido como el colapso cuántico, es uno de los mayores enigmas de la física moderna. Nadie sabe con certeza por qué ocurre ni cómo lo hace exactamente. Lo que sí sabemos es que antes de observar, hay probabilidades; después de observar, hay una realidad concreta.

Este fenómeno es el núcleo de experimentos como el de la doble rendija, donde una partícula lanzada contra una barrera con dos aperturas parece pasar por ambas al mismo tiempo... hasta que alguien la observa. Entonces se comporta como si solo hubiera pasado por una. Es decir: el simple hecho de observar cambia el resultado del experimento.

¿Significa eso que la conciencia humana crea la realidad? Algunos lo han interpretado así, pero la mayoría de físicos prefiere una explicación más técnica: el sistema se encuentra en superposición hasta que interactúa con el entorno (no necesariamente con un ser humano), y eso “rompe” esa delicada superposición.

Existen múltiples interpretaciones sobre qué significa el colapso cuántico:

• La interpretación de Copenhague dice que el mundo cuántico es probabilístico y solo “se concreta” cuando se mide.
• Otras teorías, como la de los muchos mundos, sostienen que el colapso no ocurre en absoluto: en lugar de colapsar, el universo se divide en tantos resultados como posibilidades había (¡y esto lo exploramos en el próximo punto!).

Lo que está claro es que el colapso cuántico nos obliga a replantearnos qué entendemos por realidad. ¿Existe un mundo “ahí fuera” independientemente de que lo observemos? ¿O todo lo que consideramos real necesita una interacción para definirse?

La física cuántica, con su función de onda y su misterioso colapso, rompe el vínculo entre lo que existe y lo que percibimos, y nos deja con una verdad inquietante: el universo no se comporta como un mecanismo rígido, sino como un campo de posibilidades que se concreta… solo cuando se mira.

6. Universos paralelos y la interpretación de muchos mundos

¿Qué pasaría si cada vez que se toma una decisión —o se realiza una medición cuántica— el universo se dividiera en varias versiones de sí mismo, una para cada posible resultado? Esta es la base de una de las interpretaciones más provocadoras de la física cuántica: la teoría de los muchos mundos.

Propuesta en 1957 por el físico estadounidense Hugh Everett III, esta interpretación surge como alternativa a la idea del colapso de la función de onda. En lugar de suponer que al medir una partícula colapsa en un solo estado, Everett propuso que todos los posibles resultados de una medición ocurren realmente, pero en universos diferentes que se separan en ese instante.

Es decir, si una partícula puede estar en A o en B, y tú mides y la ves en A… hay otro “tú” en otro universo que la ha visto en B. Ambos resultados ocurren, pero en realidades paralelas que ya no interactúan entre sí.

Esta interpretación evita el misterio del colapso cuántico, porque nunca colapsa nada: la función de onda simplemente se expande para incluir todas las posibilidades. Pero claro, el precio que pagamos por esa claridad matemática es aceptar la existencia de un número casi infinito de universos paralelos. En cada uno, tú eres ligeramente distinto. En uno escribiste este artículo, en otro decidiste no hacerlo. En uno ganaste la lotería, en otro no.

Aunque esta idea suena sacada de una novela de ciencia ficción, matemáticamente es completamente coherente con las leyes de la mecánica cuántica. Y lo más interesante es que no requiere añadir elementos externos: simplemente acepta que la función de onda describe la realidad completa, sin necesidad de “recortar” posibilidades.

Por supuesto, no hay pruebas directas de estos otros mundos, y muchos físicos la consideran una interpretación útil pero filosófica. Otros, sin embargo, creen que podría haber formas indirectas de detectar su influencia en el futuro, por ejemplo, en computación cuántica o en teorías cosmológicas más avanzadas.

Sea o no cierta, la interpretación de muchos mundos nos lanza una pregunta fascinante:

¿Y si nuestra realidad no es la única? ¿Y si todo lo posible ocurre… en algún lugar del multiverso?

En cualquier caso, esta visión refuerza una idea clave que atraviesa toda la física cuántica: la realidad es mucho más rica, extraña y profunda de lo que jamás imaginamos.

Conclusión

La física cuántica no solo ha cambiado la ciencia: ha cambiado nuestra forma de entender la realidad. Nos ha enseñado que el mundo no es tan sólido, predecible ni lógico como parecía. Que una partícula puede estar en varios lugares al mismo tiempo, que dos objetos pueden estar conectados a distancia, que medir es intervenir, y que lo que llamamos “realidad” podría ser solo una entre infinitas posibilidades.

En este viaje hemos explorado el entrelazamiento, el gato de Schrödinger, la incertidumbre, la hipótesis holográfica, el colapso cuántico y los muchos mundos. Cada uno de estos temas desafía el sentido común, pero todos están respaldados por experimentos, ecuaciones y observaciones que forman el núcleo de una de las teorías más exitosas de la historia.

¿Significa esto que lo entendemos todo? En absoluto. De hecho, cuanto más aprendemos sobre la física cuántica, más preguntas profundas aparecen: ¿Qué es exactamente la realidad? ¿Qué papel juega el observador? ¿Estamos solos en nuestro universo o acompañados por infinitas versiones de nosotros mismos?

Lo apasionante es que estas preguntas no son solo filosóficas, sino que están siendo exploradas por científicos en laboratorios de todo el mundo. Y lo que hoy parece misterio, mañana podría ser tecnología.

Por eso, divulgar la física cuántica no es solo hablar de ciencia extraña: es invitar a pensar, a cuestionar, a maravillarse. Porque si el universo es tan sorprendente… también lo es nuestra capacidad de comprenderlo.

 

¿Te gustaría que ahora lo monte todo como un artículo completo, con título, estructura y preparado para tu blog? ¿O prefieres que revisemos alguna parte más antes de cerrarlo, José María?