Importancia de la ecuación de Dirac (1)

(Continuación) Y del otro lado la mecánica cuántica, con las increíbles propiedades que presentan los objetos del tamaño del átomo o inferior, y de las que le resumo cuatro características: Ubicuidad, por la que ‘algo’ puede estar en varios sitios o estados al mismo tiempo. No determinismo, aleatoria obtención de resultados diferentes al realizar una medida. Incertidumbre, por la que no podemos conocer con precisión dos propiedades relacionadas entre sí. No-localidad, o cuando un sucedido en un lugar puede afectar instantáneamente a otro que esté muy alejado.

Son unas singularidades que se plasman y justifican en la ecuación de Schrödinger (1925), que describe la evolución a lo largo del tiempo de una partícula subatómica de naturaleza ondulatoria.

Es decir que como ecuación para las partículas microscópicas, la de Schrödinger juega un papel semejante al de la segunda ley de Newton para los cuerpos macroscópicos. Son por tanto dos ecuaciones análogas para dos contextos físicos diferentes: la mecánica cuántica y la mecánica clásica.

A propósito de la fórmula

Como ya se habrá imaginado, y en este caso acierta, la fórmula lleva el nombre de su autor, el físico y filósofo austríaco Erwin Schrödinger (1887-1961), que llevó a cabo importantes aportaciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Digo que acierta porque éste no es uno de esos casos sobre los que nos previno el matemático alemán Felix Klein (1849-1925), ya saben: Si un teorema lleva el nombre de un matemático, es seguro que ese matemático no es su inventor. Algo exagerado quizás, aunque no exento de razón por cierto. Pero a lo que voy, no, no lo es.

Un par de detalles más antes de continuar con la ecuación de Dirac. Uno científico. En la categoría de microscópicas se incluyen tanto partículas elementales -electrones, fermiones y otras partículas elementales de espín ½, como los quarks-, como sistemas de partículas, por ejemplo, los núcleos atómicos constituidos por partículas fundamentales como los protones y neutrones a su vez formados por quarks. Otro curioso. Recordar aquí que ambos científicos compartieron el Premio Nobel en Física de 1933 «por el descubrimiento de nuevas formas productivas de la teoría atómica». Y ahora sí, veamos por qué es necesaria la ecuación de Dirac.

Ecuación de Dirac. Antecedentes

Ya se ha enrocado en otras ocasiones que dos de las tres revoluciones producidas en el campo de la física a comienzos del siglo XX -una para el mundo de lo muy pequeño (subatómico) y que conocemos como mecánica cuántica, y otra para el mundo de lo muy, muy, rápido, de velocidad próxima a la de la luz (c ) y que conocemos como teoría de la relatividad especial-, satisfactorias cada una en su mundo, resulta que no terminaban de coincidir en sus resultados cuando tenían que confluir ambos dominios.

Que es lo que ocurre a la hora de investigar las interacciones del electrón, o de cualquier otra partícula elemental, que por tamaño pertenece al primero y por rapidez de movimiento al segundo, y para el que la ecuación de Schrödinger no satisfacía los requisitos de comportamiento de la teoría relativista einsteniana. (Continuará)

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