Werner Heisenberg: el genio que descubrió la incertidumbre

Uno de los planteamientos más interesantes de la Mecánica Cuántica -aquella que rige el mundo de lo muy pequeño- es que no se puede medir al mismo tiempo la velocidad y la posición de una partícula. Ésta nos lleva a un indeterminismo sobre el conocer con profundidad la estructura de la realidad.

La noción de que el universo es un sitio indeterminable a nivel microscópico viene de los trabajos realizados a mediados del siglo XX por el genial físico y filósofo Werner Karl Heisenberg, quien nació un 5 de diciembre de 1901 en Wurzburgo, Alemania.

Sus aportes más importantes -además de establecer el principio de Incertidumbre- se dieron en el estudio de la estructura de los átomos. De hecho, estuvo a cargo de la investigación que se hizo durante la Segunda Guerra Mundial, por parte de los alemanes, para construir una bomba atómica y tratar de adelantarse así a los planes de los estadounidenses e ingleses que formaban una alianza en contra del fascismo en Europa.

En 1920, un joven Heisenberg intentó comenzar un doctorado en matemáticas puras, pero, debido a que su maestro estaba por jubilarse -Ferdinand von Lindermann- éste lo rechazó como alumno. Afortunadamente tuvo el apoyo del físico Arnold Sommerfeld y es cuando conoce también a quien se convertiría en otro gran físico: Wolfgang Pauli, que establecería un principio de exclusión que afirma que dos electrones en un átomo no pueden tener ni la misma energía ni ocupar el mismo lugar al mismo tiempo.

Pero volviendo a Heisenberg: uno de sus primeros trabajos estuvo relacionado con la Teoría de Números pero, seguramente por la profundidad que implica dedicarse a la física, decide decantarse poco a poco por esta disciplina y fue cuando comenzó a estudiar de lleno la Teoría de la Relatividad de Einstein (que opera en el mundo macroscópico). Por cierto, que es justamente Pauli quien le aconseja que se dedique a la Teoría Atómica que, en ese entonces, comenzaba a cobrar fuerza, y en la que había un gran debate sobre si dicha teoría atómica debería abordarse desde la teoría o la experimentación. Recordemos que, en ciencia, muchas veces se plantea una teoría, pero, si no se tiene manera de que esa teoría sea corroborada experimentalmente, entonces simplemente no tiene validez y se tiene que pasar a otra cosa o descubrir la manera de que la teoría encaje con la realidad, aunque muchas veces hacerla encajar, forzarla, puede devenir en una interpretación errónea de la naturaleza.

De la Universidad de Munich -donde conoció a Pauli- Heisenberg se cambió a la Universidad de Gotinga, también en Alemania, en la que daba clases nada más y nada menos que Max Born, quien es conocido por su interpretación probabilística de la Función de Onda de Schrodinger, que también sienta las bases para la Mecánica Cuántica.

En 1924, por razones que desconozco, Heisenberg se traslada al Instituto de Física Teórica, que estaba en Copenhague y que era dirigido por Niels Bohr, uno de los estudiosos más importantes de la época sobre la estructura de los átomos.

Fue justamente en Copenhague donde Heisenberg conoce personalmente a Albert Einstein e inicia uno de sus periodos más fecundos en su carrera académica, en el que crea la mecánica de matrices que es la base para su postulado sobre la incertidumbre cuántica.

El origen de la cuántica se puede rastrear hasta 1900 cuando Max Planck plantea que las partículas no tienen energía infinita, sino que dicha energía está cuantificada y en la que existe un límite hoy llamado “Límite de Planck”.

Si las partículas tienen una energía finita, entonces éstas podrían ser representadas de dos posibles maneras: tanto como ondas o como partículas. De hecho, el comportamiento cuántico es así: en algunas ocasiones las partículas se comportan como ondas y en otros casos como partículas. Esta extraña dualidad con la que nos sorprende la naturaleza se puede extrapolar con el comportamiento de la luz, el cual también puede venir en forma de onda o de partícula.

La dualidad de la naturaleza llevó a Heisenberg a inspirarse en su principio de Incertidumbre que ya ha sido demostrado experimentalmente y que básicamente nos dice que, si conocemos la posición de una partícula, desconoceremos su velocidad y, si establecemos su velocidad, nos será imposible conocer su posición.

El descubrimiento de esta particular manera en la que se expresa la realidad ha cambiado de manera definitiva nuestra comprensión no solamente del universo sino de nosotros mismos y el papel que jugamos en él porque nos dice que vivimos en una especie de matriz donde las cosas, a nivel atómica, están indeterminadas y, por tanto, no siempre se pueden seguir principios y leyes para llegar a un resultado concreto. En el principio de incertidumbre es, por tanto, difícil obtener patrones y resultados concretos de, por ejemplo, una partícula que vaya del punto A al punto B porque dicha partícula podría tomar infinitos caminos posibles para llegar de A a B.

Si la partícula puede disfrazarse, escabullirse y ocultar su identidad como le plazca, ¿cómo podemos establecer, a nivel atómico, resultados estadísticos que sean exactos? Evidentemente es muy difícil y los científicos están consternados de que sea así ya que, si la ciencia, como la conocemos, se basa en principios donde las reglas son la base para llegar a la verdad, ¿qué sucede cuando la propia naturaleza establece sus propias reglas del juego y nos impide interpretarla con situaciones que van en contra de nuestra propia intuición?

La ciencia no debería ser intuitiva porque caeríamos en muchos errores. Debe, más bien, basarse en principios y leyes que surjan a partir de la interpretación que hacemos de las cosas que observamos, pero muchas veces eso que observamos está lejos de poder ser medido y cuantificado con precisión. Cuando esto sucede, cuando somos incapaces de medir con precisión, es cuando recurrimos a las teorías para terminar de darle sentido a eso que observamos. ¿Pero qué sucede cuando nuestro propio objeto de observación tiene esa falta de certidumbre y de ser cuantificado? Evidentemente es cuando nos enfrentamos con los problemas de la mecánica cuántica, de la que alguna vez se dijera que quien entiende la mecánica cuántica es porque no entiende realmente nada sobre ella. Y así seguimos: sin poder unificar la mecánica cuántica y la gravedad. Ésta última actúa solamente en el mundo macroscópico y deja de operar en el microcosmos. Es justamente ligar lo muy grande con lo muy pequeño, la concepción y puesta en marcha de una Gran Teoría Final, lo que tiene a los físicos y filósofos bastante ocupados intentando dar con ella. ¿Lo lograrán? Evidentemente por ahora nadie lo sabe, pero el panorama no se ve muy claro ante un universo que nos reta a ser caóticos como él, a comprenderlo desde esta perspectiva y no a través de las reglas clásicas de las que se ha servido la ciencia desde su concepción en la época de la Ilustración.

Por sus trabajos, a Werner Heisenberg le dieron el Premio Nobel de Física en 1932. Nació y murió en Alemania y, cosa extraña, no era de origen judío como quienes hasta entonces habían cambiado la física: Einstein, Bohr y Planck. Además, cuando sus colegas le preguntaban respecto a porque no había abandonado Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, él contestaba que creía fervorosamente en Alemania y que se dedicaría a reconstruir la ciencia después de la guerra. Estaba convencido de que los Nazis la perderían.

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