Las dimensiones del mundo atómico y su

1
Las dimensiones del mundo atómico y su relación con el
macro mundo
PhD. Gustavo Adolfo Canals
adolfocanals@educ.ar
La física que estudia y explica los fenómenos que ocurren en el
dominio de los átomos, de sus núcleos y de las partículas
elementales se denomina cuántica; y la teoría matemática
básica que explica los movimientos y relaciones en este campo
se denomina mecánica cuántica. No se debe sin embargo
pensar que la física cuántica no corresponde al mundo
macroscópico, en realidad toda la física es cuántica; y las leyes
de ésta tal como las conocemos hoy, constituyen nuestras leyes
MÁS GENERALES de la naturaleza.
En el mundo macroscópico las leyes de la naturaleza que se
han descubierto son las denominadas leyes de la física clásica;
en estas se tratan aquellos aspectos de la naturaleza para los
que la cuestión de cuál es la constitución última de la materia
no es algo que importe en forma inmediata. Cuando aplicamos
las leyes de la física clásica a los sistemas macroscópicos
tratamos de describir solamente ciertos rasgos globales del
comportamiento del sistema. Los detalles más finos del
comportamiento del sistema se ignoran. En este sentido las leyes
de la física clásica son leyes aproximadas de la naturaleza y
debemos considerarlas como formas límite de las leyes de la
física cuántica, más fundamentales y que abarcan mucho más.
Las teorías clásicas son teorías fenomenológicas. Una teoría
fenomenológica
intenta
descubrir
y
resumir
hechos
experimentales dentro de un cierto dominio limitado de la física.
No se persigue describirlo todo en el reino de la física, pero si es
una buena teoría fenomenológica, describirá de manera muy
precisa cualquier aspecto dentro de aquel dominio limitado. En
realidad toda teoría física es fenomenológica (trata de los
fenómenos o eventos o hechos que ocurren).
2
Como decimos, las teorías clásicas no poseen validez universal,
aunque son muy buenas teorías fenomenológicas, no lo dicen
todo acerca de los cuerpos macroscópicos. Por ejemplo no
podemos explicar por qué las densidades son lo que son, por
qué las constantes elásticas de los materiales tienen los valores
que tienen, por qué se rompe una barra cuando la sometemos
a una tensión mas allá de cierto límite, por qué el cobre funde a
1083ºC, por qué el vapor de sodio emite luz amarilla, por qué
brilla el sol, por qué el núcleo de uranio se desintegra
espontáneamente, por qué la plata conduce la electricidad,
por qué el azufre no conduce la electricidad; se podría seguir
con muchos ejemplos de la vida cotidiana o que tienen cierto
impacto en muchas de las cosas de esta vida cotidiana, acerca
de los cuales la física clásica tiene poco o nada que decirnos.
El hombre siempre estuvo y sigue estando interesado en
conocer o poder explicarse de donde salió y como funciona
todo, y por eso investiga buscando saber si existe una teoría
general de la materia. No tenemos hoy en día una teoría
detallada para todo lo que ocurre en nuestro mundo, sin
embargo y sobre todo en el siglo XX, es mucho lo que se
avanzó, por ejemplo comprendiendo ahora muy bien los
hechos de la química y las propiedades de la materia
macroscópica; en estos dominios de la física se puede hoy
responder a cuestiones que no podían resolverse dentro de la
teoría clásica.
Podemos decir hoy que el modelo estándar de la física de las
partículas, que se basa en las reglas de la mecánica cuántica,
nos dice como está construido el mundo a partir de ciertos
bloques fundamentales, que se mantienen unidos gracias al
intercambio de energía en forma de partículas; pero no
creamos que dicho modelo estándar es el definitivo ya que el
ser humano a través de su inteligencia sigue en la búsqueda.
Ahora yo me pregunto ¿Por qué sigue en la búsqueda? ¿Habrá
algo innato, genético, incrustado en la naturaleza del hombre
que lo lleva a esta búsqueda? ¿Será una llamada o un mensaje
3
dejado por alguien? ¿Será la semejanza de un Dios creador que
tenemos incorporada? Es muy probable que a nadie le interese
esto como para dedicarle mas que una fracción de su tiempo;
pero no podemos decir que sea cual fuere la duración de dicha
fracción, si alcanzamos a percibir algo aunque sea a través del
intellectus, nos quedamos totalmente maravillados.
Cuando el físico Max Planck, estudió la radiación del cuerpo
negro, que es un cuerpo incandescente, sacó su conclusión de
que la energía era absorbida y emitida en cuantos de energía
proporcionales a la frecuencia de la luz que se irradia. La
constante de esta proporcionalidad es un numero, muy pero
muy
pequeño,
del
orden
de
10-34
esto
es
0,000000000000000000000000000000001. Es bueno ahora tratar
de tener una cierta sensibilidad para darnos cuenta lo lejos que
están nuestras experiencias diarias de lo que denominamos
mundo cuántico. Si existiera un terrón de azúcar de dicha
dimensión en cm, necesitaríamos varios billones (exactamente
1034) de dichos objetos para cubrir la distancia de 1 cm.
Veamos que es esto en nuestra realidad. Si tomáramos la misma
cantidad de terrones de azúcar (1034) y los pusiéramos uno al
lado del otro, cubrirían una distancia de 1000 millones de años
luz. El mundo cuántico opera en una escala mucho menor que
la relación existente entre la dimensión de un terrón de azúcar y
la de todo el universo observable.
Detengámonos un momento en la dimensión de un átomo. Si
aceptamos como modelo el de un núcleo y una “nube”
externa de electrones, la dimensión del núcleo es de 10-13 cm y
la de todo el átomo, o sea con la nube de electrones es 10-8
cm; para percibir la relación, si el núcleo fuera de 1 cm, la nube
de los electrones más externos, estaría a una distancia de 105
cm esto es 1 Km.
adolfocanals@educ.ar