¿Qué es la luz y qué es la sinceridad? | Vano Cósmico

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El progreso científico no es más que la punta de lanza de la evolución del pensamiento humano. Pocos, quizás ninguno de los conceptos científicos actuales, incluso los más avanzados como las ondas gravitacionales o el ARN mensajero, han surgido espontáneamente, si no el resultado de un largo proceso cognitivo y creativo, muchas veces infructuoso y condenado al fracaso, en otras ocasiones grandioso. imaginativo, sorprendente y revolucionario. Hoy es uno de esos conceptos científicos, imprescindibles para la astrofísica, que es la naturaleza de la luz. Comprender qué es la luz implica otros conceptos, nada sencillo a pesar de hablar de ella todos los días, como materia, partícula o masa, y la noción de realidad.

Todo está formado por «átomos», las cosas son divisibles en partes hasta que llegan a componentes «que no se pueden cortar», que es lo que etimológicamente significa átomo. Esto es lo que nos enseñó Demócrito de Abdera hace 2500 años.

Hoy, cuando hablamos del átomo, tenemos algo más en mente, y nuestra herencia cultural ya contiene tanto este concepto como las partículas que componen todo lo que nos rodea. Aquí hemos introducido otro concepto, entre otras cosas bastante difícil de definir, quizás porque es demasiado elemental: partícula. En principio, una partícula tiene un significado complementario al de un átomo: es una pequeña parte de la materia, según la RAE. Podemos hablar de partículas de polvo y los átomos serían partículas con esa definición. Como algo que forma la materia, uno podría pensar que una partícula … tiene masa. Pero, ¿hay partículas sin masa? De hecho, ¿puede existir algo más allá de las ideas, nos diría Platón, si no tiene masa ni volumen? Y si la respuesta es sí, ¿qué significa que algo que existe no tiene masa?

Durante siglos, incluso hoy, la naturaleza de la luz, que no parece ser una cosa con masa, se ha explicado en términos de rayos imaginarios que inciden sobre superficies y pueden atravesarlas, reflejarse o absorberse. Hace poco más de 300 años, Isaac Newton, aunque no tan conocido por sus estudios en óptica como por la Ley de la Gravitación Universal, decía que la luz estaba compuesta por «partículas de diferentes colores». Casi al mismo tiempo, Christiaan Huygens defendió, con mucha vehemencia y contra las afirmaciones de Newton, que la luz era una onda, algo que necesitaba para explicar fenómenos como el reflejo de la luz de una manera bastante precisa. Este nuevo concepto triunfó en los siglos siguientes, tanto más cuando James Clerk Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas, que se identificaron con la luz.

Pero el desarrollo de la física cuántica a principios del siglo XX pareció devolver a Newton a la razón, con una interpretación de la luz más acorde con Demócrito. Albert Einstein defendió que la luz estaba compuesta por partículas indivisibles, sin masa ni volumen, paquetes o cuantos de luz como también se empezaron a llamar en ese momento: fotones. Esa descripción le ayudó a explicar la física detrás del llamado efecto fotoeléctrico, que no es más (¡ni menos!) Que la descripción de la absorción de luz por la materia y la emisión de electrones cuando se aplica una radiación con cierta energía. . . Este estudio ayudó a Einstein a ganar el Premio Nobel en 1921, aunque no es tan conocido por él como por la teoría de la relatividad.

En resumen, la historia de entender qué es la luz es como la pescadilla que se muerde la cola: llevamos miles de años girando entre partículas y ondas. La luz es la base de la astrofísica actual, no en vano todos los nombres mencionados en el párrafo anterior, y otros muy ligados a las mismas obras como Max Planck o Arthur Compton, han servido de inspiración para bautizar telescopios y misiones de exploración del universo. Y, en general, la naturaleza de la luz es una de las preguntas más esenciales que se hacen los científicos. De hecho, que la dualidad onda-partícula de la luz se haya extendido a toda la materia, empezando por los electrones, por Louis de Broglie, que constituye uno de los fundamentos de la física cuántica, nos devuelve a algunas cuestiones del principio, y nos deja más perplejo que antes: una partícula no puede tener masa y una onda puede tenerla.

Entender la luz como una onda es fundamental para nuestro estudio del universo actual. De hecho, podríamos considerar este cambio de concepción como una revolución esencial para el nacimiento y desarrollo de la astrofísica en comparación con lo que ha sido la astronomía durante siglos. Se necesitaron varias décadas para aplicar estos nuevos conceptos de manera sistemática para explorar el universo, pero el salto cuántico de la astrofísica ha sido extraordinario. Hablaremos de interferometría o polarización en otro momento, pero hoy queremos concluir este artículo con otra reflexión que nos acompaña desde hace milenios.

La dualidad onda-partícula de De Broglie a menudo se explica diciendo que las propiedades y el comportamiento de algo como la luz pueden describirse como si fuera una onda o una partícula. Esto nos lleva a pensar que el concepto de onda y otros conceptos físicos, y la ciencia física en general, son una descripción matemática de la realidad. La física describe la realidad con sus herramientas matemáticas, podríamos decir. Una onda no sería algo real, solo un dispositivo matemático, una simple herramienta para saber qué existe en el universo. La alternativa es que el universo sea matemático-físico, algo de lo que ya se habló al menos hace 2.500 años y en Grecia, de la que somos conscientes. Pitágoras, más conocido por su teorema de los triángulos, y más tarde Platón, sitúa las matemáticas como base de la realidad, atribuyéndole un valor metafísico u ontológico: no hay descripciones matemáticas de la realidad, pero la realidad está hecha de matemáticas. Si es así, volviendo a nuestro tema de hoy, que las ondas tienen masa no debería ser tan extraño, lo extraño vendría de nuestra visión del universo y las limitaciones del lenguaje, pero deberíamos encontrar una realidad matemática que sea equivalente a lo que llamamos pasta. Algo que quizás ya hayamos hecho.

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (CAB / CSIC-INTA)

Vacío cósmico Es una sección donde nuestro conocimiento del universo se presenta cualitativa y cuantitativamente. Tiene como objetivo explicar la importancia de comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre «vacío cósmico» se refiere al hecho de que el universo está y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, aunque paradójicamente hay quintillones de átomos por metro cúbico en nuestro entorno. , que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de la vida en el universo. La sección consta de Pablo G. Pérez González, investigadora del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, Catedrático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM); Y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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