Hoy quiero hablarles de algo que a primera vista aparenta totalmente trivial, pero que como verán, es todo lo contrario y extremadamente interesante. De paso esto les dará un pequeño sabor de lo intrigante que es el mundo al nivel cuántico (es decir, cuando nos adentramos a las millonésimas de un metro y medidas inimaginablemente menores que esas).

Se trata del acto de hacer una medición, como por ejemplo medir la distancia de un objeto de cabeza a pie (aunque todo esto aplica además a medir temperaturas, velocidades, etc).

Iniciemos con un ejemplo: Si les preguntara que midieran un lápiz, ¿cómo lo harían? Pues lo más lógico es que tomarían una regla, colocarían el lápiz encima de esta, y notarían en cual raya sobre la regla cae la punta del lápiz. Digamos que midió 10.5cm.

Sin embargo, eso no nos daría una medición exacta. Pero como eres inteligente, decides hacer un poco mejor: Buscas un microscopio, y con la ayuda de este puedes notar ahora que el lápiz en realidad aparenta medir 10.525cm.

Pero no contento aun, llevas el lápiz a un laboratorio especializado con un microscopio más potentes, y vuelves a medir. Esta vez el lápiz mide 10.525755345cm.

Ahora te sientes satisfecho, pero algo que dice que si tuvieras un microscopio aun más potente que pudieras quizás ser más exacto en tu medición. Pero al buscar el microscopio óptico más potente del mundo, notas que aun al obtener la cifra 10.52575534537485958736373849404cm que algo parece estar fuera de lugar...

Es en este momento cuando llamas al departamento de ciencias de tu universidad local para que con ayuda de su microscopio de barrido de electrones poder "por fin" medir con exactitud cuánto mide el bendito lápiz. Pero al llevar el lápiz y explicar lo que quieres hacer solo obtienes una sonrisa en retorno de parte del científico a cargo, pues este te dirá simplemente que es imposible saber con exactitud la longitud del lápiz.

¿Por qué? Pues por la sencilla razón de que cuando lleguemos al nivel de los átomos, es imposible saber con exactitud donde empieza un átomo y donde termina otro. Incluso, el largo del lápiz varía constantemente trillones de veces por segundo, por lo que lo mejor que podrás hacer jamás es obtener un resultado promedio.

Eso se debe a que los átomos no son objetos "sólidos" como lamentablemente nos enseñan en la escuela secundaria e incluso en muchas universidades. Un átomo es una entidad "nebulosa" en donde sobre el 99.9999999999% de su interior es espacio vacío, y en donde alrededor de su núcleo de protones y neutrones existe una nube de electrones en órbita nebulosa.

Pero, vayamos a algo igual de curioso...

Ayer por ejemplo les hablé de que hace posiblemente unos 450 millones de años una Hipernova pudo haber sido la causa de la extinción del 60% de la vida marina terrestre en ese entonces, y un lector preguntó en los comentarios si en un futuro no será posible detectar otro posible evento como ese para nosotros poder hacer algo al respecto antes de que las partículas originadas de esa explosión lleguen a la Tierra.

Pues sucede que eso es imposible, y una vez más, debido a una curiosa observación sobre medición...

Sucede que aunque estamos acostumbrados a por ejemplo ver la luz de un tren a lo lejos, antes de que el tren mismo llegue, que eso no aplica en entornos galácticos con fenómenos relativistas, en donde por "relativistas" me refiero a aquellos que según Einstein son sumamente rápidos (cercanos a la velocidad de la luz) o sumamente masivos (como los Agujeros Negros).

En el caso de que una supernova explote en nuestra vecindad, y la explosión apunte directamente hacia nosotros, es imposible nosotros "ver" esa explosión antes de que nos lleguen las partículas de la explosión ya que el acto de "ver" precisamente depende de captar luz con nuestros ojos (o instrumentos especializados).

Para ver por qué ese es el caso, noten este ejemplo: Digamos que estás viendo una estrella que sabemos va a explotar próximamente, y digamos que esa estrella está a 1 año luz de distancia (eso significa, la distancia recorrida por un rayo de luz durante todo un año, mientras viaja a unos 300,000 kilómetros por segundo).

Si esa estrella explotara en este preciso momento, nosotros no notaríamos absolutamente nada, hasta 1 año después (nota a los que saben de estos temas: estoy consciente que he vuelto el tiempo absoluto momentaneamente, pero lo hago con fines didácticos para explicar el concepto). Eso se debe a que en el momento de la explosión, las partículas emanadas por esa estrella deben viajar por todo un año para alcanzar nuestros ojos en la Tierra, por lo que durante todo un año nosotros solo veremos la estrella como siempre la habíamos visto, pero al cabo de ese año de repente veremos una tremenda explosión en el cielo.

Sin embargo, para cuando "vemos" la explosión ya es demasiado tarde para hacer algo al respecto, ya que lo que estamos captando con nuestros ojos es precisamente la radiación que queríamos evitar en primer lugar. En otras palabras, solo detectaríamos la radiación letal de esa explosión justo en el momento que nos llegue a la Tierra...

Habiendo dado ese ejemplo, queda otro tema curioso por explicar con respecto a mediciones, y para lo cual regresaremos al tema del lápiz y la medición que hacemos con nuestros ojos.

Sucede que nuestro instinto nos engaña al hacernos creer (dada toda la experiencia acumulada haciendo mediciones inexactas durante nuestra vida), que podemos mágicamente "medir" algo con solo verlo.

Sin embargo, eso es lo más lejos de la realidad que se pudieran imaginar.

Es sencillamente imposible uno poder medir algo con solo verlo, pues si eso fuera posible entonces estuviésemos rompiendo todas las leyes de la física.

Lo que sucede en realidad, es que debemos interactuar (y por ende, perturbar) con lo que estamos midiendo. En el caso de medir el lápiz, lo que sucede en realidad es que si tenemos una lámpara en la habitación, esta dispara fotones de luz en todas direcciones (que rebotan por todas partes), algunos de esos fotones chocan contra el lápiz, y rebotan eventualmente entrando a nuestros ojos. En esencia, estamos perturbando el lápiz con fotones para poder saber su posición.

Esa es la sencilla razón por la cual si está totalmente oscuro no podemos ver un lápiz, porque obviamente no existen fotones que interactúen con el lápiz.

Pero, si son listos me dirán: "Muy bien, está oscuro y no puedo ver el lápiz, pero puedo sentirlo con mis dedos y estimar su tamaño."

Una vez más, debieron literalmente tocar el lápiz para medirlo, y la perturbación ocurrió esta vez no con fotones, sino que con los átomos de sus dedos tocando los átomos del lápiz.

Esta situación por el momento aunque quizás curiosa, no aparenta tener ningún sentido "profundo", pero veamos qué ocurre cuando nos vamos al extremo: Digamos que tenemos una pared con dos rejillas por las cuales puede pasar exactamente un electrón. Tenemos una pistola de electrones y lo que queremos saber cuando disparamos varios electrones es por cuál de las dos ranuras estos electrones pasan.

Sucede que es imposible determinarlo, y la razón tiene que ver con observar y medir.

Para ver el problema, imaginemos que mágicamente tu te reduces de tamaño, al tamaño de un átomo, y te colocas al lado de las rejillas para "observar" los electrones que pasan y poder decir con mucha certeza si un electrón determinado pasó por la rejilla A o la B.

Pues sucede que la única forma de tu poder "ver" el electrón pasar, es si la imagen del electrón llega a tus ojos, pero esa imagen no llegará a tu ojos al menos que un fotón choque contra el electrón y después ese fotón lleve la información visual a tus ojos.

Pero el problema es que en el momento que un fotón (digamos, de una linterna que llevas a mano) choca contra el electrón, que estás ahora interactuando con este, de paso perturbando su trayectoria, por lo que la medición que harás será (1) inexacta y (2) no será la dirección hacia donde posiblemente el electrón se dirigía.

Sin embargo, esto se pone más extraño aun... Ese ejemplo que acabo de describir es en realidad quizás el experimento más famoso de la física (llamado en inglés el "Double-Slit Experiment"), y hace 4 años les puse un video acá en eliax que quiero vean ahora mismo, pues podrán entender de manera visual lo asombroso y extraordinario que se pone todo esto...

autor: josé elías