La mecánica cuántica describe, en
su visión más ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto, en todo
el universo– existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo
sido descritos mediante ecuaciones matemáticas por los físicos, son denominados
estados cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la
existencia del átomo y revelar los misterios de la estructura atómica, tal como
hoy son entendidos; fenómenos que no puede explicar debidamente la física
clásica o más propiamente la mecánica clásica.
La mecánica cuántica es,
cronológicamente, la última de las grandes ramas de la física. Comienza a
principios del siglo XX, en el momento en que dos de las teorías que intentaban
explicar ciertos fenómenos, la ley de gravitación universal y la teoría
electromagnética clásica, se volvían insuficientes para esclarecerlos. La
teoría electromagnética generaba un problema cuando intentaba explicar la
emisión de radiación de cualquier objeto en equilibrio, llamada radiación
térmica, que es la que proviene de la vibración microscópica de las partículas
que lo componen. Usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la
energía que emitía esta radiación térmica tendía al infinito si se suman todas
las frecuencias que emitía el objeto, con ilógico resultado para los físicos.
Es en el seno de la mecánica
estadística donde surgen las ideas cuánticas en 1900. Al físico alemán Max
Planck se le ocurrió un artificio matemático: si en el proceso aritmético se
sustituía la integral de esas frecuencias por una suma no continua, se dejaba
de obtener infinito como resultado, con lo que se eliminaba el problema;
además, el resultado obtenido concordaba con lo que después era medido.
Fue Max Planck quien entonces
enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y
emitida por la materia en forma de «cuantos» de luz o fotones de energía
mediante una constante estadística, que se denominó constante de Planck. Su
historia es inherente al siglo XX, ya que la primera formulación cuántica de un
fenómeno fue dada a conocer por el mismo Planck el 14 de diciembre de 1900 en
una sesión de la Sociedad Física de la Academia de Ciencias de Berlín.
La idea de Planck habría quedado
muchos años sólo como hipótesis si Albert Einstein no la hubiera retomado, proponiendo
que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partículas de energía
independientes (los cuantos de luz o fotones). Fue Albert Einstein quien
completó en 1905 las correspondientes leyes de movimiento en su teoría especial
de la relatividad, demostrando que el electromagnetismo era una teoría
esencialmente no mecánica. Culminaba así lo que se ha dado en llamar física
clásica, es decir, la física no-cuántica.
Usó este punto de vista llamado por
él «heurístico», para desarrollar su teoría del efecto fotoeléctrico,
publicando esta hipótesis en 1905, lo que le valió el Premio Nobel de Física de
1921. Esta hipótesis fue aplicada también para proponer una teoría sobre el
calor específico, es decir, la que resuelve cuál es la cantidad de calor necesaria
para aumentar en una unidad la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo.
El siguiente paso importante se dio
hacia 1925, cuando Louis De Broglie propuso que cada partícula material tiene
una longitud de onda asociada, inversamente proporcional a su masa, y dada por
su velocidad. Poco tiempo después Erwin Schrödinger formuló una ecuación de
movimiento para las «ondas de materia», cuya existencia había propuesto De
Broglie y varios experimentos sugerían que eran reales.
Fuentes bibliográficas: http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
