La Contribución de Bohr a la Fisica Moderna
Por lo que parece, la idea del microscopio óptico fue de Heisenberg; pero quién mejor supo explotar las ventajas de los sutiles cambios de referencial fue Niels Böhr.
Su mayor mérito fue lograr de una manera simple y utilizándose de las expresiones más elementales y directas que apoyan la teoría cuántica, cuantificar la incertidumbre de Heisenberg. Este logro fue un hito en la física moderna, ya que permitió una mayor comprensión de la naturaleza cuántica del universo.
Además, parece no haber campo de la física moderna, o aún de la clásica, donde Böhr no haya dado contribuciones importantes de este tipo. Siempre logró, de alguna forma, ver más lejos que sus colegas. Su visión y capacidad para entender los fenómenos físicos fueron verdaderamente notables, y su influencia en la física moderna es incuestionable.
Böhr transcendió la experiencia del microscopio hacia otro límite. Admitió la posibilidad de localizar el electrón con un único fotón, o sea, con un «cuanta» de luz, la menor fracción de luz de un dado «largo de onda». Este fotón sería «esparcido», o «disperso», por el electrón, de acuerdo a las leyes de la «difracción». Este concepto revolucionó la forma en que entendemos la interacción entre la luz y la materia, y abrió la puerta a nuevas formas de explorar el mundo microscópico.
Se llama «esparcimiento» porque «no podemos» determinar la dirección exacta, solamente, conocer las direcciones más probables. Y es esta probabilidad que es estimada por las leyes de la «difracción». Esta idea de probabilidad en lugar de certeza absoluta fue un cambio radical en la forma en que los físicos entendían el mundo, y es una de las ideas centrales de la física cuántica.
Conociendo los desvíos más probables, podemos calcular las variaciones más probables de lo que los físicos llaman «momento de un fotón» (momento = p = cantidad de movimiento). Es suficiente utilizar las relaciones de Einstein-De Broglie. Se obtiene, así, el intervalo probabilístico Δp para el momento del fotón. Δp es, por lo tanto, la incertidumbre en la determinación de la cantidad de movimiento del fotón después de la interacción. Es como fotón y electrón intercambian movimientos, el Δp del electrón debe tener el mismo valor absoluto.
Por otro lado, como la luz se «difracta», el fotón nos muestra una posición diferente de aquella donde realmente se encuentra el electrón. Es posible, utilizándose también las leyes de la «difracción», calcular la incertidumbre de la posición (Δx) del electrón. Esta idea de que la posición de una partícula no puede ser conocida con certeza absoluta es otra de las grandes contribuciones de Böhr a la física cuántica.
Por una «feliz» coincidencia, al multiplicar Δx por Δp, obtenidos como antes comentado, una serie de factores se cancelan y llegamos a la expresión:
Δp × Δx = h/4p,
En la que h es constante de Planck. Esta ecuación, conocida como la relación de incertidumbre de Heisenberg, es una de las ecuaciones más fundamentales de la física cuántica, y Böhr jugó un papel crucial en su desarrollo.
Si conocemos el valor exacto de la posición (x) o del momento (p), las variables Δx o Δp (una u otra) deberán ser iguales a cero; o sea, conociendo un valor exacto, la incertidumbre no existe para la grandeza considerada. Sin embargo, si Δx o Δp es igual a cero, la otra variable (Δp o Δx) deberá ser infinita, de acuerdo a la fórmula deducida. Luego, un valor infinito para el desvío significa que siquiera podemos estimarlo.
Las mejorías en la exactitud de la determinación de una u otra grandeza pueden ser físicamente intentadas. Pero al mejorar una, perjudicamos la determinación de la otra. Es lo que nos dice el principio; y es lo que nos dice la fórmula. Físicamente, «podemos» mejorar la estimativa de Δx usando luz de pequeños «largos de onda»; y Δp, usando luz de grandes «largos de onda». Heisenberg, como vimos, había llegado a la misma conclusión basándose solamente en el razonamiento lógico, sin recurrir a las ecuaciones.
La constante de Planck es considerada una de las más importantes constantes de la física. Aparece en un sin fin de situaciones en las que la interpretación de un fenómeno suscita la deducción de una «ley» directa o indirectamente relacionada a la luz. La constante de Planck es, en muchos sentidos, la «moneda» de la física cuántica, y Böhr fue uno de los primeros en reconocer su importancia.
La deducción de Böhr engrandeció sobremanera la confiabilidad en la teoría cuántica. Aunque haya derribado un principio, pues lo mostró como consecuencia de leyes. Böhr llegó de una manera no solamente lógica, pero también racional, a una de las previsiones cuantitativas de la teoría de Schrödinger. Este logro no solo validó la teoría cuántica, sino que también estableció a Böhr como uno de los grandes pensadores de la física moderna.
