De como una herramienta de cálculo se convirtió en la magia de la física del siglo XX
Tras la puesta en marcha de la física por Galileo en 1600, el mayor impulso lo dio Newton en el último cuarto del siglo XVII, con su mecánica y su cálculo de fluxiones reemplazado pronto por el cálculo diferencial de Leibnitz.
Los practicantes de la ciencia del siglo XVIII se propusieron resolver problemas particulares de la mecánica, basándose en la segunda ley de Newton y el “Teorema de las fuerzas vivas” (energía cinética) de Leibnitz.
Se descubrió, pronto, que las trayectorias de los cuerpos sometidos a fuerzas, trayectorias encontradas resolviendo la, o las ecuaciones diferenciales de Leibnitz resultantes de la segunda ley de Newton, producían un trabajo mínimo respecto a todos los trabajos imaginarios, o virtuales, posibles.
Y aquí se produjo un desplazamiento mental, suponiendo que una estrategia matemática era algo que ocurría en la naturaleza. Pero los cuerpos no prueban todas las trayectorias posibles, y eligen una. Se mueven localmente, siguiendo ecuaciones locales.
La idea de fenómenos imaginarios, imaginados o virtuales, una vez aparecida en el pensamiento científico, se ha mantenido en él y ha ido creciendo. El ser humano tiene un considerable amor por los cuentos, lo cual no es malo, salvo cuando se acaba creyendo que los cuentos son la realidad.
Cuando se inició la Mecánica Cuántica, el proceso para su comprensión fue tremendamente dificultoso. Los fenómenos a entender eran de segundo o tercer orden respecto a lo encontrado en los experimentos. Se trataba de establecer una teoría sin posibilidad de medición directa (algo que se mantiene hoy, cuando se analizan fenómenos de entrelazamiento de electrones que solo se visualizan mediante ondas electromagnéticas, o cuando se “encuentran” las partículas de Higgs [propuestas por este y otros investigadores] a través de colisiones de otras partículas y visualizaciones terciarias de esas colisiones). Se trataba, pues, de adivinar mucho de lo que podía pasar a nivel atómico.
Bohr, Kramer y Slater, en 1924, se interesaban por la radiación desde el punto de vista cuántico. Asumían que cualquier átomo se comunicaba constantemente con otros átomos (¿que otra cosa puede hacer un átomo, que es un conjunto de cargas eléctricas?) Pero introducían un “mecanismo que es virtualmente equivalente a un campo de radiación y que asocia la presencia de osciladores armónicos virtuales con las transiciones posibles de unos estados a otros del átomo en cuestión. En este enfoque, la radiación del átomo en las transiciones entre sus estados o niveles de energía, es el resultado de la radiación virtual que se origina en otros átomos.
Dos décadas después, Feynman propuso una infinidad de caminos virtuales para las interacciones entre fotones y electrones, en los cuales las fases se combinaban adecuadamente para conseguir una única interacción real.
Ultimamente aparecen también partículas virtuales, por ejemplo, en el cambio de neutrón a protón. El cambio de quark d a quark u esta mediado por una partícula W que tiene una masa de alrededor de 80 unidades, mientras que todo el neutrón la tiene de 0,9 unidades. Un neutrón, fuera de los núcleos atómicos, espera unos 14 minutos (más de la vida del universo si medimos los minutos en unidades de tiempo de los quarks) y de repente, aparece una partícula W, y en mas o menos esa unidad de tiempo de los quarks, se desintegra en electrón y antineutrino, y desaparece, llevándose casi toda su masa, El quark d Se convierte en quark u, y la unión de dos quarks u y uno d ya no se desintegra nunca. La partícula W es una partícula virtual. Aparece y desaparece sin que se sepa por qué y cuando. Se dice que la partícula W es real y virtual, pero no se explica donde está hasta que aparece para desaparecer.
Todo muy bonito, se conservan las energías, las cargas, los espines, en fin, todo funciona bien.
Pero nadie es capaz de explicar de donde sale esa partícula W y como desaparece. Huele a magia.
Estaría bien que se buscasen explicaciones con mecanismos concretos de funcionamiento.
La explicación más al uso es: “En los niveles atómicos, subatómicos y subprotónicos, el ser humano no entiende nada”. Esto es el equivalente directo a decir que en esos niveles reina la magia.