Las restricciones energéticas de los sistemas planetarios
En los «post» anteriores he señalado que la física (la naturaleza, realmente, puesto que física es naturaleza en griego) es una única, y no hay divisiones mágicas entre la física de las moléculas, digamos, ni de una barra de hierro, y la física de los átomos que las componen.
Schroedinger demostró que cerca del centro de atracción de un sistema planetario, las energías, cuyos valores son números reales, están separadas por intervalos enteros: E =-(E1)(1/n²) , n = 1,2,3,, …. siendo números naturales, y E1 la energía (número real positivo) del valor más bajo.
Evidentemente, E1 es el nivel mínimo de energía correspondiente al valor n=1. En la naturaleza los cuerpos que giran alrededor de otros equilibrando las aceleraciones centrípeta y centrífuga no pueden acercarse al centro de atracción menos de un determinado valor de la distancia entre ellos. Y hay zonas inestables de manera que un ligero incremento de la energía del cuerpo que se mueve, si es inferior a |(1/n² -1/(n+1)²)| vuelve al cuerpo a la primera trayectoria. Solo inyecciones de energía iguales a |(1/n² -1/(n+m)²)|, donde m es también un número natural mayor o igual a 1, permiten un salto del cuerpo que se mueve de una trayectoria a otra.
De la misma manera que las cuerdas de un violín, de un arpa, de una guitarra, o las oscilaciones del aire en una flauta o en una trompeta, no pueden tener longitudes de onda arbitrarias y las que no corresponden a la longitud de las cuerdas o del camino sonoro, desaparecen en tiempos muy pequeños, las trayectorias de energías distintas de -(E1)/n² desaparecen también y los cuerpos se mantienen en las trayectorias correctas de equilibrio, trayectorias que no tienen por qué ser líneas suaves, sino más bien irregulares con muchas variaciones en su camino.
Conociendo, como conocían perfectamente la teoría de las oscilaciones en los instrumentos musicales, los físicos de comienzos del siglo XX podían haber relacionado los espectros discretos de emisión de luz por los átomos excitados con oscilaciones resonantes en sistemas con amortiguación que es lo que hizo Schroedinger.
Por otro lado, cuando los cuerpos en movimiento planetario escapan del centro de atracción al adquirir una energía positiva, se mueven en campos altamente variables de interacción, sobre todo los electrones.
Se suele decir que «en la Mecánica Cuántica» los electrones no recorren trayectorias . Es posible. Pero las trayectorias existen, aunque no se más que como valores reales de distribución discreta de la energía.
Hay semántica. Últimamente se ha puesto de moda (una moda más) hablar de campos electrónicos y excitaciones localizadas de esos campos, que podemos llamar electrones. Pero si están muy localizadas de manera que hasta tienen masa: me=9,11 10^(-31) kg, podemos considerarlas como materia localizada y cargada, excitaciones o electrones. Lo importante es que esos electrones interaccionan con el núcleo y con otros electrones.
¿Desaparecen los electrones de un átomo, pero vuelven a aparecer cuando recibe el átomo una radiación EM de la frecuencia correcta para que el electrón, o la excitación del campo, pase a otra energía? Esto es magia. En una descripción interesante no pasa nada por hablar de electrones dentro de un transistor dentro de un chip de Intel, o NVIDIA, o de ondas EM en vez de fotones en una comunicación de la Radio Pesquera.
Otra cosa es que los electrones en el átomo describan trayectorias fijas como la masa del extremo de un péndulo circular. Su movimiento es de hecho altamente variable manteniendo su energía correspondiente.
Veremos esto en otro post.