Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 12 de Junio, 2014, 9:20

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En estos días estoy estudiando la historia de la física cuántica. El estudiar la historia permite conocer mejor los por qué del desarrollo actual, los problemas encontrados y pendientes, los actores y sus relaciones. Puedo dividir la historia en:

- Cuántica inicial, con los problemas del cuerpo negro, el efecto fotoeléctrico, el modelo atómico de Bohr.

- Mecánica cuántica, la década de los 20 en el siglo pasado

- Cuántica relativista y teoría de campos, desde los años 30, y demás ramas que se abrieron

Uno de los temas fascinantes es cómo se llegó a las formulaciones de Heinsenberg y de Schrödinger, y su unificación. Me encuentro leyendo la autobiografía de Heinsenberg, "Physics and beyond", con muchos datos interesantes a revisar. En el capítulo 5, "Quantum Mechanics and a Talk with Einstein", leo:

During these critical years, atomic physics developed much as Niels Bohr had predicted it would during our walk over the Hain Mountain. The difficulties and inner contradictions that stood in the way of a true understanding of atoms and their stability seemed unlikely to be removed or even reduced-on the contrary, they became still more acute. All attempts to surmount them with the conceptual tools of the older physics appeared doomed to failure.

Bohr estaba muy interesado en la filosofía de la física de entonces. No se conformaba con simplemente poner fórmulas que concordaran con los experimentos. Quería construir algo más firme, sin tener que mezclar física clásica con postulados extraños.

There was, for instance, the discovery by the American physicist, Arthur Holly Compton, that light (or more precisely X-rays) changes its wavelength when radiation is scattered by free electrons. This result could be explained by Einstein's hypothesis that light consists of small corpuscles or packets of energy, moving through space with great velocity and occasionally-e.g., during the process of scattering-colliding with an electron. On the other hand, there was a great deal of experimental evidence to suggest that the only basic difference between light and radio waves was that the former are of shorter length; in other words, that a light ray is a wave and not a stream of particles. Moreover, attempts by the Dutch physicist, Ornstein, to determine the intensity ratio of spectral lines in a so-called multiplet had produced very strange results. These ratios can be determined with the help of Bohr's theory. Now it appeared that, although the formulae derived from Bohr's theory were incorrect, a minor modification produced new formulae that fitted the experimental results. And so physicists gradually learned to adapt themselves to a host of difficulties. They became used to the fact that the concepts and models of classical physics were not rigorously applicable to processes on the atomic scale. On the other hand, they had come to appreciate that, by skillful use of the resulting freedom, they could, on occasion, guess the correct mathematical formulation of some of the details.

Heisenberg había conocido a Bohr en esos tiempos, ver Bohr y Heisenberg, primer encuentro. Yo no conocía el trabajo de Ornstein, que se menciona arriba. Vemos cómo gran parte del problema era explicar el espectro atómico. Muy importante fue el efecto Compton, que continuó poniendo en evidencia el papel de la frecuencia, que ya había aparecido en los trabajos de Planck y la radiación del cuerpo negro, y de Einstein y el efecto fotoeléctrico.

In the seminars run by Max Born in Gottingen during the summer of 1924, we had begun to speak of a new quantum mechanics that would one day oust the old Newtonian mechanics, and whose vague outlines could already be discerned here and there. Even during the subsequent winter term, which I once again spent in Copenhagen, trying to develop Kramers' theory of dispersion phenomena, our efforts were devoted not so much to deriving the correct mathematical relationships as to guessing them from similarities with the formulae of classical theory.

Max Born acuñó el término "mecánica cuántica" en un artículo de aquellos años. Heisenberg menciona a Kramer, que era ayudante de Bohr, al que conoció al trabajar en Copenhagen. Había algo de rivalidad entre ellos, o por lo menos parece que Heisenberg (apenas algunos años más joven que Kramer) lo veía como el principal "rival" en el ambiente físico de aquella época. Eso no impidió que escribiera con él y con Bohr, un artículo seminal sobre el tema. La fórmula de dispersión de Kramer pasaría a ocupar un lugar importante en lo que se desarrollaría entonces. En el próximo post veremos cómo fueron los días de Heisenberg cuando escribió su "paper" de 1925.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia