En la infancia se siembran muchas cosas: la curiosidad, la imaginación, y también la forma en que miramos el mundo. Apostar por una crianza con ciencia no significa dar clases complicadas, sino abrir la puerta al asombro, al desarrollo cognitivo y al pensamiento crítico desde pequeños. Cuando un niño aprende a hacerse preguntas, a dudar, a observar con atención y a maravillarse con lo que no entiende, está dando los primeros pasos para convertirse en un adulto que piensa por sí mismo.
Y hablando de cosas que no se entienden del todo… ¿alguna vez has visto en los dibujos animados cómo un personaje corre por el aire sin caer, se multiplica, o desaparece y aparece en otro lado como por arte de magia? Aunque parezcan locuras animadas, la física cuántica tiene reglas tan extrañas que podrían explicar cosas así. En este artículo, vamos a contarles a los más pequeños —y a los grandes también— qué es ese mundo invisible donde las cosas más pequeñas del universo se comportan de maneras que parecen sacadas de una caricatura.
¿Sabías que hay un mundo que no se puede ver?
Imagina que tienes una lupa mágica. Pero no una cualquiera: esta puede ver cosas tan pequeñas que escapan a cualquier ojo humano. Más pequeñas que una mota de polvo. Más pequeñas que un pelo. ¡Incluso más pequeñas que los gérmenes!
Ese mundo es como un universo secreto, donde todo funciona de forma extraña… y, a veces, tan sorprendente que parece sacado de un dibujo animado. Allí, las cosas pueden estar en dos lugares a la vez, desaparecer de repente o comportarse como si tuvieran poderes mágicos. Ese universo tiene un nombre raro pero emocionante: la física cuántica.
Hoy vamos a mirar por esa lupa mágica y explorar juntos ese mundo invisible. ¿Estás listo para convertirte en un explorador cuántico?
¿Qué es la física cuántica?
La física cuántica es una parte de la ciencia que estudia las cosas más pequeñas del universo: los átomos, los electrones, los fotones y otras partículas diminutas que no podemos ver a simple vista. Aunque, curiosamente, tienen grandes efectos en nuestra realidad cotidiana.
¿Y qué tienen de especial esas cosas tan pequeñas? Pues que no se comportan como los objetos grandes que vemos todos los días. ¡Tienen sus propias reglas, y son muy diferentes a las que estamos acostumbrados!
Por ejemplo: Una pelota siempre está en un solo lugar, ¿verdad? Pues una partícula cuántica puede estar en dos lugares al mismo tiempo.
Y no solo eso: a veces actúa como una bolita, y otras veces como una onda en el agua… ¡todo depende de cómo la estés mirando! ¿Pero cómo va a ser eso?
¿A que parece magia? Pues no lo es. Es ciencia. Una ciencia real, fascinante, y que todavía guarda muchos misterios por descubrir. Tú puedes ser la próxima científica que haga el siguiente gran descubrimiento cuántico.
¿Cómo de pequeñas son estas cosas?
Un átomo es una bolita tan, tan pequeña que en la punta de un lápiz caben millones de ellos. Y dentro de cada átomo hay cosas aún más diminutas: protones, neutrones y electrones.
Pero la cosa no termina ahí. También existen partículas más pequeñas todavía. Es como una muñeca rusa: cuando abres una, aparece otra más pequeña dentro... y luego otra… y otra.
Para poder estudiar este mundo invisible, los científicos usan máquinas súper potentes y microscopios especiales que pueden ver lo que nuestros ojos jamás podrían. Y lo más divertido es que, cuanto más miran, más cosas raras encuentran. Y esto parece no tener fin.
Una historia cuántica: la pelota invisible
Por qué no... podrías tener una pelota mágica. Solo imagínatelo por un momento:la lanzas al aire y, justo antes de que toque el suelo... ¡desaparece! No sabes dónde está. Podría estar en cualquier rincón del cuarto, flotando, escondida, o moviéndose sin que la veas.
Pero en cuanto abres los ojos y miras con atención… ¡pum! La pelota aparece de repente en un solo lugar. Esto no pasa en tu vida diaria, ¿no? Pero en el mundo cuántico sí. Solo que no lo ves.
Eso es muy parecido a lo que ocurre con algunas partículas cuánticas. Cuando nadie las observa, pueden estar en muchos lugares al mismo tiempo, como si no hubieran decidido aún dónde estar. Pero en cuanto alguien las mira o las mide… ¡tienen que elegir un solo sitio!
Es como si las partículas jugaran al escondite cuántico con nosotros: invisibles, escurridizas… y siempre sorprendentes.
¿Y eso del gato cuántico? ¿Es real?
En el mundo de la física cuántica hay muchas ideas raras… pero una de las más famosas es la del “gato de Schrödinger”(sí, ¡suena a nombre de hechicero!). No es un gato de verdad, sino un experimento imaginario que inventó un científico llamado Erwin Schrödinger (¡vaya nombre!) para explicar lo extrañas que pueden ser las reglas cuánticas.
La historia dice algo así:
Imagina que hay un gato dentro de una caja cerrada. Dentro de la caja hay algo que puede pasar... o no pasar. Y como nadie puede ver lo que ocurre, según la física cuántica, el gato estaría vivo y no vivo al mismo tiempo. Solo cuando abres la caja y miras, el gato aparece de una forma u otra. ¡Como si la realidad tuviera que decidirse en ese momento!
Parece una locura, ¿verdad? Tranquilo, ningún gato real estuvo nunca en peligro. Esta historia es solo una manera divertida y un poco exagerada de mostrar lo difícil que es entender cómo se comportan las partículas cuando no las estamos mirando.
Lo que Schrödinger quería decir es que, en el mundo cuántico, las cosas pequeñas como los electrones o los fotones pueden estar en varios estados a la vez. Pero en cuanto alguien los observa, tienen que "elegir" un estado. El gato es solo una forma de mostrar eso con algo que podamos imaginar. Es como si una partícula fuera una mezcla de posibilidades… hasta que alguien la mira, y entonces solo una posibilidad se vuelve real. Para que lo veas mejor: no sabes si quieres un batido de chocolate un vaso de leche, hasta que alguien te mira y, ¡pum!, te decides por uno de los dos.
Así es la física cuántica: a veces parece un juego de adivinanzas... y otras veces, pura magia.
¿Por qué es importante la física cuántica?
Puede que todo esto de las partículas invisibles, los gatos misteriosos y las pelotas que desaparecen parezca un juego raro o parte de una película… pero no. La física cuántica es muy real y es parte de tu vida, todos los días, aunque no la veas. ¿Estás preparado para ver algunos ejemplos?
Tecnología que usas todos los días
Muchas de las cosas que usamos hoy no existirían sin los descubrimientos de la física cuántica. Por ejemplo:
- Teléfonos móviles y tablets: funcionan gracias a pequeños chips y sensores que se diseñan con ideas cuánticas.
- Computadoras: los procesadores, que hacen que las computadoras piensen y trabajen, son posibles gracias al conocimiento del mundo cuántico.
- Luces LED y láseres: sí, incluso la linterna de tu móvil y los lectores de códigos usan efectos cuánticos.
- Microondas y televisiones: la forma en que producen y usan la energía también se entiende gracias a la física cuántica.
- GPS: el sistema que te dice cómo llegar a casa usa relojes atómicos, que funcionan con principios cuánticos muy precisos.
La ciencia que cuida tu salud
La física cuántica también ayuda a los médicos y científicos a ver dentro del cuerpo humano sin tener que abrirlo. La física cuántica te cuida.
Por ejemplo:
- Las resonancias magnéticas (esas imágenes que parecen fotos del interior del cuerpo) usan imanes súper potentes y partículas que se comportan según las reglas cuánticas.
- Se están creando nuevos materiales y tecnologías para curar enfermedades o detectar problemas de salud antes de que aparezcan.
Inventos del futuro: ¡más rápidos y más inteligentes!
Los científicos están trabajando en cosas que todavía no usamos todos los días, pero que cambiarán el mundo muy pronto. Una de ellas es la computación cuántica.
¿Y eso qué es?
Las computadoras normales usan unos bits que solo pueden tener dos estados: 0 o 1. Pero los qubits, que usan las reglas de la física cuántica, pueden ser 0, 1 o los dos a la vez. Usando colores lo podrás entender mejor. Tienes acuarela blanca y acuarela negra. En los ordenadores normales tienes o color blanco o colore negro. Pero en el maravilloso mundo de computación cuántica puedes mezclar negro y blanco para obtener una gama de grises, ¡las combinaciones son infinitas!
Eso significa que podrían resolver problemas súper difíciles en segundos, cosas que hoy tomarían años.
Con esa tecnología, se podrían mejorar muchas cosas:
- Encontrar medicamentos nuevos más rápido
- Predecir el tiempo meteorológico con mayor precisión
- Crear sistemas de seguridad casi imposibles de hackear
- Resolver misterios científicos que hoy aún no entendemos
Más que máquinas: nos ayuda a pensar mejor
Además de ayudarnos con la tecnología, la física cuántica nos enseña a pensar de forma diferente.
Nos hace preguntar cosas como:
- ¿Cómo sabemos lo que sabemos?
- ¿Qué pasa si no miramos?
- ¿Puede algo ser varias cosas al mismo tiempo?
Hacerse estas preguntas es parte de tener pensamiento crítico: una forma de mirar el mundo con curiosidad, con dudas, y con ganas de entenderlo mejor.
Así que ya lo ves: aunque la física cuántica trate sobre cosas diminutas, tiene un impacto enorme en nuestras vidas. Y quién sabe… quizás tú seas parte de los próximos descubrimientos que cambien el mundo.
¿Y cómo saben todo eso los científicos?
Muy buena pregunta. Porque sabemos que te la estás haciendo.
Para entender cómo funciona el mundo —incluso el mundo invisible de la física cuántica— los científicos hacen algo muy importante: experimentos. Eso significa que prueban, observan y vuelven a probar cosas para ver qué sucede.
A veces, estos experimentos son muy pequeñitos: con luz, partículas o imanes, casi como trucos de magia en miniatura. Otras veces, trabajan en laboratorios enormes, tan grandes como estadios de fútbol, que están escondidos bajo tierra, como si fueran cuevas secretas llenas de cables, luces y máquinas futuristas. Algunos incluso ocupan distintos países, como el acelerador de partículas CERN.
Los científicos anotan lo que ven, comparan los resultados y se hacen muchas preguntas: ¿Esto siempre pasa igual? ¿Por qué sucede esto? ¿Qué hay detrás de este comportamiento tan raro?
Así es como poco a poco van descubriendo las reglas invisibles que siguen las partículas. Algunas ya las conocemos bien, pero muchas otras todavía son un misterio… esperando a que alguien las resuelva.
¿Y sabes qué? Quizás ese alguien seas tú. Porque la ciencia no es solo para los adultos: cualquiera que tenga curiosidad puede ser un explorador del universo.
Los científicos que descubrieron el mundo cuántico
Muchos científicos han ayudado a entender cómo funciona el mundo invisible de las partículas. Aquí te presentamos a algunos de los más importantes, con lo que descubrieron explicado de forma muy sencilla:
- Max Planck
Fue el primero en darse cuenta de que la energía no siempre se mueve como un río, sino a saltitos pequeñísimos. Esos saltitos se llaman cuantos. ¡Por eso se llama física cuántica! - Albert Einstein
Sí, el del pelo alborotado. Descubrió que la luz puede comportarse como si estuviera hecha de bolitas, no solo de ondas. Esas bolitas de luz se llaman fotones. - Niels Bohr
Estudió cómo se mueven los electrones dentro del átomo. Dijo que los electrones no giran de cualquier forma, sino que saltan de una órbita a otra, como si jugaran a la rayuela cuántica. - Louis de Broglie
Propuso algo muy loco: que las partículas también pueden comportarse como ondas. ¡Es como si una bolita pudiera estirarse y moverse como una ola al mismo tiempo! - Werner Heisenberg
Dijo que hay cosas que no podemos saber al mismo tiempo. Por ejemplo, no puedes saber exactamente dónde está una partícula y a qué velocidad va. Eso se llama el principio de incertidumbre. - Erwin Schrödinger
Desarrolló la famosa historia del gato cuántico para explicar que, hasta que no miras, una partícula puede estar en varios estados a la vez. No era un experimento real, ¡pero ayudó a entender lo raro que puede ser este mundo!
Las cosas más locas que hacen las partículas cuánticas
¿Quieres que hagamos un resumen? Después de todo lo que has aprendido, quizá te estés preguntando: ¿Qué cosas raras pueden hacer estas partículas diminutas? ¡Aquí te contamos algunas que parecen sacadas de una película de ciencia ficción!
Estar en dos lugares a la vez
Sí, leíste bien. Algunas partículas pueden estar en dos sitios distintos al mismo tiempo. Es como si tú pudieras estar en tu cama y en el parque… ¡a la vez! O mejor aún: en una clase del colegio y ¡en tu cama! Anda que no estaría bien. Esto se llama superposición cuántica, y es una de las cosas más sorprendentes de este mundo invisible.
Desaparecer y aparecer en otro lugar
A veces, una partícula desaparece de un lugar y aparece en otro, como si se hubiera teletransportado. No es magia, pero lo parece. Todavía se está estudiando cómo y por qué sucede, ¡pero es real! Por desgracia solo ocurre con partículas así que no vale lo que estás pensando: terminar la clase y aparecer en la cocina de tu casa con el plato de la comida preparado. Lo sentimos
Cambiar solo porque alguien la mira
Las partículas cuánticas se comportan distinto cuando las observamos. Es decir, si nadie las está mirando, actúan de una forma. Pero en cuanto alguien las observa o las mide… ¡cambian! Es como si supieran que están siendo vigiladas. Algo parecido a lo que te pasa en casa: estás haciendo la tarea a la vez que juegas con la tablet, vienen tus padres y de pronto, uy, qué casualidad, solo haces la tarea.
Tener una conexión invisible con otra partícula
Imagínate dos partículas muy pequeñas, una aquí y otra en otro planeta. Si una cambia, la otra también lo hace al mismo tiempo, sin cables, sin hablar, sin esperar. Eso se llama entrelazamiento cuántico. Es como si tuvieran un teléfono secreto que las mantiene unidas, aunque estén lejísimos. A tu amiga le pasa algo y te llega "una llamada" misteriosa que te informa. ¡Es uno de los misterios más increíbles de la física cuántica!
