WEBVTT

00:00:06.735 --> 00:00:10.151
Uno de los hechos más sorprendentes 
en física es el siguiente:

00:00:10.151 --> 00:00:13.758
todo en el universo, la luz, 
los electrones, los átomos,

00:00:13.758 --> 00:00:18.343
se comportan como partículas 
y ondas al mismo tiempo.

00:00:18.343 --> 00:00:21.625
Todo lo raro que pueden haber 
oído de la física cuántica,

00:00:21.625 --> 00:00:26.549
el gato de Schrodinger, Dios y los dados,
la acción fantasmal a distancia,

00:00:26.549 --> 00:00:28.747
todo eso se deriva del hecho

00:00:28.747 --> 00:00:33.361
de que todo tiene naturaleza 
de partícula y de onda a la vez.

00:00:33.361 --> 00:00:34.712
Puede parecer loco.

00:00:34.712 --> 00:00:38.343
Si miran alrededor, verán ondas 
en el agua y partículas en la roca,

00:00:38.343 --> 00:00:39.758
y no se parecen en nada.

00:00:39.758 --> 00:00:41.876
¿Por qué pensarlas combinadas entonces?

00:00:41.876 --> 00:00:46.355
Los físicos no decidieron 
mezclar estas cosas de la nada.

00:00:46.355 --> 00:00:49.439
Más bien, llegaron 
a la naturaleza dual del universo

00:00:49.439 --> 00:00:51.887
a través de un proceso de pequeños pasos,

00:00:51.887 --> 00:00:56.131
encajando mucha evidencia, 
como piezas de un rompecabezas.

00:00:56.131 --> 00:01:00.372
La primera persona que sugirió seriamente 
la naturaleza dual de la luz

00:01:00.372 --> 00:01:03.078
fue Albert Einstein en 1905,

00:01:03.078 --> 00:01:06.561
pero tomó una idea anterior 
de Max Planck.

00:01:06.561 --> 00:01:09.814
Planck explicó los colores de la luz 
emitida por objetos calientes,

00:01:09.814 --> 00:01:11.813
como el filamento de una bombilla de luz,

00:01:11.813 --> 00:01:14.264
pero para hacerlo, 
necesitaba un truco desesperado:

00:01:14.264 --> 00:01:17.064
dijo que el objeto 
estaba compuesto por osciladores

00:01:17.064 --> 00:01:20.087
que podían emitir luz en trozos discretos,

00:01:20.087 --> 00:01:23.550
unidades de energía que dependen 
de la frecuencia de la luz.

00:01:23.550 --> 00:01:28.334
Planck no estaba muy contento con esto, 
pero Einstein la tomó y siguió con eso.

00:01:28.334 --> 00:01:31.683
Aplicó la idea de Planck a la luz en sí, 
diciendo que la luz,

00:01:31.683 --> 00:01:36.179
que todo el mundo sabía que era una onda, 
es realmente un flujo de fotones,

00:01:36.179 --> 00:01:38.569
cada uno con una cantidad discreta 
de energía.

00:01:38.569 --> 00:01:43.997
Einstein mismo llamó a esto lo único 
verdaderamente revolucionario que hizo,

00:01:43.997 --> 00:01:49.122
dice que la luz que brilla en un metal 
golpea electrones sueltos.

00:01:49.122 --> 00:01:53.396
Incluso quienes odiaban la idea tenían 
que aceptar que funciona brillantemente.

00:01:53.396 --> 00:01:57.158
La siguiente pieza del rompecabezas 
vino de Ernest Rutherford, en Inglaterra.

00:01:57.158 --> 00:02:01.990
En 1909, Ernest Marsden y Hans Geiger, 
trabajando para Rutherford,

00:02:01.990 --> 00:02:04.925
dispararon partículas alfa a átomos de oro

00:02:04.925 --> 00:02:08.983
y se sorprendieron al ver 
que algunas rebotaban hacia atrás.

00:02:08.983 --> 00:02:11.448
Esto mostró que la mayoría 
de la masa atómica

00:02:11.448 --> 00:02:13.913
se concentra en un pequeño núcleo.

00:02:13.913 --> 00:02:16.450
El átomo de caricatura 
que aprendes en la primaria,

00:02:16.450 --> 00:02:19.491
con los electrones en órbita 
como un sistema solar en miniatura,

00:02:19.491 --> 00:02:21.261
eso es de Rutherford.

00:02:21.261 --> 00:02:24.687
Hay un pequeño problema 
con el átomo de Rutherford: no funciona.

00:02:24.687 --> 00:02:26.733
La física clásica nos dice que un electrón

00:02:26.733 --> 00:02:29.163
que gira en círculos emite luz,

00:02:29.163 --> 00:02:33.072
y usamos esto todo el tiempo para 
generar ondas de radio y rayos X.

00:02:33.072 --> 00:02:37.549
Los átomos de Rutherford esparcen rayos X 
por doquier durante un breve instante

00:02:37.549 --> 00:02:41.136
antes de que las espirales de electrones 
choquen contra el núcleo.

00:02:41.136 --> 00:02:45.866
Pero Niels Bohr, un físico teórico danés 
que trabaja con Rutherford,

00:02:45.866 --> 00:02:48.481
señaló que, obviamente, 
los átomos existen,

00:02:48.481 --> 00:02:51.210
así que quizá las reglas de la física 
tenían que cambiar.

00:02:51.210 --> 00:02:54.818
Bohr propuso que un electrón 
en ciertas órbitas especiales

00:02:54.818 --> 00:02:57.484
no emite luz en absoluto.

00:02:57.484 --> 00:03:01.666
Los átomos absorben y emiten luz 
solo si los electrones cambian de órbitas,

00:03:01.666 --> 00:03:04.582
y la frecuencia de la luz 
depende de la diferencia de energía

00:03:04.582 --> 00:03:08.422
en la manera que presentaron
Planck y Einstein.

00:03:08.422 --> 00:03:11.134
El átomo de Bohr soluciona 
el problema de Rutherford

00:03:11.134 --> 00:03:15.087
y explica por qué los átomos emiten 
solo colores muy específicos de la luz.

00:03:15.087 --> 00:03:17.594
Cada elemento tiene 
sus propias órbitas especiales,

00:03:17.594 --> 00:03:20.441
y por lo tanto su propio y único
conjunto de frecuencias.

00:03:20.441 --> 00:03:22.829
El modelo de Bohr 
tiene un pequeño problema:

00:03:22.829 --> 00:03:25.741
no hay razón para que esas órbitas 
sean especiales.

00:03:25.741 --> 00:03:28.631
Pero Louis de Broglie, 
un estudiante de doctorado francés,

00:03:28.631 --> 00:03:30.660
hizo cerrar el círculo.

00:03:30.660 --> 00:03:33.908
Señaló que si la luz, 
que todos sabían es una onda,

00:03:33.908 --> 00:03:35.483
se comporta como una partícula,

00:03:35.483 --> 00:03:38.695
quizá el electrón, que todos sabían 
que es una partícula,

00:03:38.695 --> 00:03:40.835
se comporta como una onda.

00:03:40.835 --> 00:03:42.538
Y si los electrones son ondas,

00:03:42.538 --> 00:03:45.946
es fácil de explicar por qué 
la regla de Bohr tiene órbitas especiales.

00:03:45.946 --> 00:03:49.450
Una vez que tienes la idea de que 
los electrones se comportan como ondas,

00:03:49.450 --> 00:03:51.047
puedes ir en su búsqueda.

00:03:51.047 --> 00:03:54.406
Y en unos años, científicos 
de EE.UU. y el Reino Unido

00:03:54.406 --> 00:03:57.289
observaron comportamiento 
de ondas en electrones.

00:03:57.289 --> 00:04:00.487
Hoy tenemos una demostración 
maravillosamente clara de esto:

00:04:00.487 --> 00:04:04.637
disparar electrones individuales en 
una barrera con ranuras cortadas en ella.

00:04:04.637 --> 00:04:08.664
Cada electrón se detecta en un lugar 
específico en un momento específico,

00:04:08.664 --> 00:04:10.119
como una partícula.

00:04:10.119 --> 00:04:12.307
Pero al repetir el experimento 
muchas veces,

00:04:12.307 --> 00:04:16.582
todos los electrones individuales 
trazan un patrón de rayas,

00:04:16.582 --> 00:04:18.902
característico de las ondas.

00:04:18.902 --> 00:04:22.135
La idea de que las partículas 
se comportan como ondas, y viceversa,

00:04:22.135 --> 00:04:25.598
es de las más extrañas 
y más poderosas de la física.

00:04:25.598 --> 00:04:27.437
Richard Feynman dijo la famosa frase

00:04:27.437 --> 00:04:31.252
que esto ilustra el misterio central 
de la mecánica cuántica.

00:04:31.252 --> 00:04:33.307
Todo lo demás se deriva de esto,

00:04:33.307 --> 00:04:35.992
y encaja como piezas de un rompecabezas.