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El experimento de la doble rendija de Young
Thomas Young quiso demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz y lo consiguió. Hablamos de 1801. Las bases de la cuántica las sentó Max Planck en 1900 y hasta 1924 no se habló de la «dualidad onda-corpúsculo». Tres años después, Heisenberg habló de su Principio de Indeterminación.
El experimento clásico de Young
En una cámara oscura se introduce una fuente de luz y por un pequeño orificio se deja escapar un pequeño haz que es dirigido hacia un obstáculo a modo de tarjeta. El obstáculo de Young medía 0,2 mm de grosor aproximadamente y el haz era mayor que ese grosor en el momento del impacto. La consecuencia es que el haz queda dividido en dos.
En la pared se proyecta el resultado del haz dividido. Tal y como predijo Young, se muestra un patrón de interferencia debido a que la luz al verse dividida genera dos frentes de onda que interfieren entre sí. De comportarse como una partícula o corpúsculo, tan solo se verían dos grandes acumulaciones y no habría interferencia
Newton estaba equivocado. La luz no podían ser partículas. Young acababa de demostrar la teoría ondulatoria de la luz. Acababa de demostrar que lo que Huygens había predicho era cierto. La luz eran ondas viajando por el espacio. El experimento de la doble rendija había servido para demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz.
Experimentos modernos de la doble rendija
Abre tu mente porque entramos de lleno en el mundo de la cuántica.
Según la mecánica cuántica, si no tomamos medidas en las cajas, el electrón se encuentra en las dos cajas a la vez, mientras que si medimos, pasamos a tenerlo tan solo en un lugar. A modo de aclaración: si medimos una caja y el detector nos dice que no está, por descarte ya sabemos dónde se encuentra el electrón y la medida es válida. Es decir, un resultado de «aquí no está» es una medida válida. Otra cosa es que tengamos tres cajas y en una de ellas sepamos que no está.
¿Por qué la luz parecía propagarse como una onda pero la cuántica nos estaba diciendo que era un flujo de partículas?
Con una sola rendija, estas partículas se comportaban como canicas microscópicas, dejando una línea de detección detrás de la abertura. Era lo que esperábamos ver. Pero cuando abrimos la segunda rendija, empezaron las cosas extrañas. Al bombardear partículas, vimos que no se comportaban como canicas. En la pantalla se recogió un patrón de interferencias. Como las ondas del experimento de Young.
Era como si cada electrón saliera como una partícula, se convirtiera en una onda, pasara por las dos ranuras e interfiriera consigo mismo hasta golpear la pared, de nuevo, como partícula. Era como si estuviera pasando por una rendija y por ninguna. Como si estuviera pasando por una y por la otra. Todas estas posibilidades estaban superpuestas. No era posible.
Decidieron mirar por qué ranura pasaba en realidad el electrón. Así que en lugar de hacer el experimento en una cámara oscura, pusieron un dispositivo de medición y lanzaron las partículas de nuevo. Y el resultado, si cabe, les heló aún más la sangre. Los electrones dibujaron un patrón de dos franjas, no de interferencias. Era como si la acción de mirar hubiera cambiado el resultado. Observar qué hacían había hecho que el electrón no pasara por las dos rendijas, sino por una.
Era como si la partícula supiera que la estábamos mirando y hubiera cambiado su comportamiento.
Cuando no mirábamos, había ondas. Cuando mirábamos, partículas.
La ecuación de Schrödinger fue la clave para comprender qué estaba sucediendo en el experimento de la doble rendija. Estábamos partiendo de un concepto erróneo. No teníamos que imaginar una onda física. Teníamos que imaginar una onda de probabilidades.
Pero el experimento de la doble rendija seguía escondiendo un gran enigma. ¿Por qué, al observar por qué ranura pasaba el electrón, cambiábamos el resultado? ¿Por qué el mero hecho de mirar qué sucedía hacía que no viéramos el patrón de interferencias? Schrödinger, con su ecuación, también nos estaba dando la respuesta. Y esto es lo que realmente nos hizo replantearnos la propia naturaleza de la realidad.
¿podemos conocer la realidad sin interferir en ella y sin que esta interfiera en nosotros?