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El nivel atómico: Está formado por átomos y estos a su vez presentan una estructura compleja. Los átomos están formados por partículas sub-atómicas como los neutrones, los protones y los electrones. Los átomos poseen propiedades como la masa atómica, la valencia, la electronegatividad, entre otras.
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Se insiste una y otra vez en libros y artículos de divulgación en que a nivel atómico, cuando juega la Mecánica Cuántica, las cosas son muy distintas de lo que ocurre a nivel humano, en que es otro mundo distinto de éste en el que vivimos, que podemos matar un gato (de Schrodinger) sólo con abrir la tapa de una caja.
Si empezamos por este tradicional argumento de la divulgación de la Física, se dice que dentro de una caja hermética con aire de sobra para que un gato respire sin problemas durante una hora, hay una vasija con gas cianhídrico que puede abrirse mediante un dispositivo aleatorio que puede funcionar en esa hora o más tarde. No podemos ver el interior de la caja, y sólo sabemos que cuando la abramos el gato puede estar vivo o muerto.
Se dice, con una lógica defectuosa, que el gato está vivo -y- muerto mientras no abramos la caja y que lo matamos nosotros al abrir la caja si es que el veneno actuó antes de abrirla.
El experimento del gato está mal enunciado, porque la realidad es que el gato está vivo -o- muerto antes de abrir la caja y nosotros al levantar la tapa sólo constatamos la realidad, pero no actuamos sobre el gato.
Deriva ésto de que un formalismo de la Mecánica Cuántica fuerza a considerar los estados de los sistemas cuánticos como mezclas de estados elementales. Por ejemplo, si un electrón puede tener un campo magnético hacia arriba o hacia abajo, ese formalismo dice que el estado del electrón es la combinación con coeficientes variables de los dos estados. Esto no es más que una axiomática matemática que tampoco tiene más valor que una convención: puedo tener un espacio matemático de una dimensión con un gato vivo y un gato muerto, o un espacio de dos dimensiones con un gato vivo en una de ellas y muerto en la otra.
De hecho nosotros como seres humanos, desde que nacemos estamos, como en la Mecánica Cuántica, en una combinación de x% vivo + (100-x)% muerto. Al año de nacer x es muy grande, y a los 95 años, x es bastante pequeño. Es una forma de hablar pero es más razonable aceptar que estamos vivos al 100% hasta que morimos.
En una mesa de billar tenemos 100 bolas de diámetros distintos, moviéndose y chocando entre sí. La mesa se agita de vez en cuando, siempre de la misma manera, para proporcionar energía a las bolas que la van perdiendo por rozamiento con el fieltro. Los choques entre las bolas son no lineales, pues implican la tangente del ángulo de choque. El resultado es que, tras cientos de choques, el movimiento es caótico o realmente aleatorio, pues causas como una vibración de la mesa al pasar un camión por una calle cercana se amplifica hasta la magnitud de los propios choques.
La descripción clásica sólo puede ser probabilística, e implica una función de amplitud de probabilidad que nos proporciona la única información posible sobre el sistema.
Cuando hay un electrón moviéndose en un orbital de un átomo, o libremente en el espacio, y queremos saber dónde está, lo tenemos que iluminar con algo cuya energía sea de su tamaño: luz, o campos magnéticos, o eléctricos. Pero las energías de detección son similares a las del electrón y mueven a éste. Como consecuencia, nunca podemos determinar con exactitud la posición de un electrón sin cambiar su velocidad, o a la inversa, su velocidad sin cambiarle su posición.
Si tenemos dos cuantos de luz, dos fotones, que salen de una misma fuente de fotones y son coherentes entre sí, es decir, tienen una relación de fases coherente, cuando los sometemos a uno a una rotación en un punto A, y al otro a otra rotación independiente de la primera en el punto B, ambos fotones adquirirán una diferencia de fase entre ellos (imaginemos una orquesta en la cual los tambores baten en fase, a fases diferentes entre sí). Las correlaciones entre las fases de las rotaciones vienen dadas, en la mecánica clásica como en la cuántica, por el coseno de dos veces la diferencia de fases en las rotaciones. Y si hacemos cuatro experimentos con ángulos de rotación 0º, 22,5º, 45º y 67,5º la suma de esas cuatro correlaciones da dos por la raíz cuadrada de dos, en un razonamiento clásico, de acuerdo con el experimento, sin tener que invocar que una medida en un lugar fuerza otra medida de manera instantánea en otro lugar alejado del primero. El problema de la confusión entre medidas clásicas (donde los cautro experimentos deberían dar una correlación menor que dos) y las medidas cuánticas es que es necesario considerar en los experimentos clásicos que las fases de los fotones tienen componentes que interaccionan a través de sus campos electromagnéticos.
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