Kuantikaren jaiotza

XX. mendearen lehen hamarkadetan, mundu mikroskopiaren azterketan izandako sorpresak asko eta handiak izan ziren. Alde batetik, Planck-en kuantoa eta materiaren izaera kuantizatua ("kuantikoa" hitzaren jatorria), argiaren (Argiaren natura) eta elektroiaren uhin/partikula izaera (Elektroiaren sekretu izkutua), atomoaren egitura (Atomoaren egitura), etab. Garaiko fisikariek fenomeno hauek ezin zuten ezagutzen ziren teoriekin azaldu, eta, hau dela eta, fenomeno hauek azalduko zituen teoria orokorrago baten bila zeuden. Teoria berri hau Mekanika Kuantikoa izan zen, eta Schrödinger ekuazioa da honen paradigma. Baina Schrödinger bakarra izan zen teoria honen garapenean? Galdera honi gaurko sarreran erantzungo diogu.

Esan bezala, hainbat fenomeno berri aurkitu berri zituzten fisikariak, baina hauek denak azalduko zituen teoria ez zegoen oraindik garatua. Goian aipatutako sarreretan deskribatu nituen fenomeno hauek. Bideo batean laburbilduta ikustea nahiago duzuenontzat, ondoko dokumentalaren lehen  baina agian bideo hauetan aurki dezakezue fenomeno berdinen azalpena (11. minutura arte). Ez ikusi gehiago... ez dakit kasurik eginen didazuen... hamaikagarren minututik aurrerakoak, gaurkoan eta ondorengo postetan landuko dut eta.

Erwin Schrödinger austriarra (ezkerrean), alde batetik, eta Werner Heisenberg alemandarra (eskuinean), bestaldetik, izan ziren fenomeno mikroskopiko horiek Teoria Fisiko-Matematiko batean bildu zutenak. Ia ia aldi berean, eta modu desberdinean. Schrödinger-ek de Broglie-ren uhin-partikula dualtasuna kontutan hartuta, eta Hamilton-en mekanikan oinarrituta, konturatu zen ekuazio diferentzial baten bidez uhin/partikula baten mugimendua deskriba zezakeela. Horrela, Schrödinger ekuazioa jaio zen, eta honekin batera, uhin-mekanika. 1926. urtea zen.

Urte bat lehenago, ordea, Heisenberg-ek arazo hau beste modu batean planteatu zuen. Garrantzia zuena bere ikuspuntutik, sistemaren (elektroia adibidez) hasierako eta bukaerako egoerak ziren, eta ez tartean zer gertatzen zen. Horrela planteatuta, berak garatutako matematikak matematikariek lehenago landutako zerbait zirela konturatu zen Max Born: matrizeak. Hau dela eta, Heisenberg-en teoriari Mekanika Kuantiko Matriziala deitu zitzaion, Schrödingerrena Uhin-Mekanika Kuantikoa zelarik. Heisenberg-ek, matrizeen propietate batzuetan oinarrituta, indeterminazio printzipioa postulatu zuen, eta Schrödinger ekuazioa erabilita, Hidrogeno atomoen espektro lerroak azaldu ziren azkenik. Bi kontribuzio hauengatik, biek Nobel saria irabazi zuten. Heisenberg-ek 1932. urtean, eta Schrödinger-ek 1933. urtean, Paul Dirac-ekin batera (parrafo honen eskuinean, goian). Paul Dirac, alegia, izan baitzen Heisenberg eta Schrödinger-en teoriak baliokideak zirela konturatu zena. Bi teoria hauek eta Pauli-ren esklusio printzipioa kontutan hartuta, teoria fisiko-matematiko berriaren osotasuna eman zion Dirac-ek 1926. urte amaieran.

Teoria Fisiko-Matematikoek logika deduktiboa erabiltzen dute natura deskribatzeko. Hau da, oinarri matematiko batzuk ezartzen dira (postulatuak) eta hauen inguruan teoria garatzen da. Teoria berriak fenomeno berriak aurresateko ahalmena dauka, eta hori, gero, esperimentoaren bidez egiaztatu egin behar da. Hortaz, zirkulua ixten laguntzen digu logika deduktiboak. Gure Teoriaren aurresatea esperimentalki ez bada betetzen, teoria alboratu egin behar da, eta beste berri bat bilatu. Horregatik, metodo zientifikoa ondradua dela esan dezakegu (ikusi KZK-n publikatutako artikulua).

Eta horrela jaio zen Teoria Kuantikoa. Oraindik gauza asko ditugu airean, hurrengo ataletan azaltzeko, Heisenberg-en ziurgabetasun printzipioa, Pauliren esklusio printzipioa, egitura atomiko kuantikoa, eta kuantikaren interpretazioa. Azken honek izugarrizko eztabaida sortu zuen, eta oraindik itxi gabe dago. Utzidazue aurreratzen garaian bi interpretazio zeudela, Kopenageko eskolakoa (Bohr buru zelarik), kuantikaren izaera probabilistikoa onartzen zuena, eta bestalde, izaera hau onartzen ez zuena (Einstein buru zelarik). Honen inguruan, Einsteinek esan zuen bere esaldi famatuetako bat: "Jainkoak ez du dadotan jolasten". Honen inguruan ere, Schrödinger-ek bere katuaren paradoxa planteatu zuen.  Kuriosoa, Schrodinger ekuaziotik izaera probabilistikoa ondorioztatzen zen, baina ekuazioaren aitak ideia honen aurka agertu zen bukaeran. Horregatik aukeratu dut kuantikaren jaiotzarako katakume batzuen irudia, Schrödinger-ek berak jaiotzen lagundu zuena, gero bere paradoxarekin akatzen saiatu baitzen. Honen inguruan, Xabier Lopezen blog-ean umore puntuarekin kontatutako istorioa gomendatzen dizuet, hemen sakatuta.

Gaurkoz bukatzeko, ordea, utzidazue mezu positibo batekin bukatzen. Dirac-ek berak esan zuen bezala, teoria kuantikoak ia fisika guztia eta kimika guztia azaltzeko tresna ematen digu. Teoria hau garatu bezain pronto, molekuletan aplikatzerakoan, jaio zen kimika kuantikoa. Zoritxarrez, elektroi bateko sistementzat bakarrik ezagutzen dira ekuazien soluzioa. Hau dela eta, metodo hurbilduak garatu behar dira! Baina hau, esan bezala, ondorengo ataletan lantzen joanen gara.



Descargo de responsabilidad: He utilizado las imágenes sin ánimo de lucro, con un objetivo de investigación y estudio, en el marco del principio de uso razonable - sin embargo, estoy dispuesto a retirarlas en caso de cualquier infracción de las leyes de copyright.Disclaimer: I have used the images in a non for profit, scholarly interest, under the fair use principle - however, I am willing to remove them if there is any infringement of copyright laws.