Werner Heisenberg

Werner Heisenberg

Pocos físicos podrían presumir de haber dejado una huella en la cultura popular, como la del físico Werner Heisenberg (1901–1976). Confieso que supe de él al leer en 2003 la novela de Jorge Volpi “En busca de Klingsor” donde está relatada la historia de la física en los primeros cincuenta años del siglo XX y los debates relacionados con el campo de la física cuántica durante la génesis de los programas atómicos de ambos bandos. Más recientemente, existe una serie de televisión “Breaking Bad”, cuyo protagonista, es un químico de nombre Walter White, quien escogió el apodo de Heisenberg para sus actividades criminales… Sin embargo entre el personaje de ficción y el científico ganador de un premio Nobel, apenas puede encontrarse un paralelismo.“Breaking Bad” quizás haya servido para recuperar el nombre de Heisenberg para el gran público, ya que antes, al científico alemán se le reconocía sobre todo por su principio de incertidumbre que, simplificando la teoría cuántica, establece que la posición y la velocidad de una partícula (como un electrón que gira en un átomo) solo pueden medirse al mismo tiempo con una precisión limitada..

La fórmula del principio de incertidumbre de Heisenberg implica que cuanto mayor es la precisión con la que se conoce la posición de una partícula, con menos precisión podemos saber su velocidad; y viceversa. Esta consecuencia cuántica se ha confundido muchas veces con el efecto observador, aplicable a muchos sistema físicos en general, que son imposibles de observar sin alterarlos: por ejemplo, no podemos medir la presión de un neumático sin dejar escapar algo de aire. El principio de incertidumbre de Heisenberg, como él mismo aclaró, no tiene nada que ver con el proceso de observación. Esa indeterminación es una propiedad fundamental de los sistemas cuánticos (los esté observando alguien o no) y es consecuencia de la dualidad onda-partícula. El principio de incertidumbre de Heisenberg es una de las fórmulas más malinterpretadas de la historia, por sus supuestas implicaciones filosóficas, y se la ha utilizado como prueba tanto del libre albedrío como del azar del destino (o incluso como recurso para justificar la telepatía o la parapsicología). 

Werner Heisenberg recibió el premio Nobel de Física en 1932 «por la creación de la mecánica cuántica». Así de contundente es su gran mérito, y es menos conocido que su principio de incertidumbre. Antes de Heisenberg, la teoría cuántica del átomo tenía una base de mecánica clásica, parcheada con nuevas fórmulas cuánticas. Poco después de terminar su doctorado, Heinsenberg se propuso ordenar y pulir toda la cuántica que le habían enseñado sus maestros Bohr y Sommerfeld, y partir de cero para darle una formulación matemática adecuada. A eso dedicó el primer semestre del curso 1924–25 y, con tan solo 24 años de edad desarrolló la mecánica de matrices, que fue la primera definición completa y correcta de la mecánica cuántica.

Heisenberg realizó también grandes contribuciones a la física teórica en campos muy diferentes, que supusieron un salto en el conocimiento de los rayos cósmicos, el ferromagnetismo, la superconductividad, el núcleo atómico o las partículas subatómicas. También jugó un papel fundamental en la puesta en marcha del primer reactor nuclear alemán en 1957. Mucho menos clara está su aportación durante la II Guerra Mundial al programa de armas nucleares de los nazis, que antes lo habían atacado por considerarlo un representante de la “ciencia judía” (relatividad y cuántica). Para localizar al personal técnico implicado en las investigaciones alemanas, y rescatar equipamiento y documentación Heisenberg fue capturado en 1945 por las fuerzas aliadas en Alemania y con los principales responsables de las investigaciones en curso Otto Hahn y Carl Friedrich von Weizsäcker fueron retenidos en Farm Hall (Inglaterra) durante varios meses, como parte de la Operación Epsilon.

 

En los últimos años de su carrera Werner Heisenberg se centró en la teoría del campo unificado, una especie de “teoría del todo” para explicar las fuerzas fundamentales y las partículas elementales. Hoy en día esa teoría sigue siendo el santo grial de la física de partículas, pero en 1958 Heisenberg creyó haberlo encontrado junto con Wolfgang Pauli, uno de los fundadores de la mecánica cuántica; creador del principio de exclusión, según el cual es imposible que dos electrones (en un átomo) puedan tener la misma energía, el mismo lugar, e idénticos números cuánticos. Heisenberg anunció en un programa de radio que solo les faltaban “unos detalles técnicos” y Pauli se enfureció por el anuncio prematuro de Heisenberg y se burló de él en una carta al físico George Gamow: “Esto es para demostrar al mundo que puedo pintar como Tiziano. Solo faltan los detalles técnicos”, escribió Pauli bajo un recuadro en blanco. Aparentemente es incierto que esta Teoría de la Gran Unificación sea una descripción adecuada de la materia, y hoy día, la búsqueda de una teoría de campo unificada se ha focalizado en las teoría de cuerdas (string theory en inglés) y en la teoría M que pretende unificarlas.

 (Ver lapesteloca.blogspot.com https://bit.ly/2MQOOnC).

Mississauga, Ontario, 2 de febrero del 2019