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La mecánica cuántica permite hacer excelentes predicciones sobre el mundo que nos rodea; debido a esto se le considera como una teoría verdadera. Sin embargo, a lo largo de su construcción ha pasado por caminos difíciles que han tenido que ser parchados mediante postulados y las más variadas interpretaciones. ¿Habrá una teoría libre de incógnitas que explique de manera intuitiva la física de los átomos?

Con el fin de abundar las bases científicas de su desarrollo y sus más recientes éxitos, Luis de la Peña, Ana María Cetto, investigadores del Instituto de Física y Andrea Valdés, investigadora postdoctoral, publicaron recientemente "The Emerging Quantum, The Physics Behind Quantum Mechanics", bajo el sello de la editorial Springer.

Esta monografía recoge los resultados más recientes del programa de investigación del grupo, como una segunda parte de "The Quantum Dice. An introduction to Stochastic Electrodynamics" (Kluwer, 1996), escrito por los dos primeros autores.

En el nuevo volumen, se expone una versión de la electrodinámica estocástica que supera dificultades y limitaciones importantes de aquella formulación previa de la teoría.

"The Emerging Quantum" desarrolla una teoría fundamental de la teoría cuántica, construida a partir de primeros principios, la cual exhibe la cuantización como un fenómeno que emerge de un proceso estocástico subyacente.

“No buscamos encontrar resultados diferentes a la mecánica cuántica; con este trabajo se obtienen los resultados de la mecánica cuántica, pero se explica la física que hay detrás”, dijo Ana María Cetto a Noticias IFUNAM.

Para la construcción de esta teoría, los autores parten de la realidad del campo de radiación del punto cero, el cual permea todo el espacio. Este campo actúa permanentemente sobre un electrón, lo mismo que sobre un átomo, una molécula, etcétera.

El análisis estadístico detallado del comportamiento de tal electrón atómico, conduce, bajo ciertas aproximaciones (en particular, la eliminación de todo efecto radiativo), a la ecuación de Schrödinger y a la regla de Born.

Sin embargo, para obtener precisamente la ecuación de Schrödinger es necesario imponer una condición de balance energético, es decir, que la potencia media radiada por el electrón se compense con la potencia media adquirida por el mismo a través del movimiento estocástico que el campo le imprime. Así, la teoría suministra una primera derivación del formalismo de Schrödinger, y precisa su sentido físico.

En el libro se presenta asimismo una derivación alterna de la mecánica cuántica, basada en el estudio de las soluciones estacionarias de la ecuación de movimiento de las partículas inmersas en el campo fluctuante. Se demuestra que el sistema adquiere un conjunto de frecuencias de resonancia que le son características.

El tratamiento estadístico de este sistema conduce al formalismo de la mecánica cuántica a la Heisenberg. Las frecuencias de resonancia resultan ser precisamente las frecuencias de transición entre estados estacionarios. Para llegar a este resultado fue necesario introducir una demanda de ergodicidad, que opera aquí como contraparte de la condición de balance energético.

Dado que el campo de radiación de fondo está siempre presente, la teoría permite obtener las correcciones radiativas al rescatar los términos que se despreciaron para llegar a la descripción de Schrödinger (o la de Heisenberg).

Esta incorporación conduce de manera natural a los correspondientes resultados de la electrodinámica cuántica, lo que muestra la equivalencia formal entre las dos teorías, si bien las diferencias conceptuales entre ellas son profundas.

La teoría cuántica actual deja sin responder multitud de cuestiones importantes, como por ejemplo el mecanismo que estabiliza los átomos, el origen y significado de las fluctuaciones cuánticas, el del entrelazamiento de los estados cuánticos, el del espín del electrón o el de la no localidad cuántica. La teoría expuesta en el libro brinda solución a estos y otros problemas, al proponer una explicación física clara, causal, objetiva, local y realista de los fenómenos cuánticos.

Es sumamente interesante que, partiendo de una descripción transparente, aparentemente clásica –aunque contiene al campo de radiación de punto cero, que es ajeno a la física clásica– se reproduzca el comportamiento cuántico de la materia, y se le exhiba como un fenómeno emergente, no innato o inherente a la misma como es usual considerarlo.

“Con esta nueva visión se puede entender la física de la mecánica cuántica porque contiene el elemento físico que causa los fenómenos cuánticos (el campo de punto cero)”, dijo Luis de la Peña.

Los autores comentan que, a la luz de estos resultados, se entiende cómo es que las discusiones que han tenido lugar durante noventa años sobre el significado e interpretación de la mecánica cuántica no hayan llevado a ninguna conclusión.

En tales discusiones se omite un ingrediente crucial para entender el fenómeno cuántico: la existencia del campo de punto cero. En ausencia de este último, el comportamiento de los sistemas cuánticos se nos presenta acausal y mágico.