El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 29 (enero-2005)

El nacimiento de una nueva física (RC-78)
J. A. Montiel Tosso  IES Antonio Galán Acosta (Montoro, Córdoba)

8. ¿Cómo interpreta el átomo la nueva mecánica?

La mecánica cuántica tiene dos formulaciones matemáticas alternativas, la mecánica de matrices de Heisenberg y la mecánica ondulatoria de Schrödinger, si bien el desarrollo de éste último ofrece una interpretación física más clara. Para este físico austriaco, el movimiento del electrón, contemplado desde el punto de vista ondulatorio, viene descrito por su función de onda Q, de modo que en la correspondiente ecuación que describe los estados de energía en su movimiento, llamada ecuación de onda, se incorporan las características de partícula, es decir, su masa y su velocidad. Así, las soluciones de dicha ecuación, denominadas orbitales, representan los posibles estados de energía del electrón y las funciones de onda asociadas a los mismos. Podemos resaltar que la mecánica cuántica describe el átomo exclusivamente a través de interpretaciones matemáticas de los fenómenos observados, y que lo "imagina" constituido por un núcleo rodeado por un conjunto de ondas estacionarias que presentan unos máximos en puntos determinados y que son representadas mediante orbitales (Enciclopedia Microsoft Encarta, 2004)

La importancia de este tratamiento frente al hecho simultáneamente por Heisenberg, basado en cálculos con matrices para representar la posición y el momento lineal del electrón, reside en el significado que tiene el cuadrado de la función de onda, Q2, pues representa la probabilidad de encontrar al electrón en cada punto del espacio con un nivel de energía determinado, lo que nos permite conocer el orbital que ocupa y representarlo gráficamente. Ahora el electrón no se imagina moviéndose por unas órbitas concretas sino que se halla en una zona determinada en torno al núcleo. De este modo, podemos decir que un orbital es la región del espacio alrededor del núcleo en la que hay una alta probabilidad de encontrar al electrón con una energía determinada (Mahan, 1968).

No cabe duda que la visión de la mecánica cuántica de un estudiante universitario se amplía al contar con las herramientas matemáticas precisas que le permitirán abstraer las ideas y "simplificarlas" gracias al modelo desarrollado por Schrödinger, principalmente. De todas maneras, a veces el excesivo y reiterado uso del cálculo puede deformarnos en cierta manera los conceptos y es importante resaltar que, a pesar de la exactitud en las predicciones, la mecánica cuántica es un modelo matemático, una interpretación de la realidad, pero no la realidad misma (Yndurain, 2000).

Es evidente que los modelos científicos son una abstracción mental, una interpretación de la naturaleza. Dotados generalmente de una estructura lógico-matemática, se utilizan para poder explicar algunos fenómenos relacionados y para reconstruir por aproximación los rasgos del objeto considerado en la investigación. El modelo será tanto mejor cuanto más se aproxime al comportamiento real del objeto. No es imprescindible que esas interpretaciones sean ciertas, sino que sean útiles y eficaces para el fin que se persigue. Por ejemplo, no importa demasiado saber si los electrones se mueven en orbitales alrededor del núcleo, sino que lo realmente importante es que se comportan como si lo hicieran. Por eso el modelo atómico, igual que otros, ha sufrido tantos cambios a lo largo de la historia de la ciencia hasta llegar a la mecánica cuántica ondulatoria, debido, por un lado, al avance del conocimiento científico y, por otro, al desarrollo de la tecnología que proporciona a la ciencia unos medios cada vez mejores para estudiar la naturaleza. Quizás sea más sencillo reconocer que "nadie entiende la mecánica cuántica", como afirmaba Richard Feynman con la sutil ironía que le caracterizaba (Feynman, 2000).

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