Misterio desnudo de la naturaleza

La palabra “Naturaleza” es un término muy amplio. Puede usarse para referirse a cosas muy diferentes. Por ejemplo, un depredador cazando una presa es una manifestación de la naturaleza, un volcán en erupción (o no) es parte de la naturaleza, el el ciclo climático, el movimiento de las placas tectónicas, la biodiversidad del planeta, los recursos minerales, los accidentes geográficos, las constelaciones, las estrellas, etc. son el tipo de cosas que vienen a la mente cuando uno se refiere al término "naturaleza". .

Luego está la naturaleza que no ocurre naturalmente.

El mundo artificial creado por el hombre también es parte de la naturaleza. El sistema de aire acondicionado de mi habitación, el suministro de energía eléctrica, el dispositivo en el que escribo este post y el internet donde espero compartir mis pensamientos contigo, también son parte de la naturaleza.

Para el naturalista, las cosas hechas por el hombre pueden no ser tan majestuosas y santas como las hechas por Dios. Para el físico, en cambio, las cosas hechas por Dios y las cosas hechas por el hombre están todas hechas de la misma materia. El depredador y el teclado están hechos de átomos, y el depredador cazando a la presa y el teclado escribiendo una letra son manifestaciones de las mismas leyes de la naturaleza. Estas leyes de la naturaleza presentan algunos misterios a medida que profundizamos en los componentes básicos de la materia y la energía. Estos bloques de construcción pueden denominarse convenientemente como cuantos. Discutiremos esto más en un rato.

La naturaleza en el nivel “cuántico” más básico

La naturaleza a nivel de componentes básicos de materia y energía es muy diferente de cómo la experimentamos en nuestra vida cotidiana. En nuestra vida cotidiana, experimentamos que una pelota lanzada hacia una pared golpea la pared y rebota. Con práctica y más experiencia, podemos predecir dónde golpeará la pelota en la pared. Este determinismo es el sello distintivo del mundo que nos rodea y se desvanece cuando nos acercamos a la naturaleza en el nivel más básico.

Una bola cuántica lanzada contra una pared puede o no rebotar. Puede que solo haga un túnel a través de la pared. Incluso si se recupera, no hay absolutamente ninguna forma de saber dónde golpeará la pared. Este es un misterio de la naturaleza.

La naturaleza busca ocultar la información en el nivel más fundamental.

Bloques de construcción de materia y energía.

Veamos los ejemplos de la bola cuántica discutidos anteriormente: los componentes básicos de la materia y la energía. Los bloques de construcción de la materia son los átomos. Ellos mismos están hechos de partículas subatómicas. El más interesante es el electrón. Los electrones en movimiento constituyen la corriente eléctrica con la que todos estamos familiarizados (hace funcionar todos nuestros aparatos eléctricos y electrónicos). Un solo electrón disparado hacia una placa cargada negativamente es un ejemplo de una bola cuántica que golpea la pared.

Los componentes básicos de la energía (para nuestro propósito de hoy) son los fotones. Estos son un poco difíciles de explicar, pero una comprensión funcional es todo lo que necesitamos para seguir el argumento.

Mira la fuente de luz en tu habitación. La luz que viene hacia ti consiste básicamente en una gran cantidad de fotones. Cuanto más brillante es la luz, más abundantes son los fotones. Si reduce la intensidad de la luz, por ejemplo, colocando una pantalla frente a usted, reduce la cantidad de fotones que le llegan. Las cosas que vemos se deben a los fotones que llegan a nuestros ojos, ya sea emitidos directamente o dispersados por esas cosas (también hay una parte de la visión que en realidad no vemos y simplemente cocinamos en nuestros cerebros. Esa es la historia de otro misterio).

Interacciones entre bloques de construcción

Las interacciones entre los componentes básicos de la materia y la energía son simples. Un átomo puede absorber un fotón y pasar al estado de energía excitado. Más tarde puede emitir esa energía y volver a su estado fundamental preferido. Este simple intercambio de energía está en el corazón de una técnica que identifica de manera única todos los elementos del universo y ha sido utilizada de manera eficiente por los científicos durante los últimos 200 años.

El misterio

El misterio que encierra el simple intercambio de energía es que la naturaleza no nos permite saber cuándo un átomo absorberá el fotón . Si hay un montón de átomos, no podemos saber cuál lo absorberá . Una vez que un átomo entra en el estado excitado, no sabemos cuándo emitirá luz para volver al estado fundamental . No podemos saber en qué dirección irá el fotón emitido . No podemos saber qué átomo excitará a continuación.

Las preguntas aparentemente simples tienden a ser secretos profundamente guardados por la naturaleza.

La respuesta de la naturaleza a todas las preguntas anteriores es la siguiente: “ Dios jugará un dado y se seleccionará una salida al azar ”. Esta aleatoriedad es el misterio de la naturaleza. La naturaleza a nivel cuántico juega un baile entre los átomos y los fotones, y nunca se nos permite saber el siguiente paso. Este es uno de los misterios más guardados en secreto de la naturaleza y una limitación fundamental para nuestro conocimiento.

Fuera de este nivel profundo, la naturaleza no tiene problemas en que descubramos sus secretos. Nos ha permitido escuchar los susurros del universo que se pronunciaron hace más de mil millones. Hace muy poco tiempo nos ha permitido observar la luz muy temprana del universo. Pero tiene problemas si preguntamos qué fotón veremos a continuación. Si lo encuentra un poco incómodo, entonces no está solo. Este estado de cosas ha preocupado a algunas de nuestras mejores mentes .

Seguimos sin darnos cuenta del misterio porque rara vez somos testigos de eventos cuánticos individuales. Siempre experimentamos una colección tan grande de estos eventos que suceden tan rápido que la danza subyacente y el misterio están completamente enmascarados. Sin embargo, hay maneras de explorar y apreciar el misterio.

Un experimento mental

Imagínese en una habitación bien iluminada con algunas personas más. Todos pueden estar de acuerdo en todo lo que ven en la habitación, incluido el color de la luz. Tomamos el color de la luz como blanco para que sea más dramático. Ahora aquí viene la primera sorpresa.

No hay fotones blancos.

El color blanco que ves es la forma en que tu cerebro se enfrenta a una enorme cantidad de fotones de diferentes colores. "¿Qué tan enorme es ese número?" se puede buscar fácilmente en Google o leer en otra publicación .

Ahora vamos a reducir la velocidad de las cosas. Imagina que reducimos la intensidad de la luz. Esto reducirá la cantidad de fotones disponibles, la habitación se oscurecerá y será difícil distinguir los colores. Esta es una limitación de nuestra visión. Nuestros ojos no están diseñados para ver los colores en la oscuridad. Los receptores de visión nocturna en nuestros ojos son diferentes de los que usamos a la luz del día. Sin embargo, podemos superar esta limitación fingiendo que tenemos personas con una visión excepcionalmente buena (después de todo, esto es un experimento mental).

Si seguimos reduciendo la intensidad de la luz, llegaremos a un punto en el que la fuente emitirá solo unos pocos fotones a la vez (las fuentes de un solo fotón están disponibles comercialmente). En este punto, estará completamente oscuro y el misterio se revelará.

La fuente seguirá emitiendo fotones, uno a la vez, pero no todos esos fotones llegarán a los ojos de las personas en la habitación. La mayoría de las veces, no reportarán luz. De vez en cuando, alguien en la habitación reportará una pequeña chispa de luz. Cada vez que esto suceda, estará solo para denunciarlo. Nadie más en la habitación lo verá. Nunca dos personas reportarán la misma chispa. Cuando veas la chispa, nadie más en la habitación podrá verla, y cuando alguien más la vea, tú no podrás verla. Un solo fotón puede ir a cualquier parte de la habitación, pero solo puede ser visto por un solo individuo (un receptor en un solo ojo).

Además, el color de la chispa nunca será blanco simplemente porque no hay fotones blancos. Cada vez que se emite la luz, tendrá un color diferente, puede ser rojo, verde o azul. Cada vez que una persona reporta la chispa de luz, reportará un color diferente. Cada evento ahora será una experiencia subjetiva diferente.

Si visualiza el escenario discutido anteriormente, puede apreciar la danza cuántica que está jugando la naturaleza. Ahora aquí hay algo para desconcertar su sentido de la realidad.

La danza cuántica está ocurriendo ahora mismo frente a todos nosotros.

El escenario discutido en el experimento mental anterior es la realidad que está sucediendo ahora mismo frente a todos nosotros. La parte de la luz que estás viendo en este momento no puede ser vista por ninguna otra persona. La otra persona ve la otra parte de la luz. Lo único es que tenemos tanta luz disponible que todas las experiencias subjetivas se fusionan en una realidad objetiva. En nuestro experimento, si restablecemos la luz a su intensidad normal, la danza cuántica desaparecerá y todos volverán a reportar luz "blanca".

El misterio desnudo de la naturaleza

El misterio tiene sus usos. La aleatoriedad y el indeterminismo que sigue pueden ayudarnos a llegar a una explicación satisfactoria del libre albedrío. Podríamos ser capaces de resolver el antiguo debate sobre el surgimiento de la vida en el planeta y nuestra existencia. Podríamos llegar a nuevas filosofías a la luz de cómo se comporta la naturaleza en el nivel más fundamental .

La danza cuántica aleatoria que tiene lugar en la naturaleza en un nivel muy básico es un misterio desnudo. Es un misterio porque la naturaleza nunca nos permite adivinar el siguiente paso, y está desnudo, ya que el baile se desarrolla frente a todos nosotros todo el tiempo.

Gracias por leer la publicación. Espero que lo hayas disfrutado. Puede leer más sobre la teoría cuántica (en una descripción no técnica) aquí .