La dualidad onda-partícula:

A partir de las investigaciones de Einstein y de Max Planck, se destruye la opsición tradicional entre materia y energía, puesto que ambas pueden ser interpretadas y estudiadas atrubuyendoles naturaleza corpuscular y ondulatoria.

Tradicionalmente se considera que la materia era discontinua y de naturaleza corpuscular (formada por partículas indivisibles o átomos); la energía, en cambio, se consideraba continua y de naturaleza ondulatoria. Contrariamente, según la física cuántica, tanto la materia como la energía se comportan como partículas y como ondas, hecho profundamente paradojal, ya que las propiedades corpusculares y ondulatorias son incompatibles.

En 1900, Max Planck descubrió  que la energía no se emite de manera continua, si no en “paquetes” o cuantos, de naturaleza discontinua. Poco después, Einstein identificaba los cuantos de la luz , a los que denominó fotones. Por otro lado, Louis de Broglie propuso que no solo los fotones, sino también los electrones se comportan como partículas y como ondas. Experimentos posteriores demostraron que, de hecho, todas las partículas materiales presentan un comportamiento ondulatorio.

En este punto, la ciencia abría un inesperado problema filosófico que solamente se acrecentó aún más: entonces, ¿Cómo es la realidad? Max Born respondía así: “La descrición corpuscular y la ondulatoria deben considerarse solamente como modos complementarios de imaginar un único proceso objectivo, pues está más allá de nuestro poder probar que sean realmente corpusculos o ondas”. De este modo, se cuestionaba, nuestra capacidad para acceder a la auténtica realidad. De hecho, tiempo después se custionaría incluso su existencia:

En consonancia con esta dualidad de la realidad, en el seno de la física cuántica se elaboraron dos teorías alternativas, pero equivalentes:

–Mecánica matricial de Werner Heisenberg: Esta formulación prefiere la interpretación de los procesos físicos, como procesos continuos de naturaleza corpuscular, ya que así son nuestras observaciones y el conocimiento que podemos tener de ellas.

–Mecánica ondulatoria de Schrödinger: Esta formulación prefiera la interpretación de los procesos físicos continuos y, por eso, destaca el comportamiento ondulatorio de la materia.

Estas teorías estaban basadas en el principio de incertidumbre, e de ellas se desprendían algunas consecuencias que resultaron desalentadoras, no sólo desde la perspecitva de la física clásica, sino mismo para científicos como Einstein que se resistían a aceptar implicaciones filosóficas sobre la realidad que generaba la nueva física.

Principio de incertidumbre:

La mecánica cuántica no puede establecer, simultaneamente y con precisión, la posición y la velocidad de una particula como el electrón. Una de las causas de esta imposibilidad es la inevitable interrelación entre el observador y el objeto observado, ya que no puede haber observación sin intervención del observador. Dicho de otro modo, toda medición implica una interacción entre el observador y el objeto observado, que altera las condiciones de este último. Esto ocurre en todos los casos: por ejemplo, al medir la temperatura del agua de una bañera, introducimos un termómetro que altera precisamente la temperatura que tratamos de medir. Este hecho, que en procesos cotidianos es imperceptible e irrelevante, se convierte en problemático cuando hablamos de fenómenos subatómicos, puesto que cualquier alteración, por mínima que sea, resulta significativa y determinante. Así, por ejemplo, para conocer exactamente la posición de un electrón, debemos iluminarlo con un fotón de luz, que al chocar con el modificará de manera imprevisible su velocidad.

La superposición cuántica:

Una de las consecuencias más sorprendentes de la mecánica cuántica se derivan de las ecuaciones de Schrödinger, que llegan a predecir que dos realidades diferentes y opuestas pueden llegar a superponerse simultaneamente. La teoría predice que, por ejemplo, si tomamos un naipe y lo colocamos sobre una mesa verticalmente y en equilibrio, la carta caerá simultaneamente de los dos lados. ¿Por qué razón en la vida cotidiana nunca observamos esta clase de superposiciones? La mayoría de los físicos considera que es el propio observador quién decide la observacioón en un sentido o en otro. Por lo tanto, en la realidad se dan los dos estados superpuestos, es decir, la realidad se encuentra indeterminada, pues se encuentra en todos los estados posibles al mismo tiempo, hasta que nuestra observación la obloga a determinarse y adoptar un estado o otro. El propio  Schrödinger fue uno de los primeros en darse cuenta de las sorprendentes consecuencias de su teoría, tal y como se pone de manifiesto en la paradoja conocida como El gato de Schrödinger.

-Implicaciones filosóficas:

Algunas implicaciones del modelo actual son las siguientes:

• Imposibilidad de separación sujeto-objeto: Según el principio de incertidumbre, para observar algo, hay que interaccionar con eso. Cuando el observado es de un tamaño suficientemente pequeño, esa interacción condiciona el resultado del experimento. Por lo tanto, la física cuántica llega a hablar de la creencia (procedente de la herencia griega) de que el mundo es una realidad objetiva que el ser humano puede llegar a conocer.
• Indeterminismo y ruptura de la casualidad: Desde la mecánica cuántica solamente se pueden  establecer leyes estatísticas que no predicen con exactitud el resultado de una observación, sino que tan solo calculan sus probabilidades. Un ejemplo de este indetreminismo es la la radiación  o la desintegración atómica que se produce espontáneamente y sin que haya una causa que la determine. Este hecho  viola el principio de casualidad, según  el cual todo fenómeno natural debe tener una causa exterior que lo produzca. Para algunos científicos, esta indeterminación  o sería un rasgo de nuestras leyes para describir la realidad, sino  una característica inherente a la realidad misma, que permanece indeterminada mientras no haya una observación que la obligue a decidir en un sentido o en otro.
• Alejamiento respecto al sentido común: La teoría de la relatividad y la física cuántica se distancian de nuestras intuiciones y percepciones habituales, por lo que resultan poco comprensibles para los que no son expertos. Contribuye a eso el hecho de que las nuevas teorías se apliquen, básicamente, en ámbitos cotidianos: en el macrocósmico y en los subatómico. Y es que, en el ámbito de la escala humana en el que nos movemos, siguen siendo válidas las leyes de la física clásica.