FOTÓN, CIENCIA, Y REALIDAD OBJETIVA CONTRADICTORIA

‘Y dijo Dios: «¡Que exista la luz!» Y la luz llegó a existir. [Gen 1:3]

John Archibald Wheeler, físico teórico estadounidense, doctorado en la Universidad Johns Hopkins, introductor de la Matriz ‘S’ [forzosa en física de Partículas], uno de los pioneros de la teoría de fisión nuclear, uno de los físicos más importantes, y Premio Wolf en Física en 1997, escribió en el Prefacio de ‘El Principio Cosmológico Antrópico’:

“No es que el hombre esté adaptado al universo, sino que el universo se ha adecuado al hombre. ¿Imagina un universo en el cual una u otra de las constantes físicas fundamentales, sin dimensiones, se alterase en un pequeño porcentaje en uno u otro sentido? En tal universo el hombre nunca habría existido. Este es el punto central del principio antrópico. Según este principio, en el centro de toda la maquinaria y diseño del mundo subyace un factor dador-de-vida. El tiempo que me queda sobre la Tierra es limitado. Y el interrogante de la Creación es tan formidable que, difícilmente puedo tener la esperanza de resolverlo en el tiempo que me queda”.

Después de eso duró once años, sin resolverlo; murió el 13 de abril del año pasado. Un antiguo alumno suyo, afirmó: ‘lo más importante de él es que fue un visionario, ya que su intuición le hizo ver mucho más allá del horizonte que la mayoría de la gente‘.

Como homenaje, científicos del Laboratorio de Protónica Cuántica y Molecular [del CNRS francés y la Ecole Normal Supérieure de Cachan], realizaron con éxito un experimento propuesto en 1978 por aquel genio de la física. Probaron que el fotón se manifiesta como una onda cuando se espera un comportamiento ondulatorio, y como una partícula, cuando se impone una conducta corpuscular… aunque se atrase y altere el recorrido.

Fijaron en qué momento un fotón ‘decide‘ comportarse como onda o como partícula, y probaron que esta elección responde al propósito del observador. El experimento acentúa la controversia sobre el influjo del detector o medidor en la mecánica cuántica, ya que si alguna fuente concebible estaba informando secretamente al fotón, sobre cómo debía comportarse, este ‘mensaje‘ debió viajar más rápido que la velocidad de la luz; algo físicamente inconcebible desde la perspectiva de la teoría de la relatividad.

El afamado experimento sobre fotones ‘la doble ranura de Thomas Young‘, intentando aclarar la naturaleza de partícula u onda de luz, desde una mecánica cuántica aun no nacida, enfatizó la misteriosa influencia de un observador. En él, se lanzaron fotones hacia una pantalla distante, obstruyendo parcialmente el camino por una pared con dos ranuras.

Fotón onda

Se probó que, si no se sitúan detectores que determinen por cual ranura pasa un fotón, este se comporta como una onda; viaja a través de ambas ranuras, y da ondas partidas. Tal experiencia fue considerada probatoria de la dualidad onda-corpúsculo, pues ya se sabía del fotón-partícula atómica.

Y esto se repitió con electrones, átomos o neutrones, [masa >0]; dando patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz. Se mostró así, la conducta dual onda-corpúsculo, también en la materia. Pero, pese a que este estudio surge siempre en el contexto de la mecánica cuántica, se trazó mucho antes que esta teoría surgiera, para probar si la luz era de naturaleza corpuscular o si viajaba por el éter en forma de ondas, tal como el sonido viaja por el aire. La naturaleza de la luz como partícula, se basó en los trabajos de Newton; la ondulatoria, en los estudios de Hooke y Huygens.

Lo comentado antes sobre el experimento propugnado por el Dr. Wheeler, se refería a que intuyó que un fotón podría de algún modo ‘percibir‘ por adelantado el tipo de observación al que se le ‘sometía‘. Variaba su actitud, según lo que se ‘esperara‘ de él. Para probar esto, Wheeler diseñó un ensayo donde la decisión del modo de detectar los fotones se tomara sólo después de que éstos ya se hubieran emitido.

Y según informa el CNRS en “un artículo”, una exploración regida por Jean-François Roch y François Treussart, con Philippe Grangier como adjunto, logró por vez primera llevar a la práctica la propuesta de Wheeler. Los autores explican su experimento en la revista “Science”

La acción fue la siguiente: sustituyeron las dos ranuras de Young, [gif de arriba], y presentaron dos vías paralelas, de 48 ms de recorrido. Usaron el interferómetro bifurcador de rayos de luz, con el que se mide la distancia a astros, longitudes de onda, etc, mediante las interferencias logradas. Estas vías conducían finalmente a dos detectores de ondas, permitiendo que se observara claramente el camino que cada fotón-onda tomaba.

Se diseñó además un automatismo que de modo aleatorio insertaba un bifurcador de emisiones en el último instante. Cuando actuaba, era imposible para un observador saber qué camino había escogido el fotón y cuál no. Se emitieron impulsos fotónicos, uno a uno, en el interferómetro. Cuando los fotones pasaban el primer espejo semi-reflectante (BS1), ‘elegían‘, entre los dos caminos que convergían frente a dos detectores de onda distintos.

Justo antes de los detectores, un segundo espejo semi-reflectante (BS2) se insertaba o retiraba, mediante un sistema sincronizado con el emisor de fotones. Cuando aparecía el espejo, los fotones alcanzaban indistintamente uno u otro detector, interrumpiendo la determinación de su recorrido. Pero cuando no estaba, ambos detectores establecían el camino seguido por cada fotón.

La experiencia demostró que, sin el bifurcador de emisiones, el fotón tomaba un camino u otro, comportándose como partícula. Pero con el bifurcador incorporado, los detectores registraban la interferencia, evidenciando que el fotón se comportaba como onda, yendo por ambas vías simultáneamente; igual que en los experimentos de Young. Este sistema, por tanto, captó al fotón, luego que tomara un camino, el otro, o ambos a la vez. Por tanto, ¿pueden elegir los fotones cómo comportarse en función de las mediciones?

El fotón se comportó como onda cuando se decidió detectarlo como tal; y como partícula, cuando se resolvió observar conducta corpuscular. Se retrasó al máximo la elección que haría el fotón, esperando hasta que estuviera ya dentro del aparato, con un largo de 50 metros. Una vez dentro, los investigadores adoptaron la medida a efectuar, pero el fotón, aparentemente se comportaba como si ya lo supiera.

Como si fuera dirigido por un sistema inteligente; como si una fuente informara secretamente al fotón, a una velocidad mayor que la de la luz. Algo inconcebible desde la perspectiva de la teoría de la relatividad, pues el fotón no ‘debe saber‘ qué va a hallar al final del interferómetro, cuando entra en él. En realidad, este trabajo acentuó más aun la tensión entre la mecánica cuántica y la relatividad.

En 1915, Einstein desarrolló la relatividad general y demostró además que la luz era influenciada por la interacción gravitatoria. Unos meses después, Karl Schwarzschild halló una solución a las ecuaciones de Einstein, donde un cuerpo pesado absorbería la luz. Pero este ensayo, nacido en la intuición del Dr. Wheeler, ha revolucionado el concepto de velocidad máxima de la luz, evidenciando una resolución mayor.

También, un equipo de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suiza, usando la técnica ‘Stimulated Brillouin Scattering‘ (dispersión estimulada Brillouin) logró incrementar la velocidad de la luz con fibras ópticas, sin la ayuda de medios especiales tales como gases fríos o sólidos cristalinos, como en otros experimentos. La investigación fue publicada en el ejemplar del 22 de agosto de la revista Applied Physics Letters.

Pero no es el único; aunque una de las leyes más sólidas de la física, dice que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz en vacío, este limite de velocidad se rompió también en un experimento, en el cual un pulso del láser viajó a más de 300 veces la velocidad de la luz. En Princeton, Nueva Jersey, en el instituto de investigación de NEC, el fisico Lijun Wang y sus colegas evidenciaron una velocidad negativa de grupo, a escala -310c. Los resultados del trabajo de Wang, Alexander Kuzmich y Arthur Dogariu fueron publicados en la revista Nature. El investigador comentó:

«Sin embargo, nuestro experimento muestra que la concepción generalmente aceptada de que nada puede viajar mas rápido que la velocidad de la luz es incorrecta«.

Heisenberg y su famoso Principio de Incertidumbre Cuántica, postula que en la mecánica cuántica es imposible conocer exactamente, en un instante dado, los valores de dos variables canónicas conjugadas (posición-impulso, energía-tiempo,… etc.) de forma que una medición precisa de una de ellas implica una total indeterminación en el valor de la otra. Incluso hay una expresión matemática para describirlo.

Nuestros sistemas de medición no permiten saber, simultáneamente, la velocidad y posición de una partícula; solo se le puede asignar una probabilidad, y luego trabajarla estadísticamente, representando tal operación con una curva de probabilidades, que puede ser imaginada, por analogía con las olas, como una onda. Sin embargo, en este ensayo se probó su comportamiento como partícula desde el inicio… cuando esa fue la actitud que se esperó de él, o como onda, si esa era la expectativa, reaccionando a una velocidad mayor que la luz: una contradicción con respecto a lo que dictan los conceptos establecidos.

El ‘saber‘ responde a lo epistemológico; pero según este trabajo de investigación, el fotón, con su energía, espacio y tiempo, mostrándose contra lo establecido, se porta de modo ontológico-metafísico, más allá de lo físicamente tangible y/o explicable. El universo en que vivimos pertenece a la realidad. Puesto que existe este universo real, y en él nosotros, que lo conocemos, podemos pensar que lo real es fundamento de lo posible; no viceversa.

Si existe: ‘ES‘; ahora bien, antes de plantear que ‘algo‘ no existe… se debe pensar si los instrumentos a nuestro alcance para precisar su existencia, son los adecuados. Así, queda latente la posibilidad de que ‘exista‘, y no podamos verle… pero queda exenta la posibilidad de que le ‘veamos‘ y no exista.

Creo que la luz se materializa y desmaterializa según sea; y partiendo de que la Biblia plantea que Dios es luz, se puede explicar lo inexplicable, en el mismo hecho de ‘la luz hecha materia‘. Y ahora no hablo solo de experimentos o de lo que aparece escrito en términos bíblicos, sino de lo que ‘viví‘ y comprobé por mí mismo:

‘Pero todo lo que la luz pone al descubierto se hace visible, porque la luz es lo que hace que todo sea visible. Por eso se dice’: «Despiértate, tú que duermes, levántate de entre los muertos, y te alumbrará Cristo.» [Efesios 5:13-14]

Quien tenga oídos, oiga lo que el Señor dice sin discriminar a nadie, sin importar el acto cometido, porque Él estará abierto a un perdón, cuya fecha de caducidad solo lo establece la muerte individual. También su regreso, en la hora de su justicia, y de la invalidez del arrepentimiento.

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