11. CUANTIZACIÓN

CUANTIZACIÓN

Atravesar un portal que te lleva a un universo de bolsillo es como pasar bajo una cascada de agua fría pero que no te deja empapado.

—BIENVENIDOS A MI UNIVERSO LABORATORIO —dijo Don, abriendo los brazos—. AQUÍ SERÁ MÁS FÁCIL COMPRENDER LO QUE SUCEDE EN EL PLANO CUÁNTICO.

Ada y Planck observaron la estancia en la que habían entrado. No podrían precisar su forma ni tamaño, pues las paredes y el suelo eran blancos y no parecía haber esquina alguna.

El elfo volvió a abrir su maletín-laboratorio y tecleó en el primer cajón que estaba repleto de teclas con letras inscritas.

Ada se acercó para estudiar el aparato que manejaba su amigo. Había visto una máquina de escribir en la oficina de Sofía. Aquel teclado era parecido, pero plano en vez de escalonado.

Dlanod acabó de maniobrar con la máquina y explicó a sus desorientados amigos:

—He llamado a un electrón. Él nos ayudará a iniciaros en la cuantización.

En menos de lo que se tarda en atravesar el portal a un universo de bolsillo apareció un particular ser.

Tenía que tratarse del electrón .

Ada entrecerró los ojos. Tenía el tamaño de una gran pelota de fútbol. Su forma no quedaba clara, pues era como una esfera danzante que no se acababa de definir bien, como si de repente necesitase gafas para mirarlo.

—Gracias por venir tan rápido, electrón —saludó Don. —El placer es mío —dijo la enigmática partícula—, ¡es un momento histórico!

Planck sacudió la cabeza, como si con ese gesto pudiese adaptar la vista a aquel ser borroso, y Ada le pidió al electrón:

—¿ Puedes dejar de moverte? Así no te veo con claridad y me va a entrar dolor de cabeza.

— ¡Imposible! —respondió el ser—. No tengo espacio suficiente para detenerme.

La muchacha miró a su alrededor y lo contradijo:

—Hay sitio de sobra en este universo de bolsillo…

—De acuerdo, voy a moverme más lentamente, pero no creo que eso te ayude.

Dicho y hecho, el electrón quedó mucho más borroso de lo que estaba antes. Era como si su imagen se desenfocase y se desplegase por la estancia.

—Esperad. Ahora mismo lo arreglo —dijo Dlanod mientras tecleaba de nuevo en su aparato—.

Esto sucede por el principio de incertidumbre.

El electrón no puede tener una posición y a la vez una velocidad bien definida.

O se mueve y lo ves bien, o no se mueve y se difumina todavía más.

¡Ya sé que a los clásicos os parece raro!

Pero no os preocupéis, como este es mi universo de bolsillo, puedo retocar las leyes de la física para ajustarlas a lo que necesitamos.

Fuera lo que fuese lo que hizo Don, el electrón se detuvo, y por fin pudieron ver claramente una bola con cara simpática que les sonreía abiertamente.

— Es imposible que esto sea un sueño… —suspiró Max Planck, sentándose en el suelo—. Yo no tengo tanta imaginación. Ada se temía que en cualquier momento el profesor se derrumbaría, así que apremió a su amigo:

—Vamos a ver esa demostración.

Don se acercó al electrón para darle una serie de indicaciones. La partícula, que parecía disfrutar de lo lindo, asintió y le susurró algo al elfo al oído.

—Tienes razón —le respondió Don, mirando de un lado a otro—, deberíamos decorar el entorno. Me gusta tu idea.

Ada estaba un poco descolocada. Dlanod apartó las pipetas y los tubos de ensayo de su maletín-laboratorio y tocó unos botones cuadrados que estaban ocultos tras los aparatos de cristal.

Una carpa de circo cayó del cielo, y en menos que se dice «cuanto» estaban en el interior de un circo.

Ada observó asombrada la carpa que los rodeaba, de rayas blancas y rojas.

En la pista se encontraban Don y el electrón, y ella tiró de Planck para que se sentase a su lado en la primera fila de las gradas.

—Fantástico —suspiró Ada con ironía—, seguro que al profesor esto le parecerá de lo más normal…

Un foco iluminó el centro de la pista, donde oscilaba levemente un trapecio. El electrón, visiblemente divertido, se montó en él.

—¿PREPARADOS PARA UN ESPECTÁCULO DE MALABARES CUÁNTICOS? —dijo Dlanod a sus dos amigos humanos—. VAMOS A VER LO QUE REALMENTE SUCEDE, EN EL PLANO CUÁNTICO, CUANDO UN ELECTRÓN EMPIEZA A OSCILAR.

Ada miró a Planck de reojo, pero este parecía atento a lo que ocurría a su alrededor. Todavía no había colapsado. —He modificado mi universo de bolsillo para que se comporte como vuestro mundo clásico. —Don le pidió a Max—: ¿Puedes subir a la pista y columpiar a nuestro particular amigo?

El científico aceptó encantado.

Cada vez impulsaba el electrón con más energía, haciendo que subiese más y más alto. Lo que veían nuestros dos amigos humanos es lo que tiene lugar en cualquier circo, o incluso en un parque infantil. Pero, entonces, Don se acercó a los mandos de su maletín y los manipuló.

—Ahora cambiaremos de mundo y pasaremos a las leyes cuánticas. Puedes dejar de columpiarlo, profesor Planck.

El electrón empezó a frenarse, pero a base de pequeños tirones.

—¡ES COMO VER UNA PELÍCULA CON EL NUEVO CINEMATÓGRAFO QUE HAN INVENTADO LOS HERMANOS LUMIÈRE! —exclamó sorprendido el científico.

—¡Ah! —exclamó Ada—. He oído hablar de ello. Es como un cuento ilustrado cuyas páginas pasan tan deprisa que parece que los personajes se muevan de verdad. Qué envidia que usted haya podido ver una… ¿cómo lo llaman?, ¿película?

—Así es —respondió Planck—. Aunque cuando fui a ver la demostración, quien le daba a la manivela para pasar las imágenes no era muy hábil… Parecía que los protagonistas se moviesen a trompicones, exactamente igual que la oscilación que estás viendo en nuestro pequeño electrón.

Satisfecho, Don se acercó a los dos humanos y sentenció:

—La energía no es continua.

Los niños que se columpian en los parques también frenan a trompicones, pierden la energía en pequeños paquetes, o cuantos.

Pero en vuestro mundo estos saltos son tan pequeños que no los apreciáis, como una película bien pasada.

Por eso nunca habíais necesitado de la física cuántica para describir la naturaleza; con las leyes clásicas habéis tenido suficiente…

hasta ahora. Cuando queréis explicar lo qué ocurre en el interior de los átomos, es importante tener la cuantización en cuenta para que todo funcione.

— ¡Atómico! —exclamó Ada—. Entonces, así es como oscilan realmente las bolitas de nuestro átomo en sus muelles:

Es como si la energía fuese una escalera: puedes subir un escalón, o dos, o tres, pero no quedarte entre dos peldaños.

—¡Exacto! —repuso Don satisfecho—. Los físicos clásicos aún piensan que la energía es continua, pero no es así.

Dlanod rebuscó en sus bolsillos y, para sorpresa de Max, sacó de ellos una gran tabla de madera.

Al tirarla al suelo, antes de que tocase la pista, se oyó un fuerte clac.

Unas patas se desplegaron del tablón y quedó una mesa perfecta en el centro del circo, con un salchichón y un cuchillo sobre ella.

—Imaginaos que la energía fuera esta pieza de embutido —explicó Don, mientras cortaba lonchas cada vez más finas—.

Según los clásicos, podrías seccionar lonchas de energía infinitamente finas, pero la realidad cuántica es muy distinta.

A medida que te adentras en el mundo cuántico, descubres que no puedes hacer lonchas infinitamente finas, sino que hay un grosor mínimo.

La energía existe en rebanadas o paquetes, como quieras llamarlo.

Ese paquete de energía es un cuanto .

Don ofreció una loncha de salchichón a cada uno.

—Eso significa —reflexionó Planck, muy excitado, mientras mordisqueaba su trozo— que mis osciladores no pueden vibrar como les dé la gana… Ada, ¡eso soluciona nuestro problema del infinito!

—¿Cómo? —preguntó Ada.

—En vez de tener un cazo con batido de chocolate, lo que tengo es una tableta.

Cada cuadradito, lo que llamamos onza, es como uno de los cuantos de energía de los que nos habla Don.

Así pues, tengo diez niñas hambrientas y cien onzas de chocolate.

Ahora sí puedo calcular todas las maneras posibles de distribuirlas. Daría…

—Hay 17.548.944.000 maneras de distribuir las onzas —calculó Dlanod—. Ya no son infinitas. ¿Os apetece un poco de chocolate?

El elfo presionó un botón de su mando de control y una tableta apareció sobre la mesa. Repartió unas onzas a cada uno.

Ada se frotó la frente y preguntó:

—Y… ¿cuál es el tamaño de estas onzas de chocolate, es decir, de tus paquetes de energía?

—Intentaré explicártelo yo, Ada —dijo Planck, mientras saboreaba el dulce—.

Piénsalo bien; como has visto, nuestro amigo electrón no puede moverse de cualquier manera.

O bien oscila con una energía que corresponde a una onza de chocolate, o bien a dos onzas, o a tres, etcétera.

Pero no puede hacerlo a media onza, o a tres cuartos de rebanada de energía.

Respondiendo a tu pregunta, Ada, el tamaño de las onzas dependerá de cómo ves que oscila el electrón, de su frecuencia.

Don, con su maletín extraordinario, hizo aparecer una pizarra frente a Planck, que, agradecido, escribió en ella:

—La energía es la frecuencia multiplicada por esa h.

¡Esto introduce una nueva constante en la naturaleza! —exclamó Planck—. Hemos dado con la solución, mi querida pupila.

—Esa ecuación, profesor, es la que cuantiza el universo —apunto Don—. Y h es su constante; en el futuro la llamarán

la constante de Planck.

El Sol, nuestra estrella, tiene una temperatura de unos seis mil grados centígrados, y la onda en la que más energía emite es la correspondiente al color amarillo-verde.

Los árboles y las plantas, con su clorofila y otros pigmentos vegetales, reaccionan a estos colores para hacer la fotosíntesis, entre otros procesos.

Por eso existe vida en la Tierra, gracias a la luz del Sol.

Si trasladamos una plantación de nuestro planeta a una estrella más caliente, una azulada, por ejemplo, la radiación que emitiría sería en otros colores, de modo que nuestras plantas morirían de hambre.

De hecho, las especies endémicas de ese nuevo planeta quizá serían azuladas o violetas.

¡La física cuántica es esencial en la vida!

Ada y Planck escuchaban boquiabiertos a Don, que prosiguió con entusiasmo su explicación:

—Esta constante, cuyo descubridor serás tú, profesor Planck, es realmente pequeña:

h = 0,0000000000000000000000000 000000007 julios-segundo,

que son unidades de energía. Pero jamás puede ser cero , como pensaban los clásicos, y es esta pequeña diferencia lo que hace que el universo sea maravilloso. ¡Demos gracias a las cosas pequeñas de la vida!

Don se acercó a los mandos de control del universo de bolsillo y les anunció:

—Pero solo nos hemos quedado a las puertas del mundo cuántico. Veamos las consecuencias de todo esto, amigos: la luz es discontinua. Está formada por esos paquetes o cuantos.

Vamos a llamar fotones a esas onzas de chocolate, es decir, a las partículas de luz.

De repente, alguien entró por el mismo lugar por el que ellos se habían adentrado en el universo de bolsillo. Y no se trataba de un fotón.