La luz no es solo una mancha brillante de sol en el alféizar de la ventana. También es una metáfora de la iluminación y la exploración, un poco paradójica para un fenómeno que, incluso después de miles de años de indagaciones e interminables experimentos, los científicos aún no pueden explicar del todo.
En el episodio "¿Es la luz una partícula o una onda?" los conductores del podcast "Daniel y Jorge explican el universo" discuten si la luz es una partícula o una onda ... o algo completamente diferente. Alerta de spoiler: Light no es, como lo propone alegremente el coanfitrión y dibujante en línea Jorge Cham, "cachorritos".
Tus ojos te dicen mucho sobre el comportamiento de la luz. Se viaja muy rápido (alrededor de 186.000 millas por segundo o 300.000 kilómetros por segundo) y arde a través del espacio de rayo láser líneas rectas. Pero también rebota, refleja y refracta, y cuando interactúa con el medio correcto, como la lente de una cámara, puede curvarse. Usamos términos como longitud de onda y fotones para describir sus movimientos, pero ninguno de ellos abarca realmente los extraños meandros de la luz.
En la antigüedad, los griegos usaban preguntas filosóficas para abordar la amplia gama de comportamientos de la luz. Quizás, se preguntaban, la luz es en realidad pequeños trozos de material que rebotan de un lado a otro. En el siglo XVII, el filósofo francés René Descartes se convenció de que la luz era esencialmente una onda, que se movía a través de una sustancia misteriosa llamada plenum . Isaac Newton pensaba que la luz era una partícula, pero no sabía cómo explicar muchas de sus propiedades, como la forma en que se refractaba y se dividía en un prisma.
"Esto es en el día en que los estudios empíricos de la ciencia no eran la forma principal de responder preguntas", dice el coanfitrión del podcast Daniel Whiteson, un físico que pasó tiempo trabajando en el Gran Colisionador de Hadrones . A la gente se le ocurrían ideas sobre cómo funcionaban las cosas, "... y luego discutían sobre ellas".
En nuestras investigaciones de la luz , señalan nuestros anfitriones, es importante recordar algunos conceptos básicos de la ciencia. Las olas no son una cosa o una sustancia, son una propiedad de una cosa, comprimiendo y estirando un medio en particular, como una ola del océano ondeando a través de la superficie de una laguna. Puedes ver las olas con tus ojos y sentirlas con tu cuerpo.
Las partículas, por otro lado, no son tan fáciles de definir. A algunas personas les gusta pensar en las partículas como fragmentos de materia, fragmentos que se descomponen en sus unidades más pequeñas y básicas. El agua, por ejemplo, son innumerables partículas ... partículas que se ven afectadas por las olas.
Entonces, ¿qué es la luz? ¿Es su propio tipo especial de partícula, un fotón? ¿O es la luz realmente solo una onda que fluye a través de otro medio? ¿Hay alguna sustancia desconocida y espeluznante que nos rodea que simplemente no percibimos o entendemos?
Whiteson destaca un famoso experimento de doble rendija del siglo XIX, en el que los investigadores emitieron luz a través de dos rendijas y observaron la forma en que la luz incidía en una pantalla detrás de las rendijas. Lo que vieron fue que las corrientes de luz se afectaban entre sí, como dos manos salpicando agua en el mismo lavabo, como si fueran olas interfiriendo entre sí.
En el siglo XX, los científicos comenzaron sus exploraciones pioneras en partículas como neutrones y electrones. El famoso físico Albert Einstein se preguntó qué pasaría si emitiera luz un fotón a la vez en el experimento de doble rendija. Lo que vieron los científicos los dejó estupefactos, porque los fotones individuales se comportaron con el mismo patrón de interferencia que ocurrió con los rayos de luz a gran escala que fluían a través de ambas rendijas, introduciendo elementos de la mecánica cuántica que elevan las propiedades de la luz a reinos que aún no entendemos.
En última instancia, dicen nuestros anfitriones, puedes llamar a la luz tanto una partícula como una onda, y estarías en lo cierto en algún nivel. Pero en cuanto a explicar completamente cómo funciona la luz, todavía estamos trabajando en ello.
Eso es interesante
El comportamiento de las partículas de la luz se vuelve más evidente dependiendo de dónde lo esté observando. En el vacío del espacio, la luz avanza a más de 186.000 millas por segundo (300.000 kilómetros por segundo). Pero apunte un rayo de luz a un fragmento de materia muy denso, digamos, un diamante , y se ralentizará a "sólo" alrededor de 77.000 millas por segundo (124.000 kilómetros por segundo).
