¿Nunca has escuchado hablar de la ecuación de Dirac como la fórmula del amor? A la llegada de San Valentín, es común ver publicado aquello de que esa ecuación narra cómo dos sistemas que interactúan entre ellos y luego se separan, pueden ser descritos como dos sistemas distintos, pero a la vez, como uno único. Es decir, tal y como si se tratase de un amor inquebrantable. Pues bien, debes saber que esto es tan solo un error de la cultura popular y que, en realidad, la ecuación de Dirac no tiene ese significado. De hecho, esa explicación se relaciona más con el propio entrelazamiento cuántico que con la fórmula de Dirac.
Sin embargo, aunque ese contexto sea erróneo, debes saber que la fórmula de Dirac sí esconde propiedades únicas que la convierten en la mejor aliada de la belleza y del amor. Y es que se trata de una única ecuación, elegante y discreta, que consigue unir dos ciencias en una sola expresión: la mecánica cuántica y la relatividad. Su autor, Paul Dirac combinó ambas disciplinas, hasta ese momento algo impensable, para dar lugar a una expresión sinigual, que consigue explicar el comportamiento de los electrones cuando estos viajan a velocidades cercanas a la luz.
Te contamos todo sobre esta romántica ecuación y por qué su significado suele confundirse con el del entrelazamiento cuántico.
LA SINERGIA DE DOS CIENCIAS
A lo largo de todo el siglo XX, hubo dos disciplinas dentro de la física que revolucionaron por completo esa ciencia: la relatividad general y la mecánica cuántica. La combinación de ambas permitía explicar prácticamente todos los fenómenos que ocurrían en el Universo, pero cada una debía aplicarse de forma separada. Así, la mecánica cuántica era una ventana hacia el mundo microscópico, mientras que la relatividad de Einstein permitían estudiar lo que sucedía en el mundo macroscópico, donde las estrellas y los planetas presentan escalas enormes y las partículas alcanzan enormes velocidades.
Sin embargo, en aquel nuevo panorama científico, existían también ciertas problemáticas que los científicos no sabían como abordar. Por ejemplo, la teoría cuántica de Schrödinger, de carácter no relativista, podía explicar perfectamente el comportamiento de los electrones en situaciones tradicionales, pero parecía no haber una forma correcta de tratarlos cuando estos adquirían velocidades muy altas, cercanas a la de la luz.
Bajo este contexto, los científicos se tiraban de las orejas: ¿cómo estudiar partículas tan minúsculas como los electrones que responden ante comportamientos cuánticos, cuando estas se mueven en régimen de velocidad contenido en el relativista? Afortunadamente, Paul Dirac planteó la solución al dilema: la sinergia de ambos enfoques en una única ecuación.
LA ECUACIÓN MÁS BELLA DEL MUNDO
Armado con la motivación de modelizar el comportamiento de los electrones relativistas, Dirac dio forma a la ecuación de Schrödinger para intentar transformarla de ondulatoria a relativista. Para ello, partió de las deducciones del físico austríaco y aplicó sobre ellas la famosa ecuación relativista de Albert Einstein. Aunque, en realidad, el proceso fue algo más complejo que eso y requirió de muchos cálculos, modelizaciones y adaptaciones de las ecuaciones, Dirac consiguió, finalmente, reunir la relatividad y la cuántica en una sola fórmula.
A través de ella, Paul Dirac describía a la perfección la dinámica de aquellas partículas elementales con masa de espín ½ cuando estas se desplazan a velocidades muy cercanas a las de la luz, es decir, en movimientos relativistas.
Técnicamente, es una fórmula que sirve para explicar, de manera natural, la existencia del espín y de las antipartículas. De hecho, aunque él no se percató en el momento, la ecuación de Dirac es también válida para aproximaciones con otras partículas, como protones y neutrones, ya que estos se forman de quarks (partículas elementales)
Pronto, la comunidad científica no tardó en apodar a la famosa fórmula “la ecuación más bella del mundo”, debido a la integración de dos de las ideas más importantes de toda la ciencia: la mecánica cuántica y la relatividad. Su deducción fue un gran hito para la historia de la física y, hasta día de hoy, el legado de Dirac sigue presente a través de esta magnífica formulación.
LA EXPLICACIÓN EQUIVOCA
Sin embargo, a pesar de que la sinergia y conexión entre dos enfoques tan diferentes que representa la ecuación de Dirac ya sería suficiente para apodarla “ecuación del amor”, la cultura popular adopta con forzar esta metáfora relacionando la fórmula con el significado de términos que no la representan como, por ejemplo, el del entrelazamiento cuántico.
Este concepto afirmaría que si dos sistemas interaccionan entre ellos durante cierto periodo de tiempo y luego se separan, sería posible describirlos como dos sistemas distintos, pero de una forma sutil vuelven a un sistema único. Es decir: un estado no podría describirse independientemente del otro.
Pues bien, unir ambos conceptos no es algo correcto técnicamente. Y es que, hay que tener en cuenta que la ecuación de Dirac aplica únicamente al comportamiento de un solo electrón, mientras que el entrelazamiento y, por lo tanto, ese significado que se le otorga erróneamente, va dirigido a la dinámica de dos partículas.
Es posible que, en algún momento de las últimas décadas, alguien ignorase esa unicidad que define a la ecuación de Dirac y mezclase conceptos diferentes dentro del ámbito de la cuántica, asignando erróneamente ese significado a la ecuación.
Así que ya sabes, si este San Valentín lees en algún sitio que la ecuación de Dirac es la fórmula del amor por explicar la unión entre dos partículas, ya sabrás que esto no es realmente cierto y que, en verdad, el amor que representa es la conexión indudable entre la cuántica y la relatividad.
