Ondas y partículas. Escoja su bando.

La ciencia esta llena de discusiones. Y son buenas. Ayudan a desterrar ideas incorrectas y seguir avanzando. En el siglo XX, la pelea estuvo entre la relatividad y la teoría cuántica, con la gravedad como invitada. Pero la discusión más famosa, una pelea feroz que se extendió a lo largo de muchos siglos, tuvo a la luz como protagonista. Determinar si la luz era una onda o una partícula  fue el centro de polémicas,  experimentos y numerosos cambios en el consenso científico. 

En el principio estaba Aristóteles a quien hemos mencionado más de una vez en esta serie. Él creía que la luz era una serie de ondas desplazándose en el "aire". No el aire normal sino uno de los elementos básicos en sus teorías alquímicas.  Su  teoría fue revolucionaria y chocaba frontalmente con las ideas de Euclides. Este importantísimo matemático  creía, siguiendo la filosofía platónica, que los ojos emitían algún tipo de rayos  para permitirnos ver un objeto. Una especie de linterna incorporada que nos proporcionaba una visión "estilo Superman".

El siguiente cambio se produjo a finales del siglo XVII. Los argumentos de Aristóteles adoptaron una forma mas moderna cuando Christiaan Huygens  desarrollo su teoría ondulatoria de la luz. Sin embargo, había un serio problema porque su teoría no explicaba correctamente algunos fenómenos como la reflexión de la luz en un espejo. De forma casi simultanea, Isaac Newton propuso que, en realidad, la luz estaba formada por partículas. Mediante su teoría pudo explicar fenómenos como la reflexión o el arco iris que se genera cuando un rayo de luz pasa por un prisma o una gota de agua.  El enorme prestigio de Newton reforzó mucho la teoría de la luz como partícula, aunque tampoco estaba exenta de problemas.

Un nuevo experimento, 100 años después, volvió a cambiar el planteamiento. En 1801, Thomas Young hizo pasar un rayo de luz a través de una doble rendija  y observó como se producía una interferencia entre dos ondas. Este experimento solo podía explicarse si la luz era, en realidad, una onda. Y la teoría electromagnética de Maxwell explicó la luz como una radiación electromagnética, caracterizando esta onda y la energía que transportaba ¿Problema resuelto? Mas bien no.

Los paneles solares funcionan mediante en efecto fotoeléctrico, es decir la emisión de electrones por un material al ser iluminado. Este efecto fue estudiado por Albert Einstein que gano su único premio Nobel al explicarlo correctamente en 1905. Pero su explicación exigía que la luz estuviese formada por diminutas partículas que llamo fotones.

¿Ya os habéis perdido entre tanto cambio?  A los físicos les pasaba lo mismo. Tuvo que llegar Louis-Victor de Broglie  con una solución original. Toda la materia, no solo la luz, debía considerarse como una unión de onda y partícula. Según cual sea el experimento somos capaces de verla de una forma u otra.  Cuando logró explicar tanto el comportamiento de la luz como el del electrón con dicha teoría se hizo merecedor de otro premio Nobel.

Un mismo objeto puede percibirse de dos formas aunque, en realidad sea una mezcla de  ambas. Fuente: Wikipedia

Como podemos ver, elegir bando era muy mala idea porque siempre llegaba alguien con un experimento que no podías explicar.  Afortunadamente,  lo mejor de la ciencia es que cambia si se demuestra que esta equivocada.

Esta anotación pertenece a la serie "20 ideas que fracasaron".