Revoluciones científicas y magnitudes físicas

Os presento una forma peculiar de comprender las revoluciones de la Mecánica Cuántica y de la Relatividad Especial. El razonamiento parte del principio dinámico propuesto por Newton, F=m a, una fuerza corresponde a una acción sobre una partícula puntual y su resultado es que esta partícula se acelera. El lado izquierdo de la ecuación representa a las fuerzas de la naturaleza, mientras que el lado derecho establece la respuesta universal a esas fuerzas. Esta respuesta no depende de que tipo de fuerza actúe sobre la partícula, es una respuesta básica, la partícula no desea cambiar su estado de movimiento.

Analicemos en más detalle el lado derecho de la ecuación de Newton. Aparecen tres magnitudes físicas: masa (m), distancia(L) y tiempo(T) (la aceleración es una distancia dividida por un tiempo al cuadrado). Es un hecho profundo que sólo tres magnitudes rigen la respuesta de una partícula a cualquier acción que se ejerza sobre ella.

Tenemos, pues, tres magnitudes: M, L y T. Es natural estudiar sus relaciones. La relación entre L y T es una velocidad. La existencia de una velocidad máxima c (velocidad de la luz) da lugar a la Relatividad Especial. La existencia de una cuanto de acción mínimo (ћ) da lugar a la Mecánica Cuántica. Estos dos pilares fundamentales de la Física están pues ligados a dos razones de las magnitudes básicas.

De esta observación parece natural predecir que no quedan grandes revoluciones pendientes. Esta afirmación no es demasiado sólida. Existen campos de la Física, como la Física Estadística, que surgen al considerar un elevado número de partículas (número de Avogadro, que no tiene dimensiones). Pero es mucho más importante entender que debemos establecer una de las tres magnitudes como refencia y mantener las dos relaciones anteriores. Nos enfrentamos al problema conceptual de fijar sea una escala absoluta de masa, de distancia o de tiempo. Esa escala puede ser la escala de Planck, que caracteriza la aparición de fenómenos gravitatorios cuánticos.

A la escala de Planck, m c^2=10^19 Gev, el concepto de un espacio-tiempo diferenciable puede ser totalmente substituido por algo que desconocemos. El espacio-tiempo continuo correspondería a una aproximación efectiva de bajas energías
a una realidad subyacente.

Es una posibilidad fascinante.