La cuantización del célebre número irracional permitirá ahorrar miles de millones de horas de cálculo al año a los futuros ordenadores.
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FÍSICA CUÁNTICA
Las leyes cuánticas cambian el valor de pi.
La cuantización del célebre número irracional permitirá ahorrar miles de millones de horas
de cálculo al año a los futuros ordenadores.
Panorama contemporáneo de una teoría fundamental.
La mecánica cuántica nació hace 90 años para explicar las propiedades de los átomos y la
luz.
Hoy, sin embargo, la teoría es vista a menudo como un formalismo estrechamente
ligado a un concepto mucho más abstracto y universal: el de información.
Desde finales
del siglo pasado, ese enfoque ha dado lugar a una avalancha de publicaciones sobre los
fundamentos de la teoría, sus posibilidades computacionales, su relación con el mundo
macroscópico y su encaje con la gravedad.
De la mano de 17 expertos, este monográfico
te ofrece una pincelada única del estado actual de estas líneas de investigación y te brinda
un prisma moderno para entender una de las teorías físicas más profundas y fascinantes
de todos los tiempos.
Más información.
La mecánica cuántica lleva casi un siglo forzando a los científicos a abandonar algunas de
sus intuiciones más arraigadas acerca del mundo físico.
Como es bien sabido, las leyes que
rigen el mundo microscópico impiden conocer con completa certeza el valor de ciertas
cantidades o asignar propiedades bien definidas a un sistema antes de observarlo.
Ahora,
esos mismos principios acaban de permear la única disciplina que parecía a salvo de la
incertidumbre cuántica.
Según un experimento con átomos de hidrógeno realizado por
investigadores de la Universidad de Rochester y avanzado parcialmente por Phys.org,
Science Alert, Physics World y la revista Science, las leyes cuánticas obligarían a modificar
el valor de una de las cantidades más célebres de las matemáticas: el milenario número pi.
El resultado es mucho menos extraño de lo que podría parecer a simple vista.
Hacia los
años cuarenta del siglo pasado, los físicos descubrieron que las leyes cuánticas implicaban
que algunas «constantes» de la naturaleza, como la masa o la carga del electrón, no
podían considerarse como tales, ya que su valor dependía del tipo de experimento que se
efectuase para medirlas.
Dicho fenómeno, conocido como renormalización, constituye una piedra angular de la
moderna teoría cuántica de campos y ha sido verificado un sinnúmero de veces en el
laboratorio.
Ahora, según los expertos, el mismo mecanismo compelería a redefinir
el número pi, por más que este se nos haya presentado a lo largo de la historia como una
cantidad matemática «pura» e inmune al experimento.
«Pi puede también definirse como una cantidad física medible, ya que no es más que la
longitud de una circunferencia expresada en ciertas unidades naturales, que son las que
proporciona el diámetro del círculo», explica Werner Rosenkohl, de la Universidad de
Rochester y firmante del nuevo trabajo.
En su experimento, los autores llevaron a la
práctica esta idea con el átomo de hidrógeno, un sistema físico dotado de una simetría
esférica perfecta y adaptado por tanto a los requisitos del problema.
«Al igual que la
incertidumbre cuántica nos fuerza a cambiar el valor de algunas cantidades en función de
las condiciones experimentales, lo mismo sucede con el número pi», continúa Rosenkohl.
«Conocer su valor con una precisión de infinitas cifras decimales no es más que una
ilusión derivada de nuestra arraigada, pero falsa, intuición clásica.»
Así pues, ¿cuánto vale ahora pi? ¿Obligará su valor re-normalizado a reescribir los libros de
texto? «El valor de pi con verdadero sentido físico dependerá del tipo concreto de
experimento que estemos realizando», subraya Rosenkohl.
«Si la carga del electrón
depende de la energía a la que la midamos, el valor de pi cambiará en función de la
complejidad del cálculo.» Esas modificaciones dejarán fuera a la inmensa mayoría de los
cálculos habituales, aclara el investigador, si bien en problemas que atañan a la geometría
cuántica del espaciotiempo pi solo podrá tomar valores enteros, siendo 3 el más probable.
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