La proclamació de 2025 com el Any Internacional de la Ciència i la Tecnologia Quàntica per part de l'Organització de les Nacions Unides (ONU) marca un moment crucial en la història de la humanitat. Esta commemoració celebra el centenari dels avanços inicials en la mecànica quàntica i subratlla la seua importància per al futur de la ciència, la tecnologia i la societat.

La revolució de la Física

La mecànica quàntica és una de les teories més revolucionàries de la física. El seu desenrotllament a principis del segle XX va transformar la nostra comprensió de l'univers en revelar un món microscòpic completament diferent del qual percebem amb els nostres sentits.

Este any especial no sols ret homenatge als gegants intel·lectuals que van donar forma a esta branca de la ciència, com Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger i Paul Dirac, sinó que també destaca l'impacte que la mecànica quàntica continua tenint en la nostra vida quotidiana.

L'inici de la mecànica quàntica es remunta a l'any 1900, quan Max Planck va proposar la idea dels “quants” per a explicar la radiació del cos negre. Este concepte va introduir la idea que l'energia no fluïx de manera contínua, sinó en xicotets paquets discrets anomenats “quants”.

Planck no sospitava que el seu descobriment obriria la porta a una nova era en la física, però les seues idees van establir les bases per al treball d'altres científics que revolucionarien la comprensió de la naturalesa.

El fonament d'Einstein

Un dels passos fonamentals en esta revolució va ser el treball d'Albert Einstein, qui en 1905 va utilitzar el concepte de “quants” per a explicar l'efecte fotoelèctric, la qual cosa li va valdre el Premi Nobel en 1921. Einstein va demostrar que la llum podia comportar-se tant com ona com partícula, desafiant les idees tradicionals sobre la naturalesa de la llum.

En les dècades següents, científics com Niels Bohr, Werner Heisenberg i Erwin Schrödinger van desenrotllar models i teories que explicaven el comportament dels àtoms i les partícules subatòmiques. Per exemple, Bohr va proposar un model de l'àtom que mostrava com els electrons ocupen nivells d'energia específics. Schrödinger, per part seua, va introduir la seua famosa equació d'ona, que descriu com evolucionen els sistemes quàntics en el temps.

Lluny de l'intuïtiu

Un aspecte fascinant d'esta disciplina és com desafia la nostra intuïció. Per exemple, el principi d'incertesa d'Heisenberg establix que no podem conéixer amb precisió tant la posició com el moment (massa per velocitat) d'una partícula al mateix temps. Este concepte posa en escac la noció de determinisme clàssic i ens obliga a acceptar que el món subatòmic és, en essència, probabilístic.

Un dels punts culminants del desenrotllament de la mecànica quàntica va ser el debat entre Einstein i Bohr sobre la naturalesa de la realitat. Einstein, profundament influït per la seua creença en un univers ordenat i determinista, va expressar la seua famosa frase: “Déu no juga als daus”. Ell argumentava que la mecànica quàntica estava incompleta i que havia d'existir una teoria més fonamental que explicara les aparents probabilitats del món quàntic.

D'altra banda, Bohr defenia que la mecànica quàntica no sols era correcta, sinó que també exigia un canvi en la nostra percepció de la realitat. Segons Bohr, les partícules subatòmiques no tenen propietats definides fins que són mesures, cosa que significa que l'acte d'observar influïx en el resultat. Este debat, descrit brillantment en el llibre Quàntum: Einstein, Bohr i el gran debat sobre la naturalesa de la realitat, de Manjit Kumar, continua sent una font d'inspiració per a científics i filòsofs per igual.

Més de 100 anys després

La mecànica quàntica continua sent una de les àrees més actives i emocionants de la investigació científica. Tecnologies com els làsers, els microprocessadors i els sistemes de telecomunicació moderns no serien possibles sense els principis quàntics. Però l'impacte d'esta disciplina no es deté ací. Actualment, estem entrant en una nova era coneguda com la segona revolució quàntica, que promet transformar camps com la computació, la criptografia i la medicina.

Per exemple, els ordinadors quàntics estan començant a resoldre problemes que serien impossibles d'abordar amb ordinadors clàssics. Estos dispositius aprofiten fenòmens com la superposició i l'entrellaçament quàntic per a realitzar càlculs molt més ràpids i eficients. De manera similar, la criptografia quàntica promet comunicacions ultraseguras en utilitzar les lleis de la física per a protegir la informació.

A més, la combinació de la mecànica quàntica amb les energies renovables podria exercir un paper clau en la lluita contra el canvi climàtic. La tecnologia quàntica pot optimitzar sistemes de generació d'energia, com les cèl·lules solars, i millorar l'eficiència de les xarxes elèctriques intel·ligents.

Per un futur millor

L'Any Internacional de la Ciència i la Tecnologia Quàntica no sols és una oportunitat per a reflexionar sobre els avanços científics del passat, sinó també per a inspirar a les generacions futures. És un recordatori de com la curiositat i l'enginy humà poden superar barreres aparentment insuperables i transformar la nostra comprensió de l'univers.

Esta fita també és una invitació a tots els països per a invertir en investigació i educació en ciència quàntica. La mecànica quàntica no sols és un tema d'interés acadèmic: té implicacions profundes per al desenrotllament econòmic, la seguretat i el benestar global.

En conclusió, la proclamació de 2025 com l'Any Internacional de la Ciència i la Tecnologia Quàntica ens convida a celebrar el geni de científics com Planck, Einstein, Bohr i molts altres, al mateix temps que mirem cap al futur amb esperança. La mecànica quàntica no sols ha canviat la nostra manera d'entendre el món, sinó que també té el potencial de modelar un demà més sostenible, segur i connectat.

José Daniel Sierra Murillo, Investigador, Divulgador i Professor en Física., Universitat de La Rioja

Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.