Las fluctuaciones cuánticas son un fenómeno físico que ocurre en las pequeñas escalas de observación, a nivel atómico, y más precisamente en el espacio vacío.

Contenido 1 El vacío 2 Indeterminación 3 Creación y aniquilación 4 ¿La creación como fluctuación cuántica? 5 Bibliografía 6 Véase también

El vacío

Cada partícula elemental está presente en el mar violentamente fluctuante de partículas reales denominado vacío. En este mar hay electrones, positrones, fotones, quarks, neutrinos y muchos más. La energía del vacío es la suma total de las energías de todas estas partículas reales, donde cada tipo de partícula hace su aportación. Algunas partículas reales se están moviendo lentamente y tienen poca energía, mientras que otras se mueven más rápidamente y tienen una energía mayor.

Según los principios de la mecánica cuántica, todo lo que puede fluctuar, fluctúa. Si el espacio es deformable, incluso él tiene “fluctuaciones cuánticas”. Si pudiéramos mirar a través de un microscopio muy potente, veríamos el espacio fluctuando, agitándose y resplandeciendo, retorciéndose en nudos y formando agujeros de donut. Sería como un conjunto de tela o papel. El conjunto parece plano y suave, pero si se le mira a nivel microscópico, la superficie está llena de pozos, baches, fibras y agujeros. El espacio es así pero peor. No sólo aparece lleno de textura sino de textura que fluctúa con increíble rapidez.

Conviene recordar aquí que, contrariamente al «vacío» de la física, la «nada» de la metafísica se considera como el verdadero vacío. Es decir, no implica ni el tiempo, ni el espacio, ni sobre todo el reino previo de las leyes de la física. La nada es nada… [aun que los resultados varian]

Indeterminación

Recordemos lo que son esas famosas fluctuaciones cuánticas de las que aquí se trata. Aparecen en el marco de la física atómica tal como fue formulada, en particular por Werner Heisenberg entre 1929 y 1930. Se observa entonces que la teoría cuántica impone límites a la definición de ciertas propiedades de la materia. En especial, en el caso de un sistema inestable, es decir, no existente más que durante cierto tiempo (un átomo radiactivo como el uranio, por ejemplo) enuncia la imposibilidad de definir (y, en consecuencia, determinar) con una precisión extremadamente grande a la vez la energía de ese sistema y la duración de su existencia. Cualquier mejora de la precisión de uno de esos dos parámetros se hará en detrimento de la posibilidad de determinar exactamente el otro parámetro.

Añadamos enseguida que esta curiosa propiedad, llamada «indeterminación cuántica», no es un artefacto que uno podría quitarse de encima fácilmente. Está imbricada en la textura misma de la teoría. Negarla equivaldría a negar la teoría en bloque. Vista la extraordinaria eficacia de esta teoría, eso sería lamentable.

En física se denomina “vacío” a un volumen de espacio en el que no se ha puesto ninguna materia, ninguna energía. La física cuántica enuncia entonces una afirmación bastante asombrosa: semejante volumen no puede permanecer vacío, durante un periodo finito, sin violar la relación de indeterminación. De lo contrario, podríamos determinar con exactitud a la vez la cantidad de energía del sistema físico que representa ese volumen, en el caso una cantidad nula, y la duración de existencia de ese sistema.

Creación y aniquilación

Se observa, en efecto, que se «crean» entonces, espontáneamente, energías denominadas «energías del vacío».

Esas energías se manifiestan generalmente por la aparición de pares de partículas, por ejemplo, de electrones y de positrones. La energía implicada en la aparición de uno de esos pares es de un millón de electronvoltios. Después de un tiempo muy breve, ese par «se aniquila» y el sistema recupera su estado inicial. El fenómeno, denominado «fluctuación cuántica», se reproduce así numerosas veces. Se dice que el vacío «ronronea». Este ronroneo afecta en particular a la energía de los átomos que podrían sumergirse ahí (efecto Lamb). Las observaciones de laboratorio confirman con gran precisión la realidad de estos fenómenos.

La creación de nuevas partículas no está limitada a los pares de electrones y positrones. Pueden también crearse y aniquilarse pares de partículas mucho más masivas. Las relaciones de indeterminación implican que cuanto más masivas son las partículas, más breve es la duración de la existencia del par. El límite está dado por la masa de Planck (alrededor de 20 microgramos).

¿La creación como fluctuación cuántica?

Este fenómeno asombroso sugiere naturalmente la idea de que el universo entero podría haber nacido de una fluctuación cuántica. En el marco de la cosmología cuántica, esta idea toma la forma de un modelo de universo que incorpora todas las propiedades de la materia.

Alguna vez se ha expuesto la idea según la cual nuestro universo podría haber nacido de una «fluctuación cuántica» que provocó o acompañó a un «desgarramiento del espacio-tiempo», y cuya manifestación sería todo cuanto nosotros observamos: galaxias, estrellas, planetas, átomos, moléculas y también organismos vivos, plantas, animales, y entre ellos, desde luego, nosotros mismos con nuestro cerebro interrogador. Nada más tentador entonces que identificar esta fluctuación con el paso de la «nada» al ser, y pretender haber encontrado una explicación a la célebre pregunta de Leibniz sobre por qué hay «algo» más bien que «nada».

El mismo tipo de consideración se aplica a los modelos de universos-hijos sobre los que se ha hablado en estos últimos años. Inspirados por las propiedades de los agujeros negros, se utilizan las propiedades de los campos de gravedades muy intensos para engendrar universos nuevos, completamente desconectados del nuestro, pero siempre en un contexto en donde la física generadora preexiste a todos esos recién nacidos.

Bibliografía

“Malicorne” de Hubert Reeves – Editorial Emecé SA – ISBN 84-7888-076-3

“El paisaje cósmico” de Leonard Susskind – Crítica S.L. – ISBN 978-84-8432-900-8

Véase también

• Principio de indeterminación
• Relación de indeterminación de Heisenberg
• Efecto Lamb