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Ves hacia abajo y ves un lápiz amarillo en tu mesa.
Tus ojos, y luego tu cerebro, están recopilando
todo tipo de información sobre el lápiz:
su tamaño,
color,
forma,
distancia
y más.
Pero, ¿cómo sucede esto exactamente?
Los antiguos griegos fueron los primeros
en pensar más o menos de manera científica
sobre lo que es la luz y cómo funciona la visión.
Algunos filósofos griegos,
incluyendo Platón y Pitágoras,
pensaban que la luz se originaba en nuestros ojos
y que la visión sucedía cuando pequeñitas sondas invisibles
eran enviadas para reunir información de objetos lejanos.
Tomó más de mil años
antes de que el científico árabe, Alhacén,
descubriera que la antigua teoría griega de la luz no podía estar correcta.
En la versión de Alhacén, tus ojos no envían
sondas invisibles, recopiladoras de datos,
ellas simplemente recogen la luz que cae en ellas.
La teoría del Alhacén considera un hecho
que los griegos no podían explicar con facilidad:
por qué algunas veces se oscurece.
La idea es que muy pocos objetos emiten su propia luz.
Los objetos especiales que emiten luz
como el sol
o un foco,
son fuentes de luz conocidas.
La mayoría de las cosas que vemos,
como ese lápiz en tu mesa,
están simplemente reflejando luz de una fuente
en vez de producir la propia.
Así que cuando ves tu lápiz,
la luz que golpea tu ojo en realidad se originó en el sol
y ha viajado millones de kilómetros a través del espacio vacío
antes de rebotar en el lápiz y hacia tu ojo,
lo cual es bastante genial cuando lo piensas.
Pero, ¿qué es exactamente eso que es emitido por el sol?
y ¿cómo lo vemos?
¿Es una partícula, como los átomos?,
¿o es una onda, como las que se forman en la superficie de un lago?
Los científicos de la era moderna tardarían un par de cientos de años
en resolver la respuesta a esta pregunta.
Isaac Newton fue uno de los primeros.
Newton creía que la luz estaba compuesta
de partículas pequeñas parecidas a átomos, a las que llamó corpúsculos.
A partir de este supuesto, fue capaz de explicar algunas propiedades de la luz.
Por ejemplo, la refracción
que es cómo un haz de luz parece torcerse
conforme pasa del aire al agua.
Pero, en ciencia, aun los genios algunas veces se equivocan.
En el siglo XIX, mucho tiempo después de la muerte de Newton,
científicos hicieron una serie de experimentos
que mostraron claramente que la luz no puede estar hecha
de pequeñas partículas parecidas a átomos.
Entre otras cosas, dos haces de luz que coinciden
no interactúan entre sí.
Si la luz estuviera hecha de pequeñas bolas sólidas
entonces uno podría esperar que algunas de las partículas del Haz A
pudieran chocar con algunas de las partículas del Haz B.
Si eso sucediera, las dos partículas involucradas en la colisión
rebotarían en direcciones aleatorias.
Pero, esto no sucede.
Los haces de luz pasan directamente a través del otro
como puedes corroborar por tí mismo
con dos apuntadores de láser y algo de polvo de gis.
Por otro lado, la luz forma patrones de interferencia.
Los patrones de interferencia son ondulaciones complejas que ocurren
cuando dos patrones de onda ocupan el mismo espacio.
Estos pueden verse cuando dos objetos
perturban la superficie de un lago en calma,
y también cuando dos fuentes de luz puntuales
se colocan cercanos entre sí.
Solo las ondas hacen patrones de interferencia,
las partículas no.
Y, además, entender que la luz actúa como una onda
lleva naturalmente a la explicación de lo que es el color
y por qué el lápiz se ve amarillo.
Así que queda claro, la luz es una onda, ¿cierto?
¡No tan rápido!
En el siglo XX, científicos idearon experimentos
que parecían mostrar que la luz actuaba como partícula.
Por ejemplo, cuando proyectas una luz sobre un metal,
la luz transfiere su energía a los átomos del metal
en paquetes discretos llamados cuantos.
Pero, tampoco podemos olvidarnos de propiedades como la interferencia.
Así que esos cuantos de luz no son para nada como
las pequeñas y rígidas esferas que Newton imaginó.
Este resultado, que la luz a veces se comporte como una partícula
y a veces se comporte como una onda,
llevó a una revolucionaria nueva teoría de la física llamada
mecánica cuántica.
Así que después de todo eso, regresemos a la pregunta,
¿qué es la luz?
Bueno, la luz en realidad no es como nada
con lo que estemos acostumbrados a lidiar de manera cotidiana en nuestras vidas.
A veces se comporta como una partícula
y otras veces se comporta como una onda,
pero no es exactamente ninguna.