Física (plan 2002) 2024-2

Quinto Semestre, Introducción a la Física Cuántica

La Física Cuántica (FC) nació el 14 de diciembre de 1900 en Berlín cuando Max Planck introdujo los "cuantos", la constante h the Planck y la constante k de Boltzmann para deducir la ley de emisión de radiación del cuerpo negro en la última reunión del siglo 19 de la Sociedad Alemana de Física. A diferencia de la FC, no existe una fecha para el nacimiento de los diversos campos de la FC. El primero de dichos campos es la Mecánica Cuántica (MC), que empezó a través de múltiples gestaciones en grupos europeos liderados por Louis de Broglie en París, Werner Heisenberg, Max Born y Niels Bohr en Göttingen y Copenhagen, Paul Dirac en Cambridge, Inglaterra, y Erwin Schrödinger en Zurich. Cada uno de estos hilos fundadores sufrió modificaciones a lo largo del tiempo. Hoy se considera que la versión de la MC iniciada por Heisenberg, Born y Bohr, con la incorporación de aspectos centrales de Dirac y Schrödinger, está libre de defectos y es una de las bases ḿás importantes de la física, de las ciencias naturales y de la cultura occidental. Pero no toda la gente seria está ni ha estado de acuerdo con las predicciones cualitativas de la MC, ni con sus interpretaciones y justificaciones, y aún aquellos que piensan que no existen divergencias dentro de la MC tampoco están en un todo de acuerdo entre sí.

Entre los campos adicionales se encuentran la Química Cuántica, la Física Nuclear Cuántica, la Biología Cuántica, la Óptica Cuántica, la Teoría Cuántica de Campos, la Electrodinámica Cuántica, la Cromodinámica Cuántica, la Teoría de la Información Cuántica y la Teoría Cuántica de la Gravedad, más otras ramas que continuan intentando ganar un lugar en la gran familia de la cuántica. Con el tiempo, algunos de los principios fundamentales de estos nuevos campos se han ido asimilado a la FC, no siempre con la debida justificación, creando controversias adicionales a las ya existentes, que recoge pero no soluciona Stephen Weinberg en sus Lectures on Quantum Mechanics, 2da. Ed., 2015.

Nuestro curso no le escapará a ninguna controversia, por el contrario, las enfrentará desde un principio, intentando clarificarlas desde las perspectivas más amplias posibles. Hay quienes se enorgullecen en las extrañezas y paradojas de la MC. Veremos que todas ellas tienen su raíz en ambigüedades creadas por seres humanos y no por la naturaleza misma. El programa del curso será el oficial y el énfasis se depositará en los temas candentes de la descripción, la explicación del comportamiento de la materia y la luz, y sus correspondientes justificaciones en la medida de lo posible y con el conocimiento actual: lo que sirve para explicar no necesariamente sirve para justificar.

Habrán tareas semanales y 3 exámenes parciales que compondrán, respectivamente, las calificaciones T y E. La calificación final C=aT+bE donde a²+b²=1 con los valores de a y b elegidos de manera de maximizar C. Esto es, C=C1+C2+C3, correspondientes a cada par T1,E1, T2,E2, T3,E3 de manera de privilegiar tareas o exámenes, según convenga a maximizar el valor de C. Pero hay un detalle importante: se exigirán dos exámenes con calificaciones superiores o iguales a 6. Si necesitan hacer el examen final y la calificación es mayor o igual a 6, se usará C=max(T,E). Todos los exámenes serán individuales a "libros y apuntes" abiertos pero recomendamos encarecidamente no recibir ni proporcionar ayudas entre ustedes por varios motivos que discutiremos a lo largo del curso. En otras palabras, si ustedes son buenos para los exámenes, las tareas no cuentan. Y si son buenos para las tareas y no para los exámenes, para hacer valer las calificaciones de las tareas deberán obtener las calificaciones aprobatorias en los exámenes de la manera que acabamos de explicar. No habrá reposición de exámenes, ya que la flexibilidad subyacente no lo justifica. Mi actitud es que obtengan las calificaciones más altas que puedan justificarse, pero siempre tomando en cuenta que es mala práctica proporcionar motivaciones falsas a quienes no demuestren la preparación necesaria para enfrentar el duro futuro que les espera dentro de la física o en cualquier otro quehacer.

Para aquellos que aprovechan las clases (6 horas semanales) aún deben dedicar un mínimo de otras 6 horas para entender contenidos más completar tareas. Se acepta la presentación manuscrita de las tareas mientras se puedan entender sin mayores dificultades, esto es, todo lo que quede inentendible no será tomado en cuenta. Presten mucha atención a cómo escriben su nombre: hay algunos y unas pocas algunas que no lo consiguen hacer con claridad.

Las tareas deberán entregarse a más tardar a las 8 am de cada domingo para dar tiempo a que las calificaciones correspondientes estén disponibles al principio de cada semana.

Toda la bibliografía será proporcionada semanalmente mediante archivos pdf y se espera de cada una y cada uno de ustedes que formen sus propios directorios para ordenar dicha bibliografía. Cuando ya disponga de los correos de todos ustedes les haré el primer envío.

En las clases se exigirá estricta puntualidad: si llegan tarde, no dejen de pasar, pero entren con disimulo sin causar interrupciones. Se vale interrumpir cuando les estoy mirando de frente pero no cuando estoy escribiendo.

Por último: el uso de cubre-nasobucales KN-95 o superiores será ESTRICTAMENTE obligatorio mientras dure el estado de alarma recientemente señalado por las autoridades universitarias. La primera semana los ofreceré gratuitamente a quienes no lo traigan, pero a partir de la segunda semana me veré obligado a impedir la entrada de quienes no lo lleven bien puesto y de calidad KN-95 o superior.

Den lo mejor de si mism@s las primeras tres o cuatro semanas y de esa manera quedarán entusiasmad@s con la FC y la MC para siempre.