Localización (física)
El acto de localizar algo, de encontrar o definir la ubicación de algo, es una idea básica de la ciencia moderna. En física, para decir lo que significa "localizar" o "ubicación", debemos explicar con claridad cómo hacemos el trabajo de localizar algo.
Para las cosas de nuestro tamaño, generalmente utilizamos dos puntos iniciales que todo el mundo conoce, y luego medimos desde esos puntos hasta la cosa a la que queremos dar una ubicación. Podríamos empezar con la Roca de Plymouth y la Piedra de Blarney. Entonces podríamos decir: "El barco del capitán Smith está a 1400 millas de Plymouth Rock yendo hacia la Piedra de Blarney". O, en otro caso, podríamos decir: "El barco del capitán Jones se puede encontrar trazando una línea desde Plymouth Rock hasta la Piedra de Blarney, encontrando un punto a 700 millas a lo largo de esta línea desde Plymouth Rock, tomando un giro a la izquierda de 90° al llegar a este punto desde Plymouth Rock, y luego viajando 90 millas adicionales".
Si tenemos una buena forma de conocer las direcciones de la brújula, podemos decir algo como: "Ve tres millas al norte de esa gran roca blanca de allí y luego ve dos millas al este desde ese punto. Ahí es donde pongo el oro".
La localización de algo se hace normalmente viéndolo en algún lugar, oyéndolo en algún lugar, sintiéndolo en algún lugar, etc. A veces, sabemos dónde está algo mirando una fotografía, encontrándolo con un radar o haciendo un sonar.
Es mucho más difícil localizar un electrón, un fotón o cualquier otra cosa tan pequeña. Podemos construir una fuente de luz que sólo produzca un fotón cada vez. Podemos apuntar la fuente de luz a un trozo de película fotográfica, dejar que la fuente de luz produzca un fotón y luego revelar la película fotográfica. Si tuviéramos una película fotográfica muy sensible que pudiera ser oscurecida por un solo fotón, entonces encontraríamos una pequeña mota de plata donde el fotón terminara. Un átomo de plata es mucho más grande que un fotón, por lo que habría cierta confusión sobre dónde acabó el fotón, pero la gente probablemente estaría de acuerdo en que el fotón debe haber acabado en algún lugar dentro del blanco formado por el átomo de plata. Sin embargo, todo lo que podemos decir es que el fotón debe haber estado en ese punto cuando terminó su existencia. Cuando un fotón es absorbido por un electrón, le cede su energía y desaparece. Por lo tanto, cuando estuvo brevemente en un lugar determinado, perdió inmediatamente todo su movimiento.
Otra forma de localizar un fotón es hacerlo pasar por un pequeño lugar. Sabiendo cuándo la fuente de luz envía un fotón, y conociendo la velocidad de la luz, podemos saber cuándo debe estar pasando por un agujero en una placa colocada en el centro de su camino hacia la película. Poco a poco podemos acercarnos más y más a saber exactamente en qué punto de su recorrido se encuentra. Sin embargo, el camino que seguirá a partir de ahí se vuelve progresivamente salvaje. Esto se debe a que cuando un fotón atraviesa un agujero como ése, experimenta difracción.
Preguntas y respuestas
P: ¿Cuál es la idea básica de la ciencia moderna?
R: La idea básica de la ciencia moderna es el acto de localizar algo, o de encontrar y definir la ubicación de algo.
P: ¿Cómo localizamos generalmente las cosas de nuestro tamaño?
R: Generalmente utilizamos dos puntos iniciales que todo el mundo conoce y luego medimos desde esos puntos hasta la cosa a la que queremos dar una ubicación.
P: ¿Cómo podemos encontrar la ubicación de un barco?
R: Podríamos decir: "El barco del capitán Smith está a 1400 millas de Plymouth Rock en dirección a la Piedra Blarney". O, en otro caso, podríamos decir: "El barco del capitán Jones se puede encontrar trazando una línea desde Plymouth Rock hasta la Piedra Blarney, encontrando un punto a 700 millas a lo largo de esta línea desde Plymouth Rock, tomando un giro a la izquierda de 90° al llegar a este punto desde Plymouth Rock y recorriendo 90 millas adicionales". Si tenemos alguna buena forma de conocer las direcciones de la brújula, podemos decir algo como: "Vaya tres millas al norte de esa gran roca blanca de ahí y luego vaya dos millas al este desde ese punto. Ahí es donde he puesto el oro".
P: ¿Cómo se localizan objetos pequeños como electrones o fotones?
R: Es mucho más difícil localizar un electrón o un fotón que en el caso de objetos más grandes. Una forma de localizarlos sería construir una fuente de luz que sólo emitiera un fotón cada vez y apuntarla a una película fotográfica; si se utilizara una película fotográfica muy sensible que sólo pudiera oscurecerse con un fotón, entonces quedaría una diminuta mancha en la plata donde fuera a parar. Otra forma sería hacerlo pasar por un pequeño orificio; saber cuándo la fuente de luz envía un fotón y su velocidad nos permite saber cuándo debe atravesar dicho orificio en su camino hacia la película fotográfica.
P: ¿Qué ocurre cuando los fotones son absorbidos por electrones?
R: Cuando los fotones son absorbidos por electrones ceden su energía al electrón y desaparecen. Así que cuando se encuentran brevemente en un lugar definido pierden inmediatamente todo movimiento.
