Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Claroscuros de la luz
Resumen de la conferencia por:

Alberto Galindo Tixaire
Catedrático de Física Matemática, Universidad de Zaragoza, 1963-1967. Catedrático de Física Teórica, Universidad Complutense, desde 1967. Fundador y primer Director del Grupo Interuniversitario de Física Teórica. Miembro del primer Scientific Council del Erwin Schrödinger International Institute of Mathematical Physics, Viena. Medalla de Física de la Real Sociedad Española de Física y Química, 1970. Premio Nacional de Investigación en Física, 1977. Premio Nacional de Investigación "Ramón y Cajal", 1985. Premio Aragón 1991 a la Investigación Científico-Técnica. Académico Electo de la Academia de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales de Zaragoza. Miembro de la Academia Europaea. Académico de Número de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
 
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resumen

De todos los agentes físicos, es sin duda la luz el que más ha contribuido a enseñarnos el gran universo y a desvelarnos los misterios de las pequeñas cosas. Pero pocas veces nos detenemos a reflexionar sobre qué es la luz.

Para los egipcios la luz era la actividad de la visión del dios Ra. Los pensadores griegos (Pitágoras, Euclides) hablaban de la luz como de efluvios o rayos táctiles que emanaban de los ojos hasta llegar a los objetos y tocarlos. El eminente físico persa ibn al-Haytam (siglos X-XI), inventor de la cámara oscura, se alzó contra esta idea en su magna obra Kitab al-Manazir, defendiendo con argumentos claros que la luz era algo que, originado en el Sol, chocaba con los objetos y venía luego a nosotros.

Gassendi y Newton defendieron una imagen corpuscular de la luz. A la vez, Huygens y Euler sostuvieron que la luz era un fenómeno ondulatorio, algo que los experimentos de interferencia de Young en 1801 (luz más luz puede producir oscuridad) apoyarían con claridad. Remataría Maxwell, en 1864, la comprensión clásica de la luz al proponerla como perturbación electromagnética, sometida a las leyes del electromagnetismo que él mismo completaría. A este vaivén conceptual entre partículas y ondas se unió Einstein al empezar el siglo XX y defender, como una hipótesis revolucionaria, la naturaleza corpuscular de la energía luminosa para explicar de ese modo el efecto fotoeléctrico. El advenimiento de la física cuántica abrió los brazos a una interpretación dualista de la luz y de la materia, en la que conviven en complementariedad las imágenes ondulatoria y corpuscular.

Pero aún debía pasar medio siglo más para probar, sin lugar a duda, la naturaleza cuántica e indivisible del lichtquantum de Einstein (hoy conocido como fotón): 1/ El vacío de luz es un estado dinámico que influye en los niveles atómicos (efecto Lamb). 2/ Un solo fotón de luz puede interferir consigo mismo, pero en su detección se muestra siempre como una partícula. Aunque es una partícula un tanto especial, pues no es excluyente como las partículas materiales (podemos amontonar en el mismo estado tantos fotones como queramos), ni se puede localizar como aquellas. Einstein, al final de su vida, seguía sin entender, a diferencia, decía él, de cualquier sabihondo, qué es la luz.

Por si esto fuera poco, la luz, mensajero prototipo de pies alados, puede avanzar también como un caracol, e incluso detenerse, o puede tener velocidades negativas (con vector de onda opuesto al de su flujo de energía) en los llamados metamateriales o materiales zurdos, con los que las lentes convexas pasan a cóncavas y viceversa, y con los que en principio pueden conseguirse lentes perfectas que desafían el límite de difracción.

Si la luz fue el primer objeto de atención por los filósofos griegos, hoy día la óptica cuántica está en el centro mismo de la física. De entre los diez experimentos más hermosos de la física de todos los tiempos, en los lugares 4 y 5 se sitúan dos de óptica (la descomposición de la luz blanca en los colores del espectro, y el experimento de Young de la doble rendija), ocupando el primer lugar el experimento de la doble rendija con electrones popularizado por Feynman.

De tan fascinante historia de la luz clásica y de la luz cuántica tratará esta conferencia.