“Por la creación de la mecánica cuántica, cuyo uso ha conducido, entre otras cosas, al descubrimiento de las formas alotrópicas del hidrógeno”. Esas fueron las palabras de la Academia Sueca en el año 1932 cuando entregaron el Nobel de Física a Werner Karl Heisenberg, un joven científico alemán que, apenas cumplidos los 31 años, acababa de revolucionar la historia de la física.

Y es que Heisenberg, efectivamente, desarrolló toda la teoría que sostiene las bases de la física cuántica, siendo el Principio de Incertidumbre el clímax de ella. Y es que, antes de sus investigaciones, la teoría cuántica del átomo tenía como base la mecánica clásica, a la que simplemente se le habían añadido un par de fórmulas cuánticas para sostener los nuevos desarrollos. Sin embargo, doctorado y con el apoyo de sus maestros Bohr y Sommerfield, Heisenberg desarrolló las matemáticas adecuadas para la nueva era cuántica que estaba llegando: solo con 24 años había creado la mecánica de matrices, la primera definición completa de la mecánica cuántica.

EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

Desde joven, Heisenberg siempre demostró una gran capacidad para los desarrollos matemáticos y la lógica, por lo que no sorprendió a nadie cuando se graduó con honores en Física en la Universidad de Múnich y comenzó un doctorado en matemática pura bajo con el físico Arnold Sommerfield como supervisor y Wolfgang Pauli como compañero de estudios. Sin embargo, ¿por qué no seguir enfocado en la física en vez de cambiarse a la rama matemática? Pues bien, en aquellos momentos, la física se consideraba esencialmente una disciplina experimental, por lo que la falta de habilidad de Heisenberg en los laboratorios lo hizo encaminarse hacia la física más matemática.

De Múnich, Heinsenberg pasó a primero a la Universidad de Gotinga, donde trabajaría bajo las órdenes de Max Born y, finalmente, al Instituto de Física Teórica de Copenhage, dirigido por Niels Bohr. Fue aquí donde Heinsenberg inventó la mecánica cuántica matricial. En su desarrollo, en vez de concentrarse en la evolución de los sistemas físicos de principio a fin, concentró los esfuerzos en conocer únicamente el estado inicial y el final. Esta forma de trabajar no era ni más ni menos que la que sugería la teoría de matrices en matemáticas, lo que dio nombre a la formulación.

Además, directamente de esa teoría, el joven Heisenberg desarrolló el famoso Principio de Incertidumbre como una especie de “guinda del pastel” de esa formulación. Esta idea afirma que no es posible conocer en todo momento la posición y el momento de una partícula y que, de hecho, cuanto más conocimiento tenías sobre una de esas variables, mayor era la incertidumbre sobre la otra. Esto fue un antes y después en la ciencia pues, al fin y al cabo, significaba que era imposible llevar a cabo mediciones perfectas ya que el observador, solo con su presencia, podía influir en la medida que se estaba realizando.

GRANDES INCÓGNITAS

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En el año 1929, con solo 28 años y toda una nueva teoría completamente desarrollada, se dio cuenta de que, gracias a la aplicación de esos nuevos conceptos y de sus conocimientos sobre atómica nuclear, era capaz de predecir que la molécula de hidrógeno podía existir en dos estados simultáneos: uno como ortohidrógeno y otro como parahidrógeno. Lo que diferenciaría a uno de otro sería el sentido de giro de los núcleos. Aunque parezca un hecho sin importancia, este descubrimiento sirvió para frenar la evaporación del hidrógeno líquido en los cohetes que usan combustible líquido, suponiendo un gran avance para el campo de la astronáutica.

LA TRAICIÓN A HITLER

En el año 1938, su gran reputación como físico llamó la atención del gobierno de Hitler, el cual se encontraba en pleno desarrollo de un proyecto que crease una bomba atómica alemana. Forzosamente, Heisenberg fue obligado a encabezar el proyecto, trabajando conjuntamente con Otto Hanh, el científico que descubrió la fisión junto a Lise Meitner.

Sin embargo, en septiembre de 1941, Heisenberg abandonó Alemania para visitar a su colega Niels Bohr en Copenhague. Allí, en un acto calificado de traición al gobierno nazi, Heisenberg habló sobre el proyecto de la bomba nuclear, dando detalles sobre como sería su construcción e, incluso, dibujando un reactor con datos reales. Y es que Heisenberg sabía que Bohr tenía contactos fuera de la Europa colonizada por los alemanes, por lo que trató de proponer un esfuerzo conjunto para que los científicos de ambos bandos – esto incluía a los que estaban trabajando en el Proyecto Manhattan- retrasaran la creación de la bomba hasta el final de la guerra.

Proyecto Manhattan

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Al final de la guerra en Europa y como parte de la Operación Epsilon, los científicos alemanes, entre los que se encontraba Heisenberg, fueron recluidos en una casa de campo por el ejército aliado en la que colocaran micrófonos para poder espiar todas sus conversaciones. El 6 de agosto de 1945, todos los reclusos escucharon un informe de radio acerca de la bomba atómica que acababa de detonar sobre la ciudad japonesa de Hiroshima.

Tan solo la noche siguiente, los micrófonos captaron como Heisenberg se dirigió a sus consternados compañeros para explicarles de manera informal cómo los estadounidenses habían conseguido desarrollar la bomba, detallando exactamente las cantidades de uranio-235 necesarias, además del diseño específico del artefacto. Este hecho evidencia que Heinseberg tenía a su disposición las herramientas para diseñar la bomba, quizás antes que los propios estadounidenses, pero que, por razones éticas o personales, no quiso colaborar a terminar el proyecto.