El Misterio Cuántico del Aire ||量子|| Das Quantenmysterium der Luft The Quantum Mystery of Air Le mystère quantique de l'air 空気の量子の謎 Het kwantummysterie van lucht O mistério quântico do ar Luftens kvantmysterium

En el primer año del siglo XX, Lord Kelvin dió una charla que los físicos recordamos ||||||||Kelvin||||||| ||||||20||ケルビン|||||||思い出す In the first year of the 20th century, Lord Kelvin gave a talk that we physicists remember

especialmente (os la dejo abajo en la descripción). especially||||||| especially (I leave it below in the description).

Dijo que en la claridad y belleza del cielo de la física clásica, había dos nubes oscuras; ||||||||||||||||暗い He said that in the clarity and beauty of the sky of classical physics, there were two dark clouds;

dos problemas que la manera ortodoxa de entender el mundo no había conseguido resolver. two problems that the orthodox way of understanding the world had failed to resolve.

Por supuesto, Lord Kelvin no sabía esto, pero detrás de sus dos nubes, estaban las ||||||||||||clouds|| Of course, Lord Kelvin didn't know this, but behind his two clouds, were the

dos grandes revoluciones que sacudieron la física. ||revolutions||shook|| ||革命||揺るがした|| two great revolutions that shook physics.

La primera nube era sobre el hipotético fluido por el cuál la luz se pensaba que se propagaba: |||||||fluid||||||||||propagated ||||||仮想の|||||||||||伝わる The first cloud was about the hypothetical fluid through which light was thought to propagate:

el éter. |ether |エーテル the ether.

Si era real, ¿por qué no conseguíamos detectarlo? ||||||we were getting|detect it ||||||detect it|それを検出する If it was real, why couldn't we detect it?

Esta pregunta fue resuelta unos años después por Einstein, pero hoy la que nos interesa |||resolved||||||||||| |||解決された||||||||||| This question was solved a few years later by Einstein, but today the one that interests us is

es la otra nube. is the other cloud.

Se suele decir que ésta era el problema de la Radiación del Cuerpo Negro, pero lo cierto ||||||||||Radiation|||||| It is often said that this was the problem of Black Body Radiation, but it is true

es que la incógnita que dijo Lord Kelvin era un rompecabezas más antiguo: que los |||unknown factor|||||||puzzle|||| ||||||||||パズル|||| is that the unknown that Lord Kelvin said was an older puzzle: that the

físicos no sabían cómo se calentaba el aire que respiramos. |||||was heating||||we breathe |||||温められる||||呼吸する Physicists did not know how the air we breathe is heated.

Os cuento: antes de que la existencia de los átomos fuera un hecho impepinable, lo cierto |||||||||||||unquestionable|| |||||||||||||疑いの余地|| I tell you: before the existence of atoms was an inescapable fact, the truth

es que muchos científicos se dieron cuenta que pensar que los gases estaban formados |||||||||||||formed |||||||||||||構成されている is that many scientists realized that thinking that the gases were formed by

por partículas individuales, las moléculas, daba unos resultados fantásticos. ||||molecules|||| ||個々の||分子|||| by individual particles, the molecules, gave fantastic results.

Una de las predicciones de esta Teoría Molecular era el calor específico de un gas noble; |||||||Molecular||||||||noble |||||||分子の||||||||貴ガス One of the predictions of this Molecular Theory was the specific heat of a noble gas;

la cantidad de energía que había que darle para cambiar su temperatura. the amount of energy that had to be given to change its temperature.

Lo calculaban así: primero, suponían que las moléculas del gas noble eran simplemente |they calculated|||they supposed|||||||| |彼らは計算|||仮定していた|||||||| They calculated it like this: first, they assumed that the noble gas molecules were simply

bolitas, y que estas bolitas solo podían moverse de tres maneras (arriba, abajo; izquierda, little balls||||||||||||| 小さな球||||||||||||| balls, and that these balls could only move in three ways (up, down; left,

derecha; adelante, atrás). right; forward, backward).

Nada de giros y nada de deformaciones. ||twists||||deformations ||||||変形 No twisting and no deformation.

Pensando en el gas noble como una fiesta de golpes entre partículas moviéndose solo ||||noble||||||||moving| Thinking of the noble gas as a party of beats between particles moving alone.

de estas tres maneras, los físicos pueden calcular el calor específico de este sistema… |||||||計算する|||||| In these three ways, physicists can calculate the specific heat of this system...

Y el resultado, comparado con los datos experimentales, era muy bueno. |||||||experimental||| |||||||実験データ||| And the result, compared to the experimental data, was very good.

Los científicos, confiados, pasaron al siguiente nivel de dificultad: los gases que forman ||confident||||||||gases|| ||自信を持って|||||||||| The scientists confidently moved on to the next level of difficulty: the gases that form

el aire, sustancias como el nitrógeno o el oxígeno. air, substances such as nitrogen or oxygen.

En este caso, se pensó en estos gases como moléculas diatómicas, dos átomos iguales ||||||||||diatomic||| ||||||||||二原子の||| In this case, these gases were thought of as diatomic molecules, two equal atoms.

enlazados. linked リンクされた linked.

Por argumentos químicos, se sabía que el tamaño de estas moléculas no variaba, por ||||||||||||varied| |化学的な議|||||||||||変わらなかった| From chemical arguments, it was known that the size of these molecules did not vary, by

lo que el enlace entre átomos debía realizar una fuerza restauradora; si los átomos se ||||||||||restorative|||| ||||||||||復元力|||| the bond between atoms was to perform a restoring force; if the atoms were to be

separaban o se alejaban mucho, los empujaría de nuevo a su sitio. ||||||would push||||| separated||||||would push||||| separated or moved too far apart, he would push them back into place.

Eso es básicamente un muelle. ||||dock ||||バネ That's basically a spring.

Así que nos enfrentamos a una colección de pares de muelles dándose porrazos. |||we face|||||||springs|bumping into each other|bumps |||直面する|||||||バネ|互いに|衝突 So we are faced with a collection of pairs of springs beating each other.

Sin embargo sus maneras de moverse son más difíciles de tratar, pues esta molécula ||||||are|||||||molecule However, its ways of moving are more difficult to treat, because this molecule

no solo puede trasladarse en las tres dimensiones, también puede rotar sobre dos ejes y vibrar. |||to move||||||||||axes||vibrate |||移動する|||||||回転する|||軸||振動する can not only move in three dimensions, it can also rotate on two axes and vibrate.

Pero el cálculo del calor específico se puede hacer… El gran problema es que el But the calculation of the specific heat can be done... The big problem is that the

resultado es erróneo, esta vez no coincide con los datos experimentales. ||erroneous|||||||| ||誤りの||||一致する|||| result is wrong, this time it does not agree with the experimental data.

Y lo peor es que los físicos no sabían decir que estaba mal; intentaron de todo: probaron ||||||||||||||||試した And the worst thing is that the physicists could not say that it was wrong; they tried everything: they tried

cambiando el muellecito por otra cosa, pero el resultado fue a peor. ||little spring||||||||| ||小さなバネ||||||||| changing the dock for something else, but the result was worse.

Pensaron que, tal vez, se les había escapado alguna manera de moverse de la molécula, They thought that perhaps some way of moving from the molecule had escaped them,

como movimientos desconocidos de los átomos, pero el resultado empeoraba al aumentar las |||||||||was getting worse||| |運動|未知の|||||||悪化した||| as unknown motions of atoms, but the result worsened with increasing

maneras de moverse. ways to move.

Lo que los experimentos parecían indicar, es que, para que el resultado diera bien, ||||||||||||gave| |||||示す|||||||| What the experiments seemed to indicate was that, in order to get the result right,

no había que añadir sino quitar maneras de moverse, cosa que era impensable, pues ||||||||||||unthinkable| it was not necessary to add but to subtract ways of moving, something that was unthinkable, since

dentro del gas no hay absolutamente nada que impida a las moléculas trasladarse, rotar ||||||||prevent|||molecules|| ||||||||妨げる||||| within the gas, there is absolutely nothing to prevent the molecules from moving, rotating and

o vibrar. |to vibrate or vibrate.

Por otro lado, la gente pensó que podía ocurrir que las rotaciones y las vibraciones |||||||||||rotations|||vibrations |||||||||||回転||| On the other hand, people thought that it could happen that the rotations and vibrations

no se llevaran tanta energía como las traslaciones, lo que mejoraría el resultado. ||they will take||||||||would improve|| ||持たない||||||||改善する|| would not take as much energy as the translations, which would improve the result.

Sin embargo esto iba en contra de uno de los resultados más importantes de la física However, this was contrary to one of the most important results of physics.

estadística: el Teorema de Equipartición de la Energía, que te dice que, dentro del ||||Equipartition||||||||| ||||エネルギーの||||||||| The Energy Equipartition Theorem, which tells you that, inside the

festival de golpes, todas las maneras de moverse reciben la misma energía en promedio. ||||||||receive||||| ||||||||受ける||||| In the case of the shock festival, all the ways of moving receive the same energy on average.

Podrías llevarle la contraria al teorema, pero entonces le estarías llevando la contraria |to take him||||||||||| |反対する||||||||いるだろう||| You could contradict the theorem, but then you would be contradicting it.

a su fundamento: que las moléculas se mueven de la misma manera que lo hacen los coches, |||||||move||||||||| ||基盤|||||||||||||| to its foundation: that molecules move in the same way that cars do,

los planetas y los patitos…una locura que nadie sabía cómo sostener. ||||ducklings|||||||to hold |||||||||||支える the planets and the ducklings…a madness that no one knew how to sustain.

Este problema del cálculo del calor específico de los gases era uno de los grandes malestares |||||||||||||||discomforts |||||||||||||||不快感 This problem of the calculation of the specific heat of gases was one of the major problems

de la física del siglo XIX, porque no era una cuestión de no tener bastante precisión of 19th century physics, because it was not a question of not having enough precision

para medir algo o no saber bastantes detalles para afinar una cuenta; era un misterio que |||||||||to fine-tune|||||| |||||||||調整する|||||| to measure something or not know enough details to fine-tune an account; it was a mystery that

atacaba a los cimientos de las leyes clásicas. was attacking|||foundations|||| 攻撃していた|||基盤||||古典的な attacked the foundations of the classical laws.

Aun así, la historia nos muestra que algunos físicos se quedaron muy cerca de la solución: Even so, history shows us that some physicists came very close to the solution:

el Sr. |Mr Mr.

Jeans comentó sobre el problema que lo que parece que los experimentos nos están diciendo ジーンズ|||||||||||||| Jeans commented on the problem that what the experiments seem to be telling us

es que, a medida que se reduce la temperatura del gas, algunos movimientos parecen “congelarse”. ||||||||||||||freeze ||||||||||||||凍る is that, as the temperature of the gas is reduced, some movements appear to "freeze".

Os lo digo yo: Jeans rozó el cielo. You all||||Jeans|touched|| |||||触れた|| I tell you: Jeans touched the sky.

Hubo que esperar hasta que el Sr. We had to wait until Mr.

Planck, a través de un problema distinto, se encontrara con algo muy potente: que, a ||||||||will find|||||| プランク||||||||出会う|||||| Planck, through a different problem, was to encounter something very powerful: that, at

veces, los sistemas no tienen un rango continuo de energías para elegir, sino que el rango ||||||range||||||||| Sometimes systems do not have a continuous range of energies to choose from, but rather the range

es discreto. |discreet |控えめな is discreet.

Solo están permitidos unos valores muy concretos. ||allowed|||| ||許可されている|||| Only very specific values are allowed.

Es como si estos sistemas fueran personajes de videojuego: puedes tenerlo en el nivel ||||||||video game||||| It's as if these systems were video game characters: you can have it at level

3 o en el nivel 4, pero no en el nivel 3.5, eso no existe. 3 or at level 4, but not at level 3.5, that does not exist.

La rotación y vibración de una molécula se comporta así. |rotation|||||||| |回転||振動|||||| The rotation and vibration of a molecule behaves like this.

Es como si solo estuvieran permitidas ciertas velocidades de giro y ciertas frecuencias ||||were|allowed||||||| |||||許可されている||||||| It is as if only certain rotational speeds and frequencies were allowed.

de oscilación, e intentar girar o vibrar de una manera intermedia estuviera prohibido. |oscillation||||||||||| of oscillation, and attempting to rotate or vibrate in an intermediate manner would be prohibited.

De hecho, si, por ejemplo, le das a la molécula la energía precisa para que gire en ese estado In fact, if, for example, you give the molecule the necessary energy to rotate in that state

intermedio, la molécula la rechaza. ||||rejects ||||rejects it intermediate, the molecule rejects it.

Solo la toma si hay suficiente energía para ascenderla al siguiente nivel de rotación, ||||||||to ascend it||||| ||||||||上昇させ||||| It only takes it if there is enough energy to ascend it to the next level of rotation,

rechazando la energía sobrante. rejecting|||surplus 拒否する|||余剰の rejecting excess energy.

Esto cambia radicalmente cómo se comporta el gas, pues ahora las rotaciones y vibraciones This radically changes how the gas behaves, since now the rotations and vibrations

pueden rechazar energía y dársela a las otras maneras de moverse, rompiendo con el |reject|||||||||||| |拒否する|||||||||||| can reject energy and give it to the other ways of moving, breaking with the

teorema de Equipartición. Equipartition theorem.

Esto es lo que resuelve el problema. ||||解決する|| This is what solves the problem.

Esta nueva manera de pensar en la energía, no de una manera contínua, sino a saltos, ||||||||||||continuous|||jumps ||||||||||||連続的に|||飛躍的に This new way of thinking about energy, not in a continuous way, but in leaps and bounds,

con niveles, con cuantos, empezó a explicar numerosos resultados experimentales que desconcertaban |||||||||experimental||were puzzling |||||||||||困惑させた with levels, with quanta, he began to explain numerous puzzling experimental results.

a los físicos. to physicists.

Estaba claro: en lo que concierne a las cosas pequeñas, una revolución estaba en camino… |||||||||||revolution||| It was clear: as far as the little things were concerned, a revolution was on its way....

Pero faltaban otros experimentos algo más siniestros para que la Mecánica Cuántica |were missing|||||sinister||||| ||||||不気味な||||| But other somewhat more sinister experiments were missing for Quantum Mechanics to

naciera… Pero de eso hablaremos en otro vídeo. was born||||||| 生まれた||||||| But we'll talk about that in another video.

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