La ciencia, tal como se la define actualmente, propone un conocimiento crítico e intenta describir la realidad y explicarla mediante leyes que son proposiciones universales que establecen bajo qué condiciones se producirán ciertos hechos, permitiendo así la predicción de los fenómenos, a condición de estar despojados de sentimientos, sensaciones y emociones. La física, por un lado, nos acerca al conocimiento de los elementos materiales que constituyen la Naturaleza próxima, y por otro, intenta investigar el origen del Universo y su evolución mediante modelos analíticos teóricos, y todo ello, recurriendo a la abstracta razón de la útil herramienta de las matemáticas.
Los físicos se valen de la investigación en su vertiente fundamental o aplicada, dependiendo de si son teóricos o experimentadores. En cualquier caso, el objetivo último, tal vez utópico, es el de construir un modelo capaz de resolver todas y cada una de las cuestiones que se pueden plantear desde la relatividad general y la física cuántica, unificándolas en una sola teoría.
En este momento, sin embargo, no parece posible un modelo físico-teórico que contenga a la vez, las fuerzas que interrelacionan la materia con la energía (electromagnetismo, gravedad, fuerza débil o de Fermi y fuerza nuclear) y las ondas y partículas elementales cuánticas.
La física cuántica establece que las partículas elementales, constituyentes del átomo, no son elementos esencialmente reales dada su imprecisión existencial. Se pueden comportar como partículas en un momento dado y como ondas en el siguiente o en el anterior. Existen en un espacio y un tiempo que no reconoce el presente, saltan del pasado al futuro, y a la inversa. El presente material sólo es reconocido como una necesidad y una arbitrariedad de la observación humana.
No obstante, contradictoriamente, las partículas elementales y las ondas exigen su derecho de ser el fundamento de la materia. Paradigma complejo y de difícil solución. La curiosidad estriba en que tanto la física relativista como la cuántica resuelven problemas siempre que no sea simultáneamente.
Esta disyuntiva generó el Principio de Incertidumbre propuesto por Heisenberg, que expresa el que no hay ningún elemento que exista en un lugar y en un tiempo determinados. Por tanto, la velocidad y situación de una partícula elemental solamente se puede fijar en un instante dado (por el diagrama de Friedmann), pero nunca se sabrá que sucederá en el instante siguiente, y tampoco si actuará como tal partícula o como función de onda.
La física clásica la erigió Newton como respuesta al sentido común. La materia se puede evaluar, se precisa su posición y su comportamiento, se prevén los movimientos y velocidades, sus energías y sus resultados. Las ondas eran elementos de segundo orden en comparación con las partículas que por sí solas eran suficientes para conformar la materia.
La física clásica no intuyó con la perspicacia necesaria, las posibilidades de las ondas actuando como partículas, al no conocer estos elementos subatómicos, a la vez extremadamente cercanos y lejanos, pero vinculados estrechamente a la vida de los átomos. No fue más allá del horizonte molecular.
La física cuántica teoriza sobre la constitución íntima de la “materia real” fundamentándola en dos partículas elementales: fermiones y bosones. Los fermiones son las partículas que construyen la estructura de la materia, y se encuentran representados por los electrones, protones y neutrones. Son partículas que actúan con cierta independencia y autonomía.
Los bosones son los vectores que transportan la esencia y la fuerza de la Naturaleza, facilitando la conjunción del Universo. Son partículas independientes que siempre interactúan entre sí, a veces sincrónicamente, pero que en ciertas condiciones pierden su individualidad. Esta paradoja de la interdependencia e individualidad de estas partículas fue enunciada por Einstein, Podolski y Rosen. Los bosones están constituidos por los gluones, gravitones y fotones, siempre con tendencia unívoca a la reunión dispersa.
La interrelación dinámica entre fermiones y bosones, la fundamenta, especialmente, el fotón, que al no tener carga, es su propia antipartícula. Pares de electrones y positrones pueden ser creados espontáneamente por fotones, y este proceso se puede invertir como consecuencia de su propia aniquilación. La antipartícula del electrón es el positrón. La colisión de un fotón (γ) con un electrón (e-) genera un brusco cambio en la dirección de este. El e- absorbe al γ. Luego, lo emite cambiando de nuevo su dirección.
