Si no sabe algunos conceptos básicos sobre la mecánica cuántica, puede ser un poco difícil escribir una respuesta en el equilibrio correcto entre precisión y comprensión, pero intentemos.
Uno de los pilares de la mecánica cuántica es que el mundo tiene cierta incertidumbre inherente de todo lo que hace. Una vez pensamos que las leyes de la física eran deterministas, es decir, si tenemos alguna pregunta, nos darán una respuesta definitiva e invariable. Resulta que este no es el caso. Si hacemos la misma pregunta a la naturaleza una y otra vez en exactamente los mismos términos, la naturaleza no siempre nos devuelve exactamente la misma respuesta.
Pero la naturaleza tampoco es caótica. Resulta que las leyes pueden predecir con absoluta precisión la respuesta que obtendremos, pero solo de forma probabilística.
Si realizamos un experimento muy preciso 5000 veces, la ley puede predecir con gran precisión el rango de resultados que obtendremos. La mayoría de ellos se agruparán en un solo valor estable, pero de vez en cuando el resultado se desviará un poco de ese valor, y más raramente se desviará más, y muy raramente se desviará mucho.
Todas estas desviaciones del valor principal, la teoría predecirá con mucha precisión con qué frecuencia van a suceder y qué tan grandes serán.
Pero nunca nos permitirá saber cuál será el resultado preciso de un solo experimento. Existe una incertidumbre inevitable sobre lo que hará la naturaleza en un conjunto de condiciones precisamente dadas, la naturaleza tiene muchas opciones (infinitas) y solo podemos predecir cuál es la que tiene más probabilidades de elegir. Lo más probable es que ella haga X, pero existe la posibilidad de que lo haga S o lo hará Z.
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Lo más probable es que un determinado conjunto de condiciones dé como resultado, por ejemplo, que un electrón se encuentre en un lugar y tiempo determinados, pero en ocasiones puede hacer que el electrón no esté allí, sino en otro lugar, o que no esté en ningún lugar.
Un siguiente punto importante es que esta incertidumbre se vuelve más relevante cuanto más pequeños nos hacemos. Un libro está formado por miles de millones de átomos, que en sí consisten en muchas “partículas” constituyentes más pequeñas. Hay incertidumbre en todos ellos, pero colectivamente forman un objeto muy estable. Un electrón en uno de esos átomos puede “decidir no aparecer en su lugar normal”, pero el libro no se verá afectado por eso en su totalidad. Sólo muy pocas de las partículas del libro pueden “tomarse la libertad de decidir no estar donde y cuándo se esperan”, por lo que el libro como objeto no se ve afectado.
Pero a medida que nos reducimos, esta “libertad de las partículas para decidir si estarán donde y cuándo esperamos que estén” se vuelve más relevante. En un cubo de espacio muy pequeño, si preguntamos: “qué hay en este pequeño volumen”, hay una diferencia significativa entre decir “no hay nada” y “hay un electrón”.
Ahora, digamos que tomamos lo que creemos que es un pequeño volumen de espacio completamente vacío y hacemos la pregunta a la naturaleza: ¿Qué hay aquí?
Normalmente esperamos que la respuesta sea: “nada”.
Pero sabemos que hay incertidumbre en esa “nada”. Si la respuesta fuera siempre “nada”, no sería en absoluto incierto. Debe haber (y seguramente habrá) algunas ocasiones donde la respuesta será “algo”.
Entonces le pedimos a la naturaleza que nos diga qué hay en un espacio vacío y algunas veces, de manera impredecible, ella responderá que hay “algo”. Ese “algo” puede ser lo que sea, un quark, un fotón, un electrón … Puede ser una partícula que “se esperaba que estuviera en otro lugar, pero que aparecía en la pequeña región particular del espacio-tiempo que estábamos investigando”, o puede ser una par cuántico, es decir, un par de partículas más su antipartícula cuya energía total combinada es cero, pero se manifiesta como un par de partículas + antipartículas. Normalmente, un par así se aniquilará inmediatamente porque la materia y la antimateria se aniquilan.
Entonces, en resumen, después de una larga respuesta, lo que creemos que es un espacio de vacío, de vez en cuando no estará vacío. Esto es lo que es una fluctuación cuántica.
Algunas personas describen una fluctuación cuántica también como pequeñas fluctuaciones en un campo que no alcanzan la energía suficiente como para convertirse en partículas reales, pero que si son impulsadas por alguna otra fuente de energía pueden convertirse en partículas observables reales, pero hay cierto debate en esta interpretación.