El fenómeno de la coherencia

Description

Índice
Introducción
1 Teoría clásica de la coherencia
2 Sobre las propiedades de coherencia de la radiación láser
3 Coherencia de la materia
4 Método de los estados coherentes
5 Aproximación de dos niveles. Modelo de Dicke
6 Efectos de coherencia en sistemas de dos niveles
7 Efectos de coherencia en sistemas de niveles múltiples
8 La coherencia como concepto físico general
9 Aspectos prácticos. Técnica fotónica
10 Aspectos prácticos. Información y control
11 La coherencia fuera de la física
12 La coherencia en la biología
13 La coherencia y los fenómenos sociales
14 La coherencia como concepto científico general
Epílogo
Índice de autores
Índice de materias
Introducción
El concepto de coherencia, el cual define la concordancia de la evolución de algunos procesos oscilatorios u ondulatorios en el tiempo, surgió en la teoría clásica de oscilaciones. Este concepto ha recorrido un camino asombroso, convirtiéndose en los últimos decenios en un concepto físico general y, en cierto sentido, científico general.

El inicio del siglo XX se destacó por la creación de la teoría de la relatividad y de la mecánica cuántica, dos descubrimientos de enorme valor que cambiaron radicalmente nuestras concepciones físicas del mundo que nos rodea. Como una síntesis de estas dos teorías surgió la mecánica cuántica relativista. Sobre su base cambiaron radicalmente las nociones fundamentales de la física atómica, fueron descubiertas la antimateria y la no-conservación de la paridad, adquirieron un nuevo contenido los conceptos de partícula y campo, se sentaron las bases de la teoría de las partículas elementales.

Otro paso de igual importancia en el desarrollo de la física fue la creación de la teoría de la gravitación (la teoría general de la relatividad), que condujo a la revisión de nuestras ideas sobre el espacio–tiempo, al rechazo de la identificación de la geometría real con la euclídea, y al establecimiento de la interrelación de las propiedades geométricas del espacio–tiempo con los fenómenos físicos. Con esto se creó el fundamento teórico para el desarrollo acelerado de la astrofísica. Todas estas grandes etapas en el camino de nuestros conocimientos son bien conocidas.

Al mismo tiempo, sobre las bases de la mecánica cuántica, la cual reunió en un todo único las propiedades corpusculares y ondulatorias de la materia, en los últimos cincuenta años se ha formado una nueva dirección fundamental, de carácter físico general: la teoría de los fenómenos coherentes cooperativos. Aunque el desarrollo de esta teoría ha tenido carácter evolutivo, actualmente ya se puede hablar de una nueva etapa cualitativa de nuestro conocimiento. La coherencia clásica, la generación de la radiación láser, el estado coherente de la materia, la superconductividad, la superfluidez, la superradiación, la superdispersión, todo esto puede ser unificado bajo el concepto de fenómenos coherentes. Aquí el prefijo “súper” no es casual; él indica que el correspondiente conjunto de fenómenos era considerado algo inesperado e inusual a la luz de las ideas aceptadas en ese entonces.

Todos estos fenómenos exteriormente heterogéneos poseen un rasgo común, que se puede denominar coherencia (cooperación, fasamiento, correlación) de la radiación o la materia. La coherencia es propia de los objetos de muchas partículas en los cuales éstas no existen aisladamente, es decir, por sí solas, sino que actúan conjuntamente como consecuencia de unas u otras causas, revelando propiedades no-inherentes a una partícula por separado.

La física del láser ha realizado y continúa realizando una contribución importante al desarrollo de las nuevas ideas sobre la coherencia en la teoría de la radiación. Aunque la formación de la teoría general de los fenómenos coherentes está aún lejos de ser definitiva, ya es claro que esta nueva etapa del conocimiento físico abre amplias posibilidades en la práctica. Es más, no estamos hablando de la resolución de ciertos problemas particulares, posiblemente muy importantes y de gran magnitud, sino de que la física de la coherencia conduce a la transformación de la técnica y la economía. Estamos hablando, además, de cambios radicales en los problemas del registro, almacenamiento y procesamiento de la información, en los problemas relacionados con el control de los procesos físicos.

En la actualidad, el concepto de coherencia es no sólo un concepto físico general, sale del marco de la física y resulta muy fructífero en otras ciencias concretas, en particular, en la biología.

El presente libro tiene como objetivo describir el nuevo contenido, surgido en los últimos decenios, de la teoría de la coherencia; intentar estudiar los fenómenos coherentes como un todo, bajo diferentes enfoques (científico, aplicado, metodológico); y también exponer algunos problemas aún no resueltos, con el fin de mostrar las interesantes perspectivas que surgen en este campo.