¿Llegan realmente a tocarse dos objetos según la física?

En nuestra vida cotidiana, damos por sentado que cuando tocamos algo, como el teclado de una computadora o una taza de café, hay un contacto físico real. Sin embargo, en el fascinante mundo de la física, esta noción es mucho más compleja. La idea de que dos objetos lleguen a "tocarse" plenamente se desmorona cuando profundizamos en los principios fundamentales de la mecánica cuántica y las interacciones electromagnéticas.

¿De verdad llegamos a tocar algo? Vamos a desentrañar esta curiosa pregunta desde el punto de vista de la física.

¿Qué significa "tocar" en física?

En términos clásicos, "tocar" implica que dos superficies están en contacto directo, lo que implica la inexistencia de un espacio entre ellas. Pero a nivel atómico y subatómico, la historia es completamente distinta. Los átomos que componen cualquier objeto (y nuestro cuerpo) están formados, en su mayoría, por espacio vacío. En el núcleo atómico, donde se encuentran protones y neutrones, está concentrada la mayor parte de la masa, mientras que los electrones se mueven a grandes distancias alrededor del núcleo en una nube difusa.

La repulsión electromagnética: la verdadera "frontera"

Cuando acercamos dos objetos, como nuestras manos a una mesa, lo que en realidad ocurre es una interacción de fuerzas a nivel subatómico. Los átomos de ambos cuerpos están rodeados de electrones que, debido a su carga negativa, se repelen entre sí. Esta fuerza de repulsión electromagnética es la que sentimos cuando parece que estamos tocando algo, pero en realidad, esta fuerza está evitando que las superficies entren en un verdadero contacto.

Los electrones en la periferia de los átomos generan un "colchón" de repulsión que impide que los núcleos atómicos de un cuerpo toquen los núcleos del otro. Este fenómeno se debe a la ley de Coulomb, que describe cómo las partículas cargadas, como los electrones, se repelen o se atraen en función de su carga. Dado que los electrones tienen la misma carga, la repulsión es inevitable.

Mecánica cuántica: el principio de exclusión de Pauli

La mecánica cuántica también juega un papel clave para entender por qué los objetos no se tocan en un sentido literal. Una de las leyes fundamentales de la física cuántica es el principio de exclusión de Pauli, que establece que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico dentro de un átomo. En términos más simples, esto significa que los electrones de dos átomos diferentes no pueden estar en el mismo lugar al mismo tiempo. Esto refuerza la idea de que, a nivel subatómico, los objetos no pueden colisionar ni "tocarse" de manera convencional.

Este principio es el que otorga a la materia su rigidez y evita que, por ejemplo, nuestras manos atraviesen una pared o que los objetos colapsen entre sí.

¿Qué sentimos cuando tocamos algo?

La sensación de "tocar" un objeto no es el resultado de un contacto real entre átomos, sino de la fuerza electromagnética entre los electrones de nuestra piel y los electrones del objeto que estamos tocando. Esta interacción genera una señal que viaja a través de nuestras terminaciones nerviosas y llega al cerebro, donde se interpreta como contacto físico.

En realidad, lo que sentimos es la resistencia de los campos electromagnéticos que impiden que nuestras manos atraviesen el objeto. Si no existiera esta repulsión entre electrones, todo en el universo colapsaría en un solo punto.

¿Se puede tocar algo realmente a nivel cuántico?

A pesar de que a nivel macroscópico creemos que los objetos están en contacto, en el mundo cuántico la respuesta es mucho más ambigua. Las partículas subatómicas, como electrones, protones y neutrones, no tienen una ubicación fija ni bordes definidos. En cambio, se describen mediante funciones de onda, lo que significa que la posición exacta de una partícula es una probabilidad, no una certeza.

Dado que estas partículas tienen naturaleza ondulatoria, su ubicación se describe como una nube difusa de probabilidades en lugar de un punto exacto. Por lo tanto, los objetos no pueden tocarse en un sentido clásico porque no tienen fronteras bien definidas.

Casos donde las partículas sí interactúan directamente: Colisiones cuánticas

Aunque el contacto físico directo no ocurre de la manera que lo percibimos, en la física cuántica existen interacciones donde las partículas se "tocan" o, más bien, se entremezclan de manera directa. Un ejemplo es cuando las partículas colisionan en experimentos de alta energía, como los realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). En estos casos, las partículas subatómicas interactúan a distancias increíblemente pequeñas, intercambiando energía o formando nuevas partículas.

Sin embargo, incluso en estas interacciones extremas, no hay un contacto físico en el sentido clásico, ya que las partículas siguen estando gobernadas por principios cuánticos como el intercambio de partículas mediadoras, que facilitan las fuerzas de interacción (por ejemplo, fotones en el caso de la fuerza electromagnética).

Conclusión: El "toque" como una ilusión física

Desde el punto de vista de la física, el concepto de "tocar" es más bien una ilusión producida por las fuerzas electromagnéticas que actúan entre los átomos de los objetos. A nivel subatómico, lo que consideramos contacto físico es en realidad la repulsión de electrones y las complejas interacciones descritas por la mecánica cuántica.

Por lo tanto, aunque experimentamos el "tocar" como una sensación física real, desde un punto de vista fundamental, los objetos nunca llegan a tocarse en el sentido estricto de la palabra. En lugar de ello, están constantemente interactuando a través de fuerzas invisibles que mantienen las estructuras del universo en su lugar.