{"id":5036,"date":"2021-06-11T15:14:28","date_gmt":"2021-06-11T15:14:28","guid":{"rendered":"https:\/\/transferencia.tec.mx\/?p=5036"},"modified":"2023-09-10T12:07:12","modified_gmt":"2023-09-10T12:07:12","slug":"los-electrones-y-los-huecos-puede-la-ausencia-de-algo-ser-real","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/los-electrones-y-los-huecos-puede-la-ausencia-de-algo-ser-real\/","title":{"rendered":"Los electrones y los huecos, \u00bfpuede la ausencia de algo ser real?"},"content":{"rendered":"

Por\u00a0Ricardo Guzm\u00e1n D\u00edaz<\/strong><\/a><\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 pensar\u00edas si te dijeran que la existencia de los electrones y otras \u201cpart\u00edculas\u201d en las que se sustenta el buen funcionamiento de tu tel\u00e9fono celular o de tu computadora, pudieran estar en entredicho?<\/p>\n

Te invito a que exploremos brevemente la interrelaci\u00f3n entre filosof\u00eda, ciencia y tecnolog\u00eda. Primero de manera general, y posteriormente con en relaci\u00f3n a la teor\u00eda de los semiconductores y la microelectr\u00f3nica, que dan fundamento a nuestros dispositivos inform\u00e1ticos de uso cotidiano.<\/p>\n

El juego de lo posible<\/h2>\n

Fran\u00e7ois Jacob, bi\u00f3logo ganador de un premio Nobel en 1965, nos advert\u00eda que las diversas actividades humanas, cada una con sus propias reglas, son formas de practicar el \u201cjuego de lo posible\u201d. Pensemos en la filosof\u00eda, como pr\u00e1ctica racional por excelencia y que aborda los m\u00e1s fundamentales cuestionamientos humanos; o en la ciencia, tambi\u00e9n como actividad racional, pero dirigida a desvelar los secretos de la naturaleza, o finalmente en la actual actividad tecnocient\u00edfica de car\u00e1cter mucho m\u00e1s pragm\u00e1tico. Aunque diferenciadas, todas ellas, de la mano, configuran una cultura de b\u00fasqueda, significaci\u00f3n, adaptaci\u00f3n y transformaci\u00f3n del mundo.<\/p>\n

Si bien tradicionalmente las esferas human\u00edstica y cient\u00edfica se han tratado con recelo, cada vez hay una mayor conciencia de que deben de ir de la mano. Nos parece impensable, por ejemplo, una empresa filos\u00f3fica moderna, cuyo empe\u00f1o desconozca las l\u00edneas del saber cient\u00edfico que, con todas sus limitaciones, ha sido parte fundamental de la aventura intelectual. Pero de la misma manera, con el conocimiento cient\u00edfico, y en su excesivo proceso de especializaci\u00f3n, se corre el peligro de no ubicar adecuadamente sus frutos en el contexto amplio de la cultura y la sociedad. Afortunadamente, cada vez hay m\u00e1s voces que advierten sobre la necesaria hibridaci\u00f3n de los conocimientos filos\u00f3ficos y los conocimientos cient\u00edficos. Examinemos algunas de estas relaciones.<\/p>\n

\r\n \r\n \"\"\r\n <\/picture><\/h2>\n

Los \u201chuecos\u201d en los semiconductores<\/h2>\n

La invenci\u00f3n del transistor en 1948 y posteriormente las t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n de circuitos integrados abrieron las puertas a una carrera de miniaturizaci\u00f3n electr\u00f3nica que actualmente nos permite tener en nuestras manos dispositivos tan poderosos como nuestros tel\u00e9fonos celulares.<\/p>\n

Se trata de un caso de desarrollo tecnol\u00f3gico asentado profundamente en ciencia b\u00e1sica: desde la nueva f\u00edsica cu\u00e1ntica desarrollada en las primeras d\u00e9cadas del siglo XX, pasando por su aplicaci\u00f3n a la teor\u00eda del estado s\u00f3lido, y m\u00e1s concretamente la teor\u00eda que explica el funcionamiento de los semiconductores, material base de los dispositivos electr\u00f3nicos.<\/p>\n

Aunque las teor\u00edas de conducci\u00f3n el\u00e9ctrica empezaron su desarrollo desde el siglo XIX, la nueva f\u00edsica permiti\u00f3 comprender el fen\u00f3meno aplicado al caso de los semiconductores. Este \u00faltimo logro implic\u00f3 el uso de modelos abstractos que suponen la existencia de electrones (portadores de carga negativa) y \u201chuecos\u201d (portadores de carga positiva). El t\u00e9rmino \u201chueco\u201d es por supuesto muy provocativo y sugiere que eso, un hueco, o la ausencia de algo, tiene una relaci\u00f3n causal que explica los efectos que hacen funcionar nuestros dispositivos.<\/p>\n

Evidentemente no se trata de un hueco en un sentido literal, sino un hueco en una construcci\u00f3n te\u00f3rica que supone la existencia de bandas de energ\u00eda en las que se ubican los electrones. Pero, aun as\u00ed, la idea despierta interrogantes que pueden calar hondo en nuestra comprensi\u00f3n de la ciencia y la tecnolog\u00eda.<\/p>\n

En los siguientes p\u00e1rrafos proponemos tres v\u00edas de an\u00e1lisis que nos llevan a pensar, m\u00e1s all\u00e1 de los desarrollos tecnol\u00f3gicos per se<\/em>, en implicaciones de car\u00e1cter filos\u00f3fico y de construcci\u00f3n de la realidad.<\/p>\n

Realismo vs<\/em> antirrealismo<\/h2>\n

En filosof\u00eda de la ciencia, se suele hablar del debate entre realismo vs<\/em> antirrealismo. El realismo se refiere a una posici\u00f3n que considera razonable creer en la existencia de las entidades no observables postuladas por las teor\u00edas cient\u00edficas de mayor \u00e9xito. La posici\u00f3n contraria que defiende un instrumentalismo, conviene en que el objetivo de la ciencia es desarrollar teor\u00edas que sean emp\u00edricamente adecuadas y posean el poder de predicci\u00f3n de eventos observables. En el caso que nos ata\u00f1e, sobre todo dada la ambig\u00fcedad del concepto de \u201chueco\u201d, convendr\u00eda una posici\u00f3n intermedia llamada realismo estructural que no cree en la realidad de las entidades, pero s\u00ed en la existencia de estructuras te\u00f3ricas que describen el mundo.<\/p>\n

Emergentismo<\/h2>\n

Por otro lado, se le llama emergentismo a un paradigma filos\u00f3fico que considera que, en los distintos niveles de organizaci\u00f3n de la materia, los fen\u00f3menos que ah\u00ed aparecen poseen propiedades m\u00e1s complejas que los fen\u00f3menos de menor nivel y, consecuentemente, son ontol\u00f3gica y epistemol\u00f3gicamente independientes e irreductibles. Esto valdr\u00eda desde el estudio de las part\u00edculas elementales, hasta el estudio de la mente y la consciencia, pero en nuestro caso solo nos interesar\u00eda la comparaci\u00f3n entre el nivel de comportamiento de las part\u00edculas elementales aisladas y lo que ocurre en un pedazo de material s\u00f3lido conformado por millones de part\u00edculas. El comportamiento de los electrones, no solo no es el mismo, sino que el acomodo de todos ellos en el material, da lugar a comportamientos diferenciados. En un semiconductor, particularmente, la corriente el\u00e9ctrica aparece constituida no solo por electrones como portadores de carga negativa, sino tambi\u00e9n por otras part\u00edculas de carga positiva, los huecos, que se pueden entender como surgiendo de esa estructura material, sin que se pueda hablar de su existencia, por s\u00ed misma, de manera independiente.<\/p>\n

este caso de estudio sirve para indagar elementos fundamentales de la actividad tecnocient\u00edfica<\/p><\/blockquote>\n

Realidad operacional<\/h2>\n

Otra posici\u00f3n filos\u00f3fica sugiere que las part\u00edculas elementales adquieren \u201crealidad\u201d, en la medida en que se puedan aislar, medir y manipular. Podemos extender esa idea afirmando, adem\u00e1s, que los electrones obtuvieron tambi\u00e9n \u201crealidad operacional\u201d desde que empezaron a ser usados a principios del siglo XX en dispositivos llamados electr\u00f3nicos como el amplificador de tubos al vac\u00edo (bulbo). M\u00e1s interesante a\u00fan resulta el caso del llamado \u201chueco\u201d o ausencia de un electr\u00f3n, necesario para entender la operaci\u00f3n de los nuevos dispositivos electr\u00f3nicos, basados ahora en silicio. \u00bfPuede la ausencia de \u201calgo\u201d ser real? Tal parece que as\u00ed es. El hueco y el proceso por medio del cual adquiere su realidad operativa, est\u00e1 \u00edntimamente ligado al invento del transistor, dispositivo esencial para el surgimiento de la \u201csociedad de la informaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n

Reflexi\u00f3n<\/h2>\n

La investigaci\u00f3n en torno a los dispositivos de estados s\u00f3lido se intensific\u00f3 en tiempos de la Segunda Guerra Mundial. En Estados Unidos se cre\u00f3 una red de instituciones entre las cuales hab\u00eda una comunicaci\u00f3n y cooperaci\u00f3n muy transparente, la cual terminar\u00eda al finalizar la guerra para dar paso a un proceso de fuerte competencia. La red inclu\u00eda a los laboratorios de radiaci\u00f3n del MIT, General Electric, Westinghouse y los laboratorios Bell entre otras instituciones. En Bell Labs sab\u00edan esto y trabajaron en 1945 para mantener el liderato en la investigaci\u00f3n b\u00e1sica sobre f\u00edsica del estado s\u00f3lido. Todo esto paviment\u00f3 el camino para que Bardeen, Brattain y Shockley llegaran a la fabricaci\u00f3n de un dispositivo de estado s\u00f3lido con capacidad de amplificaci\u00f3n en 1947, el transistor.<\/p>\n

As\u00ed es como el \u201chueco\u201d adquiri\u00f3 finalmente realidad operacional, siendo la entidad que permiti\u00f3 el funcionamiento de los dispositivos electr\u00f3nicos que, en muchos sentidos, definen las formas de vida modernas.<\/p>\n

Por otro lado, este caso de estudio nos ha servido para indagar algunos elementos fundamentales de toda actividad tecnocient\u00edfica. Aunque en ocasiones se suele caricaturizar a la ciencia como fr\u00eda e impersonal, en realidad es provocativa e imaginativa y, de la mano con el car\u00e1cter inquisitivo de la filosof\u00eda, y el car\u00e1cter pragm\u00e1tico de la tecnolog\u00eda,\u00a0comprende, interpreta y transforma el mundo.<\/p>\n

Autor<\/h2>\n

Dr. Ricardo Guzm\u00e1n D\u00edaz<\/a><\/strong> es profesor del Departamento de Mecatr\u00f3nica y miembro del grupo de investigaci\u00f3n de \u201cCiencia, tecnolog\u00eda y sociedad\u201d. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (nivel 1).<\/p>\n

Para saber m\u00e1s<\/h2>\n

Guzm\u00e1n D\u00edaz, Ricardo. \u201cElectrones y huecos: perspectivas en torno al debate sobre el realismo cient\u00edfico\u201d, Revista Mexicana de la F\u00edsica E<\/em>, 64, M\u00e9xico, 2018.<\/p>\n

Guzm\u00e1n D\u00edaz, Ricardo. \u201cEl esp\u00edritu cient\u00edfico y un nuevo humanismo: el juego de la imaginaci\u00f3n, la representaci\u00f3n y la transformaci\u00f3n del mundo\u201d, Revista de Humanidades: Tecnol\u00f3gico de Monterrey, <\/em>No. 24, 179-190, M\u00e9xico, 2008.<\/p>\n

Guzm\u00e1n D\u00edaz, Ricardo. \u201cEl papel de la imaginaci\u00f3n cient\u00edfica: la revoluci\u00f3n de la f\u00edsica en los inicios del siglo XX\u201d, Revista de Humanidades: Tecnol\u00f3gico de Monterrey, <\/em>No. 17, 99-113, M\u00e9xico, 2004.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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