Logo Studenta

¿Puedes explicar la física cuántica de una manera que todos puedan entender?

💡 1 Respuesta

User badge image

Apuntes Prácticos

Prueba esto. Un poco extenso pero en inglés sencillo y sin incluir la localidad. Estaría encantado con los comentarios….

9. ¿El 'mundo cuántico' es diferente?

El problema

La idea del cuanto, una masa de energía similar a un guisante, fue utilizada por primera vez, a regañadientes, por Planck en 1900 y luego prestada para ser utilizada como una "solución" por Einstein en 1905 [1]. El quantum fue un truco que resolvió problemas, generando soluciones matemáticas exitosas sin una explicación de por qué, una característica que continuó con muchos avances posteriores en el campo de las fuerzas fundamentales, generando una ciencia tremendamente efectiva.

Se han presentado todo tipo de ideas místicas sobre qué y cómo funcionan las cosas fundamentales, lo que ha provocado gruñidos profesionales de "ceñirse a las matemáticas". Sin embargo, este es un consejo dudoso, ya que muchas de las matemáticas todavía tienen un aire de gimcrack: las ecuaciones principales, las ecuaciones de Schrodinger y Dirac, eran ambas conjeturas (todavía) inexplicables que proporcionaban respuestas correctas, mientras que otros cálculos que funcionan movimientos matemáticamente ilícitos, como cancelar infinitos.

Liberados por investigaciones recientes de la necesidad de ser 'locales', ahora podemos describir el mundo de lo pequeño sin la necesidad de efectos de observación u otra magia.

¿Es el 'mundo cuántico' diferente?

Las ondas son difíciles de entender para nosotros. El único tipo con el que nos encontramos en la vida cotidiana son las ondas de agua. Estamos rodeados de muchos otros tipos de ondas, incluidas ondas sonoras, ondas luminosas [2] y ondas sísmicas, pero no podemos verlas ni apreciar directamente lo que son. Pero, si podemos comprender mejor las ondas ordinarias, podremos ver cuántas características del "mundo cuántico" son simplemente las características de todas las ondas.

Una onda se extiende en el espacio, por lo que no puede asignarle una ubicación de un solo punto. No hay un lugar definido donde comienza o termina una ola y comienza la siguiente: ¿es de pico a pico, de valle a valle o en algún punto intermedio? No hay ningún punto especial en la onda que contenga su energía; se extiende a lo largo de la longitud de onda. Aunque las ondas tienen una longitud, no se puede cortar esa longitud y tener una media onda o una fracción de onda. Si lo intenta, la ola se rompe y la energía se disipa, generalmente en un movimiento caótico.

Las ondas transfieren energía de un lugar a otro mediante oscilaciones, movimientos en un sentido y luego en el otro. Las ondas se mueven a través de un "campo", como el campo electromagnético, o a través de un medio, como el aire, dejándolos sin cambios después de que la onda ha pasado. Las olas tienen que avanzar. El tipo de onda, llamada 'onda estacionaria', que parece no moverse hacia adelante, es una ilusión creada por ondas, confinadas en un espacio, que se mueven hacia atrás y hacia adelante en armonía, coincidiendo exactamente. YouTube tiene buenos ejemplos de ondas estacionarias que se forman en el agua que muestran lo paradójicas que pueden parecer las ondas: algo que parece no viajar son en realidad dos ondas viajeras que se mueven en direcciones opuestas en el mismo lugar y al mismo tiempo…. Ya hemos empezado a ver que las olas nos causan problemas, por pequeños o grandes que sean.

Al tratar con lo muy pequeño, los físicos se enfrentaron cara a cara con tener que lidiar con ondas: cosas en movimiento que están esparcidas por el espacio pero que siguen siendo solo una cosa con una cantidad fija de energía. Las matemáticas odian las cosas que no tienen una ubicación fija, por lo que, en lugar de tener energía distribuida a lo largo de toda la longitud de onda, asume que toda la energía está en un lugar pero con solo una probabilidadde estar en cada lugar a lo largo de la longitud de onda. Esto produce el mismo efecto, la energía se distribuye a lo largo de toda la onda, pero permite un cálculo preciso basado en que la energía se encuentra en un solo punto a lo largo de la onda con una probabilidad determinada por una ecuación llamada 'función de onda' (es el cuadrado de la función de onda, pero esto es un tecnicismo fuera de las matemáticas). Es un poco perverso decir que la energía está precisamente en algún lugar, pero donde solo se conoce probablemente, pero llega a un resultado útil: que, aunque la energía se distribuye uniformemente a través de la onda, las matemáticas funcionan con precisión. Esta solución matemática fue interpretada por algunos como apuntando a la existencia real de una 'partícula', una especie de guisante en miniatura sin dimensiones y solo con una ubicación probable, una cosa que llamaron "cuántica"; su ubicación real solo puede decidirse en el momento de su destrucción, un proceso conocido como "el colapso de la función de onda". Esta idea de las "partículas probables" de la vida real se vendió luego como la solución a los dos grandes problemas de las ondas fundamentales.

El primer problema es que, si bien las ondas pueden tener cualquier tamaño, en muchos procesos físicos, la energía sale solo en tamaños específicos, una longitud de onda aquí, otra allá y ninguna en el medio. Hay dos modelos que pueden explicar esto. Una es la idea de armónicos, como una trompeta que emite notas musicales específicas, discretas, pero esto no encajaba con el estado de ánimo mecánico de finales de la era victoriana. El otro modelo, que la energía viene en grumos físicos reales, llegó a utilizarse en su lugar, a pesar de la falta de un "mecanismo de grumos" o cualquier concepción sobre la forma, el tamaño o los ingredientes del bulto. Así nació el cuanto.

El segundo problema "resuelto" por el cuanto fue la absorción instantánea. Las ondas de agua pueden 'romperse', rompiendo su energía en muchos pedazos pequeños. Lo mismo ocurre con la mayoría de las cosas pequeñas, como protones o átomos, cuando se rompen en pedazos al golpear algo duro; así es como funcionan los colisionadores en lugares como el CERN. Pero algunas cosas pequeñas, en particular las ondas de luz y las ondas de electrones, son fundamentales: no pueden romperse en trozos más pequeños, ya que ya son el trozo más pequeño de su tipo de cosas. Su energía tiene que ser transferida en un lugar y una vez o no en absoluto [3].

Podemos mostrar este efecto en el mundo visible, una onda que se extiende por un área grande, que luego 'colapsa' en un punto y una vez. Tome una pecera doméstica de peces tropicales vacía y llénela hasta el borde con agua (obviamente tiene que estar bastante horizontal, quieta, etc.). Ahora, hacia el centro, agregue una gota de agua con una pipeta a unos 5 cm por encima de la superficie. Verá ondulaciones (ondas) que se extienden desde el punto donde aterriza y luego, si lo ha hecho bien, verá una gota de agua derramarse por el costado (puede poner papel de color alrededor del costado para que actúe como un "detector de gotas" Una onda circular ancha se ha "colapsado" en un punto aleatorio y la posibilidad de que emerja otra gota se ha desvanecido - toda la "función de onda" se ha colapsado - instantáneamente?

Pero el momento en que realmente vemos que algo que transporta energía se desvanece y transfiere su energía a otra cosa, es cuando una onda armoniza con algo, incluida otra onda. Así es como funcionan las interacciones subatómicas, por ejemplo, cuando una onda de luz armoniza con la onda de electrones en un átomo. Cuando esto sucede, la energía de la onda de luz se transfiere a la onda de electrones, lo que hace que la onda de electrones suba un nivel de energía. Es el mismo proceso que una onda de sonido que golpea su tímpano: la energía de la onda se transfiere a la vibración de su tímpano y esa parte de la onda de sonido desaparece. Cuando la luz se absorbe así, toda la onda se absorbe en un punto en un momento. Pero la onda de luz puede haberse extendido muy ampliamente a la velocidad de la luz desde que fue emitida, por lo que para que toda ella sea absorbida instantáneamente, su desaparición no puede estar limitada por la velocidad de la luz, tiene que ser, en la jerga, "no local". Durante muchos años, esta no-localidad se consideró inconcebible, pero ahora sabemos que las ondas de luz son, de hecho, no locales; consulte la descripción a continuación; el problema ha desaparecido y la necesidad de partículas, fotones y electrones similares a un guisante. , con eso. Las ondas de luz y las ondas de electrones son simplemente ondas fundamentales. Esto también elimina la necesidad de objetos aún más místicos, "partículas virtuales". En la teoría cuántica, estos son mini-guisantes que nacen y desaparecen en menos de la acción de Planck mediante un proceso totalmente místico. Esta magia era necesaria para permitir que las partículas de un lugar afectaran a las partículas de otro a través de "partículas virtuales". Con las olas, es simplemente que los campos del universo, como la superficie del mar,

El concepto cuántico fue desafiado como concepto por Shrodinger, quien se burló de él con su imagen de un gato que estaba, en la teoría cuántica, tanto muerto como vivo. La idea de la luz como partícula casi desaparece como resultado de un experimento crítico, llamado experimento de doble rendija, que era fácil de explicar si la luz y los electrones son ondas, pero imposible si eran partículas. Se invocaron efectos místicos (partículas que se encuentran en dos estados diferentes a la vez) para evitar que la idea de la partícula sea refutada por este experimento, pero la partícula cuántica estaba en problemas. El cuanto probablemente habría muerto en la década de 1960 si no fuera por la brillantez matemática y el talento para el espectáculo de Richard Feynman. Aunque su enfoque basado en partículas era el equivalente exacto de las matemáticas de campo de sus compañeros ganadores del premio Nobel, Tomonaga y Schwinger, La visión de partículas pixeladas de Feynman capturó la imaginación de las personas y la partícula cuántica siguió adelante. Sin embargo, ahora podemos usar la imagen más simple de ondas, dejando de lado la imagen de una partícula sin tamaño que se crea solo en el mismo instante en que desaparece, junto con las superposiciones y la 'rareza cuántica' a la que condujo. Sin embargo, pasará un tiempo antes de que esto se adopte universalmente: ¡el tema en sí mismo se conoce como 'Física de partículas'!

Las ondas unidimensionales oscilan en la misma dirección en que se mueven. El ejemplo cotidiano de una onda unidimensional es el sonido: las áreas de alta y baja presión se mueven a través del aire u otros materiales. Cuando se emite un sonido, una onda de presión se mueve desde su origen como una onda-esfera o lo más cerca posible de ella. En el caso de un altavoz convencional, sería una media esfera desde la parte frontal del altavoz. La onda de sonido se aleja de su fuente a una velocidad determinada por el medio por el que se mueve: "la velocidad del sonido", unos 343 metros por segundo en el aire. Partes de la esfera de ondas en expansión chocan con otras cosas: paredes, muebles, etc., por lo que la esfera de ondas se reforma, y ​​las partes rebotan. La luz sigue exactamente el mismo patrón, la onda emerge como una esfera (o parte de una, si sale de una superficie sólida, por ejemplo) y creciendo a la velocidad de la luz, rebotando y deformándose en superficies duras hasta que resuena con algo y es absorbido. Puede ver un efecto similar en una superficie si deja caer una piedra en un área pequeña de agua (¿la misma pecera que antes?): Las ondas circulares salen, golpean el borde y rebotan a través de las ondas posteriores, creando un efecto entrecortado . Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. rebota y se deforma en superficies duras hasta que resuena con algo y es absorbido. Puede ver un efecto similar en una superficie si deja caer una piedra en un área pequeña de agua (¿la misma pecera que antes?): Las ondas circulares salen, golpean el borde y rebotan a través de las ondas posteriores, creando un efecto entrecortado . Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. rebota y se deforma en superficies duras hasta que resuena con algo y es absorbido. Puede ver un efecto similar en una superficie si deja caer una piedra en un área pequeña de agua (¿la misma pecera que antes?): Las ondas circulares salen, golpean el borde y rebotan a través de las ondas posteriores, creando un efecto entrecortado . Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. Puede ver un efecto similar en una superficie si deja caer una piedra en un área pequeña de agua (¿la misma pecera que antes?): Las ondas circulares salen, golpean el borde y rebotan a través de las ondas posteriores, creando un efecto entrecortado . Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. Puede ver un efecto similar en una superficie si deja caer una piedra en un área pequeña de agua (¿la misma pecera que antes?): Las ondas circulares salen, golpean el borde y rebotan a través de las ondas posteriores, creando un efecto entrecortado . Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro. Cuando escuchas un sonido, es porque parte de la esfera-onda ha golpeado tu tímpano y ha resonado con él y ha absorbido su energía, antes de convertirlo en un impulso eléctrico y enviarlo a tu cerebro. Cuando ve luz, es porque la onda luminosa ha resonado con una onda electrónica en la retina de su ojo exactamente de la misma manera; luego, la energía absorbida también se convierte en un impulso eléctrico y se envía a su cerebro.

La forma más familiar de ondas son ondas bidimensionales, como ondas de agua u ondas en una cuerda, cuando un extremo está asegurado y el otro se mueve hacia arriba y hacia abajo. La onda se bambolea en ángulo recto con la dirección en la que viaja. En el agua, la ola no es una línea sino una sábana. Si una ola de agua comienza en un solo punto, forma múltiples ondas que se alejan en un círculo desde un lugar donde una piedra o un goteo ha caído al agua.

La luz actúa como una onda esférica bidimensional, como un sonido o una onda de choque. A diferencia de las ondas de agua, que solo pueden oscilar en un plano, hacia arriba y hacia abajo, las ondas de luz pueden hacerlo en cualquier ángulo, al igual que una onda de cuerda si la mueves de lado a lado en lugar de hacia arriba y hacia abajo o en un ángulo. ángulo entre.

(Las ondas también pueden oscilar en dimensiones más altas, pero tendrían un efecto relativamente pequeño en las cosas que podemos ver. Esto se analiza en 'Asuntos pendientes' al final del libro).

En algunas ondas fundamentales, en particular los electrones, también hay un giro cuando la onda avanza. El electrón parece ser una onda estacionaria esférica, donde las oscilaciones se mueven desde el centro pero se mantienen de alguna manera para que reboten hacia atrás, a través del centro y se repitan por el otro lado. Piense en una pelota que ha rebotado, filmada en cámara lenta. El giro de la ola solo puede funcionar en el tiempo con la tasa de oscilación (longitud de onda), por lo que no se puede cambiar o, en cualquier caso, no se puede cambiar sin problemas. También significa que los electrones tienen que dar dos vueltas para volver a su apariencia original [4].

Hay varias formas muy diferentes de describir las olas. La gente ha utilizado todas estas descripciones de ondas para obtener buenos resultados matemáticos. Tomemos una onda de sonido como un ejemplo simple: una onda unidimensional, que se mueve a través de un medio elástico como el aire y describámosla de cuatro formas muy diferentes.

Descripción uno. El sonido consiste en alternar áreas de alta y baja presión, moviéndose a través de un material elástico. Estas áreas de alta y baja presión son creadas por, digamos, un diafragma de altavoz que se mueve hacia adentro y hacia afuera. Se mueven por el aire hasta llegar a su oído cuando hacen que el tímpano se mueva hacia adentro y hacia afuera; vea la imagen.

Descripción dos: la alta presión es un área donde existe una mayor probabilidad de encontrar una molécula en un volumen de espacio dado que en las áreas de baja presión. En una onda de sonido, estas áreas de alta y baja probabilidad de encontrar una molécula se alternan, moviéndose a través del aire a una velocidad fija. Entonces, el sonido es una forma de 'onda de probabilidad' que se mueve a través del aire [5]. Esta descripción de ondas funcionó bien para las matemáticas de la mecánica cuántica durante muchos años.

Descripción tres. Las moléculas de aire se mueven todo el tiempo, chocando unas con otras de una manera que es efectivamente aleatoria. A medida que una onda de sonido se mueve por el aire, algunas moléculas golpean más fuerte en una dirección que en otras, transfiriendo un poco más de energía cinética (velocidad) en promedio en una dirección. Entonces, el sonido es

energía cinética

a gran escala

transferida por asimetría en la energía cinética de moléculas individuales .

Descripción cuatro. El sonido se transmite por 'fonones'. Así como la luz solía describirse como "fotones", pseudopartículas que se mueven a la velocidad de la luz, las ondas sonoras pueden llamarse "fonones", pseudopartículas que se mueven a la velocidad del sonido. El movimiento de los 'fonones' a través del aire se describe mediante una 'función de onda' que se colapsa en un fonón de sonido cuando golpea el tímpano.

Puedes ver cómo la gente se confunde con estas cosas. Pasemos a algunas de las cosas que la gente afirma que son parte de la 'rareza cuántica'.

El primero es el "principio de incertidumbre" o "principio de incertidumbre de Heisenberg". Esto se reduce a la naturaleza de las ondas: "¿dónde está exactamente la energía de la onda?" problema. Heisenberg cuantificó la cantidad de vaguedad en la localización de la energía distribuida a lo largo de la longitud de onda. Debido a que las ondas fundamentales solo pueden 'romperse' en un punto, su energía se envía a ese punto y dónde está ese punto a lo largo de la onda es incierto, aunque cuando promedia muchas ondas, la energía se entrega de manera uniforme a lo largo de la longitud de onda.

A continuación, 'Dualidad onda-partícula'. Esta es la idea, introducida por Planck en la época victoriana, de que la luz y otras cosas pequeñas llegaron como partículas. Pero, entre muchos otros experimentos, los famosos experimentos de "doble rendija" demuestran que esto es imposible. Si un electrón se ve como una partícula, tiene que atravesar dos espacios separados en una barrera al mismo tiempo. Si se ve como una ola, el 'problema' no es un problema, es lo que cabría esperar.

El 'salto cuántico' es la forma en que una onda puede saltar de un nivel de energía hacia arriba o hacia abajo a otro nivel de energía sin pasar por niveles de energía intermedios. Para demostrar esto, puede utilizar un simple silbato tubular. Sople suavemente en el silbato (sin tapar ninguno de los agujeros, si los tiene) hasta que haga una nota firme. Ahora aumente constantemente la velocidad / presión detrás de su golpe y encontrará que el sonido se vuelve más fuerte y, de repente, salta una octava sin pasar por las notas intermedias. Tu salto cuántico está hecho. La primera nota se produjo porque hizo una ola que se ajustaba a la longitud del silbato. Solo esa longitud de onda o una fracción exacta de esa longitud se ajustará y saldrá al final, haciendo una sola nota. Para otras longitudes de onda, las áreas de baja presión de la onda se cancelan cuando, bajando por el tubo del silbato, llegan al mismo lugar que las áreas de mayor presión de la ola antes de salir del final, por lo que se destruyen entre sí. A medida que sopla más fuerte, la energía aumenta hasta que, eventualmente, solo puede ser absorbida por un 'salto cuántico' a una longitud de onda la mitad de la onda de sonido original. Para nuestros oídos, esto suena como una nota una octava más alta que la onda original.

La idea original de que la energía podía venir en grupos discretos surgió de algo similar al silbato de un centavo. En un átomo, un electrón forma una onda estacionaria, similar en principio a la que formamos al soplar en el silbato [6]. Al igual que nuestro silbato, si se pone exactamente la cantidad correcta de energía extra en el electrón (resonando y absorbiendo una onda de luz), se eleva un nivel. El electrón puede entonces emitir la energía como una onda de luz, siempre con la misma longitud de onda, volviendo a su energía en reposo. Si la onda de luz no tiene exactamente la energía correcta, entonces no será absorbida y el material será transparente.

'El túnel cuántico 'es la aparente capacidad de superar las barreras que requieren más energía para superar que la que hay en el sistema. Comparemos esto con un ejemplo más simple. El quemador de gas de una cocina no se enciende sin una chispa. Aunque la quema de gas (metano) en el aire libera energía, necesita un poco de energía para que funcione; hay una "barrera de energía" para quemar. En una cocina de gas, se usa una chispa eléctrica para impulsar suficiente energía en un área de moléculas de metano y oxígeno mezcladas para superar la barrera. Luego, la energía liberada por las primeras moléculas quemadas hace que las otras sobrepasen la barrera y se produce una llama. Sin embargo, a pesar de la necesidad de superar la barrera energética, el metano liberado a la atmósfera se oxida lentamente sin una chispa. El antiguo lenguaje cuántico sostendría que las moléculas de oxígeno y metano "atravesaban" la barrera energética. Pero es más sencillo que eso. La temperatura es una medida de la

velocidad media

de las moléculas. Siempre hay algunas moléculas que van más rápido y otras más lento. A veces, una molécula de oxígeno más rápida golpea a una molécula de metano más rápida lo suficientemente fuerte como para pasarla por encima de la barrera de energía y se 'quema', se oxida. Debido a que esto sucede solo con poca frecuencia, la energía liberada es muy pequeña, no lo suficiente como para afectar a las moléculas vecinas y no hay llama visible.

Exactamente lo mismo se aplica en el mundo cuántico. En una colección de ondas que, juntas, tienen una energía promedio, habrá algunas con niveles de energía más altos que el promedio. Sin misterio, sin "túneles", solo una variación normal en la distribución de energía que da a unas pocas ondas la energía suficiente para superar una barrera energética.

Pasemos ahora a un intento de lo que algunos ven como el aspecto más extraño del mundo cuántico, la "no localidad". Este es el efecto de que, cuando una onda fundamental como la luz es absorbida por un electrón, por muy amplia que se haya extendido la onda, cuando es absorbida, todo se desvanece en un momento, aunque toda su energía se transfiere a un electrón diminuto. Aunque la no localidad está implícita en todas las reacciones cuánticas, sólo en los últimos años las pruebas sobre la idea de "entrelazamiento" han obligado a todos los implicados a tomarla en serio [7]. La implicación específica es que, cuando una onda colapsa al ser absorbida, toda la onda, por muy ancha que se haya vuelto, desaparece y cualquier otra onda a la que esté vinculada (o `` entrelazada '') se ve afectada inmediatamente, un efecto no limitado por el velocidad de la luz. Pero hemos visto, con nuestra pecera, que puede mostrar exactamente el mismo efecto en un sistema de ondas de agua visibles. Curiosamente, incluso con la idea de que la onda se condensa primero en un "cuanto", tiene que hacerlo "más rápido que la luz"; por lo que no resuelve el problema de la no localidad, aunque parece haber logrado confundirlo bastante.

Entonces, mucho de lo que vemos como extraño sobre el mundo de los muy pequeños es simplemente porque no estamos familiarizados con las ondas y cómo se comportan, combinado con el hecho de que las ondas fundamentales no pueden romperse en pedazos sino que tienen que transferir toda su energía en un punto. El mundo subatómico no es muy diferente de nuestro mundo, pero las ondas son más importantes allí que a nuestra escala humana.

En este análisis, no se han abordado áreas importantes de la física fundamental, en particular todo el tema de la masa, el tamaño y lo que frena la onda estacionaria de los electrones cuando no están en un átomo. Siguen siendo mucho menos comprendidos, posiblemente porque la cuántica todavía ronda el panorama teórico, pero se consideran en un ensayo especulativo llamado "Física de ondas fundamentales" en asuntos pendientes al final de este libro.


[1] Los problemas eran: Planck, ¿por qué sólo una cantidad limitada de calor salió de un cuerpo caliente ?, el problema del "cuerpo negro" y, Einstein, ¿por qué la luz de sólo ciertas longitudes de onda hizo que un metal expulsara electrones? 'efecto fotoeléctrico'.

[2] "ondas de luz" se utiliza como un término abreviado para todas las ondas electromagnéticas, desde ondas de radio, pasando por infrarrojos, luz, ondas X hasta rayos gamma; todas son el mismo tipo de cosas pero con diferentes longitudes de onda .

[3] Es casi seguro que esta incapacidad de romperse en pedazos más pequeños es compartida por otras partículas fundamentales como los quarks y los neutrinos, pero nos resulta muy difícil obtener estas partículas por sí mismas y averiguarlo.

[4] Esto se denomina giro de la mitad. Richard Feynman en la Universidad de Cornell demostró que esto era un ejercicio puramente divertido, pero en sus memorias lo expresó erróneamente como dos, no la mitad. Se dio cuenta de que, cuando algunos tipos estaban jugando tirando platos, girando en el aire, la insignia de Cornell giraba a la mitad de la velocidad del bamboleo (que es lo mismo que la longitud de onda). Ver 'Asuntos pendientes'

[5] Si le preocupa que "probabilidad" sea un término del mundo de la información que se infiltra en una situación del mundo de los objetos, ¡felicitaciones! Muy bien, es un poco descuidado. Pero se está utilizando como una abreviatura. La complejidad necesaria para traducir este concepto al lenguaje de objetos adecuado es demasiado elaborada para este contexto, ¡pero podemos ver el peligro de tomar esto como una imagen de lo que realmente sucede!

[6] Encuentro que la mejor manera de imaginarlo es como ondas estacionarias en una piscina redonda de agua o como ondas que se forman en la piel de un tambor; nuevamente, buenas imágenes de YouTube de estas.

[7] Aunque es fascinante observar que Einstein planteó explícitamente esto como un problema en la conferencia de Solvay de 1927.

0
Dislike0

✏️ Responder

FlechasNegritoItálicoSubrayadaTachadoCitaCódigoLista numeradaLista con viñetasSuscritoSobreDisminuir la sangríaAumentar la sangríaColor de fuenteColor de fondoAlineaciónLimpiarInsertar el linkImagenFórmula

Para escribir su respuesta aquí, Ingresar o Crear una cuenta

User badge image

Otros materiales

Preguntas relacionadas

Question Icon

¿Por qué casi nadie entiende la física cuántica?

Física Teórica e Experimental II

User badge image

Todos los Apuntes

Question Icon

¿Cómo resumirías la física cuántica en un renglón?

Física Teórica e Experimental II

User badge image

Estudiando Tudo

Question Icon

¿Cuál es la idea más bella de la física cuántica?

Física Teórica e Experimental II

User badge image

Todos los Apuntes

Question Icon

¿Por qué a Einstein no le gustaba la mecánica cuántica?

Física Teórica e Experimental II

User badge image

Aprendiendo con Apuntes