¿Cuál es la base de la teoría cuántica?

Bunny escribió:

“La verificación experimental es la única base sobre la cual se acepta la mecánica cuántica. No tenemos ninguna prueba de que las ecuaciones cuánticas sean correctas. Acabamos de postularlos y verificarlos probando experimentos. Es un hecho muy extra ordinario que, ¿cómo podría un humano sentir y probar de la manera correcta (hasta ahora) que cómo funciona nuestra naturaleza a nivel cuántico? Y el hecho es que … Todas las ecuaciones cuánticas se postulan, y aún no están probados (posiblemente nunca lo serán) “.

Eso no es exclusivo de la mecánica cuántica. Se podría hacer exactamente la misma afirmación sobre las Leyes de movimiento de Newton y las Ecuaciones de electromagnetismo de Maxwell.

En 1900, Max Planck encontró una solución matemática para el desconcertante problema de la “radiación del cuerpo negro” al suponer que la energía electromagnética solo podía emitirse en unidades discretas a las que llamó quanta.

En 1905, Albert Einstein explicó el desconcertante “efecto fotoeléctrico” al teorizar que los cuantos de Planck no eran solo un truco matemático: la radiación electromagnética misma se cuantificó.

En 1924, Louis de Broglie propuso que no hay una diferencia fundamental en la composición y el comportamiento de la energía y la materia; a nivel atómico y subatómico, cualquiera puede comportarse como si estuviera hecho de partículas u ondas. Esta teoría se conoció como el principio de la dualidad onda-partícula : las partículas elementales de energía y materia se comportan, dependiendo de las condiciones, como partículas u ondas.

A partir de ese momento, la mecánica cuántica ganó impulso y fue desarrollada por Neils Bohr, Paul Dirac, Wolgang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger, Max Born y muchos otros.

La física cuántica surgió cuando los científicos intentaron explicar la luz emitida por un cuerpo negro (un cuerpo negro perfecto es un cuerpo que absorbería toda la radiación que cae sobre él y, por lo tanto, parece negro). Entonces Max Planck creó una fórmula que se ajusta a los datos que se muestran a continuación.

(Radiación de cuerpo negro)

Para proporcionar una base para su fórmula, presentó la idea de que la energía de la vibración molecular solo podría ser un número entero múltiplo de una energía mínima.

E = nhf (n = 1,2,3 …)

n es un número cuántico (cuántico significa cantidad discreta, no continua)

imagine esto: la vibración molecular es más como una caja en los escalones, donde la energía potencial ocurre en múltiplos establecidos. (a) Esto se opone a una caja en una rampa donde hay un rango continuo de energía potencial. (si)

(UN)

(SI)

Cuando dices base, voy a asumir que te refieres a postulados utilizados para construir la teoría. Aquí están (prestado de Shankar):

1. Toda la información sobre el estado de una partícula está contenida dentro de su función de onda. Más matemáticamente, se describe mediante un vector [matemáticas] \ left | \ psi (t) \ right \ rangle [/ math] dentro de un espacio de Hilbert
2. Para cualquier q observable (por ejemplo, posición o momento), existe un operador hermitiano Q que actúa sobre los estados
3. La medición de una Q observable de un estado [math] \ left | \ psi (t) \ right \ rangle [/ math] dará uno de sus valores propios y el nuevo estado es el estado propio asociado. La probabilidad de cada valor propio es proporcional al módulo al cuadrado de la proyección del estado propio en el estado original.
4. La evolución temporal de un estado obedece a la ecuación de Schrodinger

Muy buena pregunta.

La verificación experimental es la única base sobre la cual se acepta la mecánica cuántica.

No tenemos ninguna prueba de que las ecuaciones cuánticas sean correctas. Los acabamos de postular y verificar probando experimentos. Es un hecho muy ordinario que cualquier humano podría sentir y probar la forma correcta (hasta ahora) de cómo funciona nuestra naturaleza a nivel cuántico.

Y el hecho al final es …

El conjunto de las ecuaciones cuánticas solo se postula, y aún no se han probado (posiblemente nunca lo serán).

Recuerde cotizar: –

Si no es extraño, no es mecánica cuántica.

Permítanme ofrecer una respuesta simple: la base observacional de la teoría cuántica es que el cambio no es suave y continuo, sino más bien repentino y medible. El agua no pasa por etapas de espesamiento en su camino hacia el hielo; es agua un momento y hielo al siguiente. Para cualquier presión atmosférica dada, hay una temperatura definida a la cual el agua pura hervirá. La aparición de un pollito destruye el huevo. La aparición de un brote destruye la semilla. Hay un momento discreto cuando la semilla se desprende (se separa) del árbol. Los electrones no pasan a través del espacio ordinario en su camino de un orbital a otro; en un momento están en un orbital y al momento siguiente están en otro orbital.

Estos estados distintos se llaman cuantos y la observación de los cuantos es la base de todas las formas de la ciencia y las matemáticas, desde mucho antes del desarrollo de la mecánica cuántica o la teoría cuántica de campos.

La teoría cuántica deriva de tratar de explicar el experimento de interferencia de Young. (punto) Toda la rareza es parte de algunas de las posibilidades. Algunas posibilidades son muy newtonianas (interpretación de Bohm). Me parece curioso que los físicos académicos elijan el modelo de rareza más complejo. Aquí está otro

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Esperábamos que la energía, la carga y el momento angular tuvieran un rango continuo de valores posibles. El experimento muestra que no lo hacen, solo se permiten ciertos valores. Ese es el origen del “cuanto”. La rareza aumentó cuando descubrimos que los objetos no pueden tener una posición y un momento específicos al mismo tiempo, que la observación de un sistema lo perturba. La naturaleza se comporta de manera diferente cuando estamos mirando cuando no lo estamos. Las cosas “se mueven como olas y golpean como partículas”. Nadie ha logrado crear una imagen o modelo de lo que está sucediendo; Algunos piensan que es imposible. Pero las ecuaciones funcionan muy bien.