¿Se cuantifica la energía en la física clásica?

A veces lo es, sí.

Las ondas estacionarias en física clásica han cuantificado la energía, al igual que en la mecánica cuántica. De hecho, cada vez que resuelve la ecuación de Schrodinger independiente del tiempo para los estados propios de energía de una partícula que ha quedado atrapada en algún pozo potencial, realmente está resolviendo los patrones de onda estacionaria de la función de onda de la partícula.

Si la partícula cuántica NO está atrapada en un pozo potencial, entonces sus niveles de energía posibles son continuos NO cuantificados. Del mismo modo, si resuelve las ecuaciones de onda clásicas en el espacio libre con un volumen ilimitado, entonces la energía de la onda clásica tampoco se cuantifica.

Entonces, en ese sentido, la energía de un campo clásico se cuantifica en condiciones similares a las de una partícula cuántica.

No, no lo es, en el sentido de que los objetos macroscópicos que experimentamos en la vida cotidiana no están limitados a tener solo ciertos niveles de energía discretos.

Como un claro ejemplo intuitivo, piense en un oscilador armónico clásico. Puede ayudarlo pensar en una caja sobre un resorte sobre una mesa, que usted pone en movimiento desplazándola de su posición de equilibrio por A. La caja comenzará a oscilar.

La energía total (cinética + potencial) de esa caja ciertamente no está cuantificada. Sé esto porque la energía total es proporcional al cuadrado del desplazamiento inicial. Y puedo desplazarlo por A + dA, donde dA puede ser tan pequeño como quiera. Entonces las energías permitidas de la caja no son discretas.

Ahora podríamos pensar en trazar la energía potencial experimentada por la partícula en función de su desplazamiento desde su posición de equilibrio. Parece un valle que es simétrico con un desplazamiento de 0. Si colocamos una partícula cuántica en tal potencial, algunas cosas cambian. En primer lugar, la energía de la partícula cuántica sería mucho menor. Y en este régimen, las mismas reglas no se aplican: un oscilador armónico cuántico * sí * tiene niveles de energía discretos. De hecho, estos niveles de energía están espaciados uniformemente y separados por [math] \ hbar \ omega [/ math].

Por último, también debo mencionar que, aunque hemos estado hablando de la mecánica clásica y cuántica como si existieran en dos mundos diferentes, en realidad son solo dos formas de describir el comportamiento de las partículas; la mecánica clásica es más efectiva para los objetos macroscópicos, mientras que la mecánica cuántica es más precisa para los objetos en la escala de longitud de aproximadamente 0.1 micrómetros (vea esta respuesta de Quora: ¿A qué escala en la jerarquía física emerge el mundo clásico del cuántico? En otras palabras , ¿en qué punto el comportamiento clásico difiere del probabilístico?). Y, por supuesto, el principio de correspondencia (Principio de correspondencia – Wikipedia) le dice que en el límite de grandes números cuánticos (o grandes energías para el oscilador armónico), la predicción mecánica cuántica reproduce el comportamiento clásico.

No.

Curiosamente, puedes leer el trabajo de Newton y no ver mucho sobre la energía. Mucha velocidad, impulso, fuerza y ​​aceleración, pero la energía es en realidad una idea que floreció un poco más tarde cuando los físicos intentaron comprender diferentes tipos de fenómenos y cómo se relacionaban. Ejemplo: julios de electricidad mecánica y julios de luz.

No.

Una de las mejores analogías que he escuchado es la siguiente:

En física clásica, imaginamos los niveles de energía como una rampa. Podemos ocupar cualquier posición en la rampa. Sin embargo, en mecánica cuántica, imagine que la rampa es en cambio una escalera. En una escalera, solo puedes ocupar ciertos niveles. Ciertamente no puedes pararte en la parte vertical de una escalera.

No. La física clásica no tenía cuantificación de energía, ni idea de “cuantos”. Fue la necesidad de cuantificar la energía en la radiación del cuerpo negro lo que dio lugar a la noción de cuántica, que se extendió rápidamente al resto de la física y dio a luz a la mecánica cuántica.

No. Los observables clásicos adoptan rangos continuos de valores, en lugar de conjuntos discretos.