La mecánica cuántica está determinada por la entropía, si hay equilibrio el universo colapsará.
Piensa en ese imán, dilo en una buena brújula. ¿Te das cuenta de que no solo se detiene sino que se balancea varias veces? O piense en una pelota que rebota. No solo encuentra el punto más bajo y luego se detiene. Las oscilaciones o rebotes adicionales ocurren mientras el objeto pierde la energía con la que tuvo que comenzar. La energía se pierde en ondas de sonido, pequeñas sacudidas térmicas de moléculas, etc.
Cuando llegas a la escala de un átomo, dos cosas suceden de manera diferente.
1. Si el átomo no está en su estado de energía más bajo, es decir, si el electrón está realmente “dando vueltas”, puede tomar un tiempo deshacerse del exceso de energía. Si el átomo está aislado, aproximadamente la única ruta de escape para la energía es como un fotón (o dos) de luz. En algunos casos ese proceso es bastante lento.
2. ¿Qué pasa si el átomo está en su estado de energía más bajo posible? Entonces, por definición, no puede bajar más. Sin embargo, resulta que en este caso los electrones no están exactamente “dando vueltas”. Los estados con energía definida no cambian a tiempo, a diferencia de una pequeña partícula que zumba de un lugar a otro.
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Entonces, quizás lo que se esté preguntando es por qué el estado de energía más bajo todavía tiene energía cinética, como si el electrón se estuviera moviendo, y más energía potencial de la que tendría si el electrón estuviera en algún lugar del núcleo.
Todo lo que podemos hacer es remitirlo a nuestras muchas otras respuestas “mediocres” sobre mecánica cuántica básica. Estos objetos simplemente no tienen las propiedades de las cosas clásicas. Sus ondas no tienen velocidades únicas, sino extensiones de velocidades. No tienen posiciones, sino extensiones de posiciones. Cuanto más estrecho es el rango de posiciones, más amplio es el rango de velocidades, debido a la naturaleza de qué propiedad de onda corresponde a la velocidad. Entonces hay una compensación. Los estados aplastados cerca del núcleo tienen una energía potencial baja, pero una energía cinética alta desde el rango de velocidades. Una dispersión media (el tamaño del átomo) minimiza la energía total.
¿Por qué no ves esto extendido con tu brújula magnética? Creemos que está ahí, pero los efectos de las cosas grandes son demasiado pequeños para notarlos.
