¿Cómo se puede llamar a la luz una ‘onda’ si el concepto de onda está separado del concepto de partícula?

El concepto de una ONDA es que es la propagación del movimiento entre partículas, que regresan a su posición original y no se mueven. La ONDA no existe y es un movimiento aparente hacia adelante, aunque nada se mueve hacia adelante, en la dirección de la onda. El movimiento hacia adelante, (Wave) es una ilusión óptica.

El agua está compuesta de partículas de hidrógeno y oxígeno y el movimiento de las olas es ARRIBA y ABAJO, no hacia adelante. Si coloca una gota de aceite en el agua y hace pasar una ola, notará que el aceite no avanza, sino que se mueve hacia arriba y hacia abajo en un movimiento ondulatorio. La onda tiene una apariencia de movimiento hacia adelante pero no existe onda y nada se mueve en la dirección de la onda.

Todas las olas se comportan de esta manera y esto es probablemente lo que su maestro estaba tratando de explicar. Ondas sonoras, ondas de radio, ondas de personas de pie y sentadas en un movimiento ondulatorio alrededor de un estadio de fútbol, ​​ondas a lo largo de una cuerda, todos muestran el mismo comportamiento.

Las cosas pueden avanzar sin partículas, pero eso no sería movimiento WAVE.

Las partículas pueden fluir hacia adelante, pero eso no sería un movimiento WAVE.

De: Los editores de Encyclopædia Britannica

Título alternativo: propagación de ondas

Movimiento ondulatorio, propagación de perturbaciones, es decir, desviaciones de un estado de reposo o equilibrio, de un lugar a otro de manera regular y organizada. Las más familiares son las ondas superficiales en el agua, pero tanto el sonido como la luz viajan como perturbaciones ondulantes, y el movimiento de todas las partículas subatómicas exhibe propiedades ondulantes.

Las ondas y las partículas son abstracciones matemáticas que usamos para describir fenómenos físicos. Una mejor terminología es que los campos y las partículas son cómo describimos el estado del mundo que nos rodea. Luego, agregamos la dinámica para describir cómo evoluciona una partícula o campo. Considere un modelo del mundo como espacio tridimensional euclidiano: cada punto se especifica mediante tres coordenadas: (x, y, z). Luego:

• Una partícula tiene una ubicación definida , por lo que la describimos como un punto: [math] (x_0, y_0, z_0) [/ math]. Su dinámica puede especificarse por la segunda ley de Newton [matemáticas] F = ma [/ matemáticas], donde la aceleración de una partícula está determinada por las fuerzas que actúan sobre ella.
• Un campo tiene una amplitud en cada punto . En el caso más simple, esta amplitud es escalar. Describimos esto como una función sobre el espacio [matemáticas] f (x, y, z) [/ matemáticas]. La dinámica de un campo está determinada por una ecuación diferencial parcial que describe la evolución del campo en el espacio y el tiempo. Las olas se mueven a través de los campos (más precisamente, son una perturbación que se propaga en el campo).

Podríamos especificar un cuerpo de agua por las ubicaciones de las moléculas ~ [matemáticas] 10 ^ {30} [/ matemáticas] como usted dice, pero esto realmente no nos daría ninguna idea. Es más útil considerar la altura del agua en cada punto de la superficie, una función escalar sobre la superficie del agua. Entonces, la propagación de las olas sobre el agua puede derivarse de la gravedad y de algunas propiedades intrínsecas al agua.

Del mismo modo, a menudo es útil considerar la luz como un campo (las intensidades de campo eléctrico y magnético con valor vectorial, para ser específicos) sobre el espacio. En este caso, las ecuaciones de Maxwell nos dicen cómo varía el campo a lo largo del espacio-tiempo, y podemos hacer predicciones útiles (pensar en radio, circuitos, etc.). Sin embargo, este modelo ya no funciona cuando ingresamos al reino cuántico (pregunte cómo interactúa la luz con los electrones y los átomos).

En el reino cuántico, la línea entre partículas y campos se desdibuja. Para obtener un modelo preciso y autoconsistente a este nivel, debemos introducir campos cuánticos . Un campo cuántico es un compromiso entre partículas y campos. Las partículas emergen como excitaciones cuantificadas del campo cuántico subyacente. Las propiedades de campo emergen en el límite de muchas, muchas excitaciones. Decir algo más requiere mucha más matemática.

tl; dr: las olas se mueven a través de los campos. Estos campos pueden ser una abstracción sobre la mecánica de partículas. O simplemente pueden ser.

Le sugiero que simplemente olvide la palabra “partícula”. En la teoría cuántica de campos, formulada por Julian Schwinger (no Richard Feynman), no existe una partícula, virtual o de otro tipo. El concepto de campo no es fácil. Faraday introdujo la idea de un campo como una propiedad del espacio, pero a los físicos les tomó 50 años antes de que pudieran deshacerse del éter hipotético y aceptar los campos como propiedades reales del espacio. Además, debe aceptar que estos campos existen en fragmentos indivisibles llamados cuantos, donde cada cuanto tiene una vida independiente. Una vez que acepte estos conceptos, verá cómo aclaran tantos problemas, especialmente si lee el Capítulo 10 de mi libro, que está disponible gratuitamente en quantum-field-theory.net.

La versión corta: porque en la mayoría de las aproximaciones a gran escala, la luz se comporta “más” como una onda que una partícula.

Esto se debe en gran parte a su naturaleza bosónica; la luz puede “agruparse” en racimos de fotones formando, en esencia, ondas macroscópicas, mientras que los fermiones “se repelen” y, por lo tanto, no pueden tener este comportamiento, lo que hace que se comporten más como “partículas”.

Además, la luz requiere, en cierto sentido, “ningún esfuerzo” para generar: no tiene cargas, por lo que no es necesario conservar otras cantidades (por ejemplo, no se puede convertir un electrón en múltiple sin positrones porque se necesita para conservar la carga eléctrica).

De manera similar (en un sentido laxo) a cómo su ejemplo de agua tiene un montón de moléculas de agua que forman un “comportamiento ondulatorio” cuando se acumulan entre sí, la luz forma puramente un “comportamiento ondulatorio” cuando los fotones se acumulan entre sí. [Nota: por el contrario, si no pudiera tener dos moléculas de agua en la misma posición (x, y), entonces los flujos de agua serían MUY diferentes, y plausiblemente más fáciles de describir en términos de partículas.] Esta analogía no es matemáticamente precisa , pero de estilo similar: en cierto límite, la física basada en partículas (o, en el caso de la física basada en QFT de luz) se reduce esencialmente a la física basada en ondas.

Los modelos de “partícula” y “onda”, contienen graves malentendidos, que fallan en el ámbito de un fotón.

Para que un fotón sea una onda, ¿qué es exactamente agitar? Si se moviera junto con la wavelette, nunca cambiaría de estado, y la intensidad del campo debe ser cero.

Para que un fotón sea una partícula, debe saber exactamente dónde está la partícula y dónde no. Sin embargo, dicha partícula pasará rutinariamente a través de dos rendijas separadas espacialmente, o incluso interferirá consigo misma al pasar a ambos lados de un planeta.

El comportamiento ondulatorio habla de cómo el objeto cuántico se ajusta al Universo. Como cómo un automóvil recorre tantas millas por galón, de qué color es, qué tan rápido es.

El comportamiento de las partículas habla de las propiedades de los objetos mismos. Como cómo un automóvil podría tener un interior de cuero, qué tipo de estéreo podría tener, etc.

El misterio surge únicamente de nuestras definiciones defectuosas.

En la experiencia cotidiana, estamos acostumbrados a ver las olas como algo material que se mueve hacia adelante y hacia atrás. Pero en física no todas las ondas son así. Por ejemplo, recientemente se detectaron ondas gravitacionales experimentalmente donde las ondas son ondas en el espacio mismo, cambios de geometría. En el caso de los campos cuánticos, no decimos exactamente qué está agitando allí, solo usamos ondas como medios matemáticos puros para describir los procesos. Es fácil introducir campos: solo di que tengo una función que produce algún valor en cada punto del espacio. Luego puede usar el análisis de Fourier para expresar esta función como superposición de algunas ondas (como si pudiera representar sonidos como superposición de bajos, frecuencias medias y altas). Luego puede recorrer un largo camino estudiando las propiedades de tales funciones hechas de ondas y, en caso de teorías físicas reales, hacer algunas predicciones que luego se confirmen en experimentos, y todo este tiempo manipula funciones y ondas matemáticas puramente abstractas, no son movimientos de algo material en cada punto, son solo herramientas abstractas que usamos para describir algunas cosas.

Es por eso que necesitamos algo que cubra ambos de una manera matemáticamente sólida, que es lo que estaba haciendo para mi doctorado inacabado.

A continuación se encuentran los enlaces al contenido que responde a esta pregunta exhaustivamente (no copiaré, solo haré referencia a continuación 🙂
La respuesta de Piotr Słupski a ¿Cómo ves un fotón?

La respuesta de Piotr Słupski a ¿Puede explicar la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman en términos simples?

No puede ser, según MC Physics en MC Physics Home. Una “ola” es causada por la interacción real entre partículas reales. Piense en una ola en un estanque de agua o en el meneo de una cuerda u ondas de sonido en el aire. Las ondas se pueden modelar matemáticamente en función de esas interacciones físicas reales, pero esos modelos no son las interacciones reales.

En esa teoría de MC Física, la luz consiste en partículas de fotones reales que viajan a velocidades relativistas en c. Tienen masa y una subestructura de monocargos. Son esas partículas que viajan las que emiten / propagan las fuerzas electromagnéticas medidas que se parecen y se confunden con ‘ondas’.