Creo que esta pregunta refleja alguna confusión semántica común que vale la pena explorar. También creo que las respuestas dadas hasta ahora no reconocen ni exploran algunos aspectos más profundos del fenómeno que toca la pregunta. El enfoque en el detalle que sigue puede desanimar a algunos lectores, pero, si nada más, si te quedas con él, descubrirás cuán pernicioso puede ser el abuso de términos técnicamente precisos.
Comencemos con la palabra “ola”. Cuando vea una “ola” en un cuerpo de agua, puede señalarla y pensar “mirar la ola” y si sigue mirándola de alguna manera no le molesta el hecho de que está cambiando sutilmente su forma e involucra progresivamente diferentes elementos del ambiente acuoso. Entonces, ¿qué era exactamente lo que llamaste ola? ¿Fue lo primero que llamó tu atención? ¿La palabra “ola” implicaba naturalmente que lo que usted llamó “la ola” cambió sus partes constituyentes con el tiempo? ¿Fue la misma “ola” diez segundos después?
Ahora piense en la palabra “sonido”. Usted escucha el “sonido” de un tambor, pero a diferencia de la experiencia visual de ver una forma de onda en el océano, no ve la onda asociada con ese sonido: la experimenta usando sus sentidos auditivos – Y recuerda que alguien dijo, o leíste, que el sonido es un fenómeno ondulatorio. ¿Es correcto decir que “el sonido es una onda?” El sonido es una experiencia sensual. El movimiento subyacente de las moléculas en el medio circundante puede ser modelado matemáticamente como una onda, pero es una confusión semántica llamar al sonido “una onda”. Es más cercano a la realidad decir que el movimiento oscilatorio del aire, o en el caso de los sólidos o líquidos, el movimiento de los constituyentes de esos ambientes, es de alguna manera ondulado.
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Probemos la “luz” y veamos cuán lejos llegamos. Científicamente, la luz es energía electromagnética que se puede determinar que involucra una interacción intrigante entre los “campos” magnéticos que varían en el tiempo y los que varían en el tiempo, lo que luego plantea la cuestión de si incluso entendemos completamente lo que queremos decir cuando usamos el término “campo”. Lo que en realidad queremos decir con “campo” en este contexto depende de cuánto comprendamos los fenómenos eléctricos y magnéticos básicos. Si entendemos mucho, sabemos que algunas de las ecuaciones de Maxwell pueden resolverse simultáneamente para derivar una solución que tenga algunas de las mismas características que las ondas de agua y las ondas de sonido, etc. Y ni siquiera me he metido en los aspectos mecánicos cuánticos de las ondas electromagnéticas que implican su cuantificación en fotones.
Con esa larga introducción, quiero hacer algunas declaraciones técnicamente claras y consistentes que resuelvan todo lo anterior. Luego diré algo que NO está implícito en nada de lo anterior para mostrar que las ondas electromagnéticas podrían no ser tan distintas de las ondas de sonido y agua como lo sugieren las respuestas anteriores.
El término “onda” técnicamente se refiere a una categoría particular de soluciones a ecuaciones diferenciales que, a su vez, describen la física de una clase de fenonena. Por “física” de la situación, lo que se entiende es que usando las llamadas leyes de la física y cierta comprensión física de los componentes involucrados, podemos usar matemáticas inteligentes para escribir un conjunto de expresiones matemáticas sobre cómo interactúan las partes de los fenómenos entre sí con el tiempo. Luego usamos estas ecuaciones para obtener un resultado matemático que, cuando se examina, se ve como, bueno, muchas otras soluciones a los fenómenos que tienen las características reveladoras de un … bueno, una “onda”.
Si todavía estás leyendo todo esto, siento tu dolor. Sin embargo, lo que estoy haciendo es realmente bastante significativo al final:
(1) Estoy transmitiendo que el término “onda” en realidad es la abreviatura de un resultado matemático que describe la oscilación y la propagación – “algo”. Ese “algo” a veces se llama al azar “la onda”, y si tiene una impresión visual, creemos que en realidad estamos “viendo” una ola. En verdad, estamos viendo algo cuya descripción matemática detallada se materializa en una ecuación “dinámica” que reconocemos como idéntica o similar a las ecuaciones dinámicas de otros fenómenos que hemos aprendido a aprender como “ondas”. Para un físico, ” onda “es generalmente la abreviatura de” ecuación de onda “, que es una ecuación que varía con el tiempo con características típicas, revisada inmediatamente a continuación.
(2) Los fenómenos tipo onda pueden ser más complicados que las ondas armónicas simples, como las provocadas al tocar una cuerda enseñada. Las ondas de agua, por ejemplo, son realmente complicadas en detalles. Sin embargo, por lo que ya dije, varias cosas se destacan en todos los casos: (a) algo está cambiando en el tiempo a una frecuencia constante o algo variable en el tiempo y (b) en un dominio abierto, es decir, no limitado a una limitación de límite rígida hasta qué punto se puede observar su efecto: el fenómeno se propaga en el sentido de que con el tiempo, la perturbación creada se extiende o “viaja”. Esa propagación a menudo tiene una velocidad característica, aunque en algunas situaciones físicas esta velocidad no es constante. Para “ondas” electromagnéticas, la velocidad es rígidamente constante en un “vacío”, pero dentro del vidrio u otros materiales transparentes, parece haber una reducción en la velocidad que en realidad es solo un retraso causado por la regeneración de fotones electromagnéticos a medida que los fenómenos electromagnéticos progresivamente interactúa con los átomos y electrones en el material translúcido. (c) Dado que el “fenómeno de onda” implica oscilación, el seguimiento de sus oscilaciones produce la observación de que las cosas se repiten dentro de una distancia fija o que varía lentamente y, por lo tanto, hay una distancia generalmente estable entre repeticiones que se llama, apropiadamente, la “longitud de onda”.
He visto olas de ambos lados ahora, desde adentro y hacia afuera y aún de alguna manera, recuerdo las ilusiones de las olas … Realmente no conozco olas en absoluto. Sin embargo, sí sé lo que es una ecuación de onda.
Termino con algo un poco provocativo.
No tome la idea de un “vacío” demasiado en serio. La mecánica cuántica nos ha enseñado que lo que al azar llamamos “vacío” en realidad contiene una cantidad considerable de energía. Esto a veces se conoce como la energía de punto cero. Este llamado “vacío” está lleno de actividad. Las partículas están apareciendo y luego desaparecen. Estas se llaman “partículas virtuales”, pero no se deje engañar por esa terminología. Estos chicos virtuales son responsables de las fuerzas entre otras partículas.
Enfrentamos el “vacío” cuando comenzamos a hablar de “ondas electromagnéticas” y describimos sus componentes como campos eléctricos y magnéticos que varían en el tiempo. Una visión más sofisticada es que lo que llamamos campos eléctricos y campos magnéticos son en realidad variaciones de un solo fenómeno modelado como un solo tensor electromagnético. Cuando observamos una manifestación del tensor electromagnético, los componentes de ese tensor parecen campos eléctricos o magnéticos de acuerdo con nuestra velocidad relativa.
Bueno, si el vacío está lleno de energía, uno puede imaginar que el espacio-tiempo no está realmente vacío. Tiene cierta “estructura” y está lleno de energía de … algo. Tal vez, la realidad subyacente es que nuestros campos E y M son realmente manifestaciones de las perturbaciones de una “sustancia” (o sustancias) en el llamado vacío. Quizás la propagación de energía electromagnética en realidad refleje “algo” en el vacío. en movimiento – como una especie de propagación “sonora” apoyada por gases.
Si esto suena exagerado, o es demasiado esotérico y especulativo para pensar, considere que la teoría de campo cuántico conceptualiza los fotones como perturbaciones de un campo subyacente. Compruébalo: https://en.wikipedia.org/wiki/Qu…
Tal vez “sonido” y “luz” tienen más en común de lo que sugieren las otras respuestas. Puede que incluso hayamos cerrado el círculo.
Gracias por leer hasta el final. Disfruté el ejercicio.
