En física clásica, la energía es un número y la forma en que se define la hace conservar, por lo general. En la mecánica cuántica, todos los observables físicos son valores aleatorios con algunas distribuciones de probabilidad, nunca se sabe qué valor real va a medir, pero la mecánica cuántica puede indicarle la probabilidad de cada resultado. Para cada variable aleatoria existe su “valor de expectativa”, su “promedio” dada la distribución de probabilidad. Los valores clásicos corresponden a tales expectativas en QM, por lo que cuando mide la posición, el momento o la energía, obtiene valores aleatorios diferentes, pero en promedio se comportan como cabría esperar clásicamente, y la conservación de energía es la misma: se conserva en promedio, pero en cada medición en particular Está permitido fluctuar. El sistema cuántico realmente no tiene ciertos valores particulares para la posición, la energía, etc. Tiene todos ellos con algunos coeficientes, una superposición, y en los procesos cuánticos todos funcionan simultáneamente, todos tienen potencial para ser observados e influyen en las distribuciones de probabilidad. de cosas que podrías medir.
Ahora, las partículas virtuales difieren de las partículas “reales” en que no se observan, no se miden directamente, permanecen puramente cuánticas, puramente en un estado potencial de ser, y se les permite volverse locos, romper muchas Reglas: pueden tener energía / masa loca, incluso energía negativa, pueden saltar lugares, pueden retroceder en el tiempo. Cuando calcula los resultados de alguna interacción de partículas, no puede predecir qué sucederá exactamente, pero al final de cada posible observación de partículas reales puede preguntar “¿cuál es la probabilidad de observar estas partículas en estos estados”? Y para calcular esta respuesta, revisa todas las cosas posibles que podrían suceder, todos los caminos locos que toman las partículas, todas las partículas virtuales posibles producidas, todas las posibles interacciones entre ellas, y luego obtiene todas estas posibilidades, calcula la amplitud de probabilidad para cada una y agrega juntos para producir la probabilidad de un resultado particular, por lo que todas esas partículas virtuales permanecen en esas innumerables posibilidades no observadas, permanecen en innumerables ramas de superposición de posibles escenarios, trabajan para producir la distribución de probabilidad del resultado pero nunca se actualizan para convertirse en “reales”. Las partículas “reales” son aburridas, deben obedecer las reglas sobre su energía e impulso (estar “en la cáscara”). Las partículas virtuales pueden volverse locas (“fuera de caparazón”) siempre que no las observe. Los aburridos (“en la cubierta”) corresponden a vibraciones de resonancia en los campos y son estables, mientras que las partículas locas (“fuera de la cubierta”) son vibraciones sin resonancia, por lo que no son estables y no viven mucho tiempo. Pero si les brillas suficiente luz, les das suficiente energía, pueden volverse reales y comenzar a obedecer las reglas, pero ahora no hay duda de dónde tomaron esta energía: solo puedes verlos si les das la energía requerida.
Otra mirada es el principio de incertidumbre. Las partículas son excitaciones de campos, y gracias al Sr. Fourier sabemos que podemos descomponer cualquier campo (función del espacio y el tiempo) en armónicos, ondas como el pecado y cos en el espacio y el tiempo. El análisis de Fourier te dice qué frecuencias hay en alguna función que le das. Por la forma en que funciona, cuanto más compacta sea su función en el espacio, más amplia será en frecuencias y viceversa. Entonces, una onda sinusoidal infinitamente ancha tiene una cierta frecuencia, una pequeña protuberancia localizada tiene un pequeño conjunto localizado de frecuencias, y un solo punto en el espacio se extiende infinitamente en frecuencias. Las frecuencias de las ondas en el espacio corresponden al momento de las partículas, por lo que las relaciones entre el espacio y las frecuencias en el análisis de Fourier es el famoso principio de incertidumbre entre posición y momento: la menor incertidumbre en la posición significa más incertidumbre en el momento (frecuencia espacial). Ahora, el mismo análisis se puede aplicar a las olas en el tiempo. La frecuencia en el tiempo corresponde a la energía de la partícula. Entonces, cuanto menor es el intervalo de tiempo para el análisis, mayor es la incertidumbre en la frecuencia de tiempo, la energía. Lo que significa que para intervalos de tiempo muy cortos, la distribución de probabilidades de energía puede ser muy amplia, se permiten valores locos de energía, pero durante períodos más largos de tiempo, la incertidumbre en la energía se vuelve cada vez menor. Lo que significa que a largo plazo la energía seguirá siendo la misma, pero a intervalos cortos se le permite fluctuar salvajemente.
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