La unificación de la teoría cuántica y de la relatividad ha conducido hasta ahora a uno de los modelos de física más exitosos, a saber, el Modelo Estándar de partículas elementales.
La teoría de la relatividad es, ante todo, una teoría original de toda la física moderna, pero proporciona una descripción de la estructura espacio-temporal que es la base de cualquier descripción de los fenómenos naturales.
La teoría cuántica proporciona entonces la descripción del estado de un sistema físico, teniendo en cuenta el hecho de que la materia que nos rodea y la radiación en cierto sentido, “atomista”, es decir, de ciertos tamaños, hay unidades discretas más pequeñas. Entonces, después de todo lo que sabemos, la carga eléctrica siempre es un múltiplo entero de e / 3 (para las partículas que se mueven libremente e; los quarks han conocido las cargas e / 3 y 2e / 3, pero siempre están unidos a hadrones, y quienes tienen cargar siempre en múltiplos integrales de e).
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A continuación, uno debe realizar con frecuencia un recordatorio de que la física que describe propiedades medibles objetivamente de los fenómenos empleados, y estas mediciones deben llevarse a cabo con un aparato, por supuesto, que a su vez están hechos de materia descrita por la física. En particular, se puede usar cualquier carga arbitrariamente pequeña para medir (por ejemplo, dispersando una partícula en las partículas que se examinarán para descubrir las propiedades de) el campo electromagnético de una carga elemental. Por supuesto, también puede tomar partículas neutras u ondas electromagnéticas. Ahora, sin embargo, también hay ondas electromagnéticas cuánticas, y si tomas ondas de cierta frecuencia, no puedes usar una unidad más pequeña que un fotón para medir las partículas cargadas. El impulso de un fotón viene dado por [math] p = 2 \ pi \ hbar / \ lambda [/ math], es decir, cuanto menor es la longitud de onda de la luz, mayor es el impulso de la “unidad de luz” más pequeña, cuál quiere usar para medir. Si desea, por ejemplo, medir la posición de un electrón con una incertidumbre de [math] \ Delta x [/ math], debe usar la luz con una longitud de onda [math] \ lambda \ lesssim \ Delta x [/ math ] es porque en la medición precisa de la dispersión por el objeto ocurren pérdidas inevitables de difracción, la incertidumbre de la medición de posición determina y son del orden de la longitud de onda de la luz. En esta medición de posición, pero inevitablemente se transfiere un pulso en el objeto a medir, y es tanto más cuanto mayor es el impulso del fotón. Se puede demostrar que la transferencia de momento no se puede determinar con precisión debido a la naturaleza de onda de la luz, si desea obtener la resolución espacial máxima alcanzable. En consecuencia, se puede determinar la posición del electrón a expensas de un pulso muy inexacto, entonces el pulso conocido particularmente preciso y viceversa. La teoría cuántica es que la incertidumbre de la posición y el momento siempre satisfacen el principio de incertidumbre de Heisenberg: [matemáticas] \ Delta x \ Delta p \ geq \ hbar / 2 [/ matemáticas].
La teoría cuántica proporciona una descripción objetiva de estos existentes debido a la estructura atómica de las incertidumbres naturales en la medición de las propiedades de las unidades más pequeñas (atómicas) de materia o radiación. Esta descripción es necesaria estadísticamente, porque solo en descripciones estadísticas puede capturar incertidumbres de las variables medidas.
La teoría de la relatividad se basa en una idea muy similar al responder la pregunta de cómo medir longitudes e intervalos de tiempo, teniendo en cuenta el hecho observado de que las señales solo pueden transmitirse a un cierto límite de velocidad. Con este límite de velocidad de alta precisión, coincide con la velocidad de propagación de señales electromagnéticas en el vacío, razón por la cual menos abstracto simplemente habla un poco de velocidad de la luz.
Todo esto no puede “simplemente resumir” explicar exactamente natural. También puede ser difícil de explicar sin utilizar un título en matemáticas, porque nuestros modelos teóricos de la naturaleza no se pueden formular coloquialmente. Pero eso es contrario a la opinión popular, nada malo, porque las matemáticas en sí mismas son un área extremadamente fascinante y emocionante de la actividad mental humana; En mi humilde opinión, es la cosa más increíble y más hermosa que la humanidad ha producido.
