La física me dice que las cuatro fuerzas de la naturaleza trabajan por la fuerza que transporta partículas. ¿Cómo hace un protón que arroja un fotón a un electrón o viceversa para mantenerlos unidos?

La física cuántica no admite partículas, excepto como analogías débiles. Feynman prefacio sus conferencias sobre electrodinámica cuántica con la afirmación de que nada en el cuanto actúa como una partícula o una onda y luego procedió a usar una analogía de analogía de partículas con la precaución de que no intentamos darle sentido, sino simplemente seguir ciegamente las reglas . Debemos ser conscientes de que la analogía de las partículas es, en última instancia, incorrecta y, en última instancia, engañosa. La física no nos dice que las fuerzas funcionan mediante el intercambio de partículas, solo dice que podemos entenderlo de esa manera hasta cierto punto.

Dicho esto, podemos entender la atracción como la inversión del tiempo de la repulsión. Solo vemos que los fotones pasan de una energía más alta a una energía más baja en el tiempo que repele otros electrones. Pero si miramos hacia atrás en el tiempo, vemos que la repulsión se deshace y se convierte en una atracción. Los potenciales de protones de medio giro resultan ser los mismos que los de un electrón en el tiempo. Esto funciona matemáticamente bien, pero no nos da una comprensión intuitiva ya que la inversión del tiempo es contraria a la experiencia. Hay explicaciones más simples si abandonamos la noción de partícula.

Cuando el estado de momento de un electrón se aproxima como potenciales que de otro modo podrían ocupar el mismo estado, existe una exclusión del estado común con el efecto de un intercambio de momento. Esto es como si los electrones rebotaran entre sí elásticamente sin tocarse. Cuando esto sucede, decimos que hubo un intercambio de fotones, un fotón hacia adelante en el tiempo y un antifotón retrocediendo en el tiempo, pero en realidad no hay partículas como las cosas que viajan entre ellos, el impulso se intercambia como si a través de un sólido tomara todos los caminos posibles No es un camino en particular. El intercambio de impulso exhibe repulsión.

Por otro lado, cuando los potenciales de un electrón pueden ocupar el mismo estado que los potenciales opuestos, el igual y el opuesto cancelan y ocupan felizmente el mismo estado cancelando sus diferencias exhibiendo atracción.

La explicación hacia atrás en el tiempo funciona bien ya que el orden de los eventos a través del espacio es relativo a su ubicación relativa y un intercambio de impulso, siendo el movimiento relativo, fundamentalmente no tiene una dirección en el tiempo localmente. La dirección en el tiempo de los intercambios de impulso de causa y efecto emerge macrocósmicamente debido a nuestra perspectiva relativa global común en el ordenamiento de eventos desde el Big Bang. Los eventos cuánticos son intrínsecamente causa-causa, no causa y efecto, excepto por una perspectiva relativa. Ver TheCaseOfTheElectronCollision.

La teoría del campo cuántico lleva la contabilidad de las posibles interacciones (y energías, direcciones, etc.) de partículas elementales contando cuánta fuerza transportan las partículas que intercambian. Dos electrones se dispersan por el intercambio de uno o más fotones. Un electrón y un anti-electrón se atraen mediante el intercambio de uno o más fotones. ¿Cómo es eso posible? ¿Cómo se puede arrojar un fotón y dispersarse en un caso y repelerlo en el otro?

Bueno, arrojar y atrapar fotones es una buena analogía para visualizar la contabilidad, pero falla al visualizar el efecto de las interacciones. Esto es algo que debes aprender en mecánica cuántica: dónde se detiene la analogía y dónde comienza la física.

También he visto analogías que tratan a los fotones como un mensaje. El electrón envía un mensaje que dice: “Hola, vengo de negativo. Si eres de la misma carga, por favor vete, de lo contrario acércate”. Buena analogía, pero luego necesita dos tipos de mensajes: uno para cargas positivas y otro para cargas negativas. Estos dos tipos de fotones no existen.

Estas analogías se vuelven muy confusas cuando te das cuenta de que en la mecánica cuántica necesitas ver todos estos diferentes tipos de interacciones en una superposición. Las analogías se descomponen muy rápido. Pero como una forma de hacer la contabilidad es muy útil. Al igual que en la contabilidad, el dinero que intercambia no tiene un significado físico real (lo que es un dólar de todos modos), pero puede hacer un trabajo positivo o negativo.

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