Cuando decimos que la probabilidad de que se encuentre un electrón en cualquier lugar fuera de su orbital no es cero, ¿eso significa que, en algún momento, el electrón de un átomo de hidrógeno en Francia se puede encontrar en los Estados Unidos?

Ah Has descubierto una de las falacias de QM. La probabilidad de encontrar en Estados Unidos un electrón de un átomo de hidrógeno en Francia es cero. Esto se debe a que la función de onda, que da lugar a estas probabilidades, es cíclica y describe el movimiento del electrón en el pozo potencial del núcleo. Por lo tanto, el movimiento del electrón es cíclico, lo que significa que gira alrededor del núcleo.

Para ilustrar esto, considere las aspas de un ventilador. Cuando el ventilador está apagado, las aspas obviamente no se mueven. Tenga en cuenta que la vista del fondo a través de las hojas está bloqueada, pero la vista a través de los espacios está completamente desbloqueada. Encienda el ventilador y la imagen de las aspas se extiende por todo el círculo de giro.

Puede crear una función de onda para determinar la ubicación de las cuchillas en cualquier posición en un momento dado; y le dará la posición como un porcentaje, es decir, una probabilidad. Puede calcular ese porcentaje en función del ancho de la cuchilla y la velocidad con la que gira. Eso significa que cuanto más rápido gira el ventilador, menos probable es que encuentre la cuchilla; y cuanto mayor sea el área de superficie de la cuchilla, más probable es que la encuentre.

Además, puede ver todo el fondo pero menos brillante que sin las cuchillas. Esto se debe a la superposición de las cuchillas y los espacios, es decir, parecen estar en una ubicación determinada al mismo tiempo, por lo que se ve una vista menos brillante del fondo. Pero, si detecta una cuchilla en una posición en cualquier posición, encontrará toda la cuchilla, no la fracción indicada por su probabilidad. Pero, si el fanático está en Francia, nunca encontrarás la cuchilla en los EE. UU. Y es lo mismo con los electrones; No se deje engañar por los matemáticos del mundo de QM.

Laurence Krauss nos dice que “la probabilidad de encontrar un electrón en Alpha Centauri no es cero”. Lo sé, es un 100%. Estoy seguro de que hay electrones en Alpha Centauri. Lo que quiso decir es que la probabilidad de encontrar un electrón unido a la Tierra en Alpha Centauri no es cero. Aun así, está equivocado: la probabilidad de encontrar un electrón unido a la Tierra en Alpha Centauri es cero porque los electrones de los que está hablando están unidos a los átomos. Esta probabilidad malarkey ha ido demasiado lejos y está obligando a los científicos a llegar a conclusiones erróneas. Entonces, hablar del colapso de la función de onda no tiene sentido porque no están describiendo la naturaleza correctamente.

Solo quería agregar que la naturaleza es determinista. Porque puedes hacer predicciones con la función de onda implica que es determinista. Pero, las probabilidades se describen como aleatorias, lo que significa indeterminado, es decir, impredecible. Entonces, si es impredecible, ¿cómo puedes hacer predicciones?

Es como decir que puedo predecir el clima escogiendo a ciegas / al azar una pelota de esta bolsa. A veces tienes suerte y la mayoría de las veces te equivocas. Pero, las predicciones de QM son correctas la mayor parte del tiempo, lo que implica que sigue ciertas reglas naturales que lo hacen determinista. Tenemos que descubrir cuáles son esas reglas que no cierran una vía de investigación.

En teoría, sí, el electrón podría encontrarse a cualquier distancia arbitraria del átomo. Como cuestión práctica, la probabilidad de que el electrón se encuentre a más de un nanómetro del núcleo es bastante pequeña; los átomos más grandes tienen un radio nominal del orden de 0.3 nm. La instancia más comúnmente observada de electrones que se encuentran a cierta distancia de su átomo, ocurre en la microscopía de túnel de exploración. En dicho microscopio, una sonda se mueve dentro de una distancia muy pequeña de una superficie y los electrones que se encuentran con la sonda crean una “corriente de túnel”. Si la sonda está demasiado lejos de la superficie, no surge corriente de túnel, a pesar de que la sonda y la superficie aún están mucho más cerca que Francia y los EE. UU.

Pregunta original: “ Cuando decimos que la probabilidad de que se encuentre un electrón en cualquier lugar fuera de su orbital no es cero, ¿eso significa que, en algún momento, el electrón de un átomo de hidrógeno en Francia se puede encontrar en los Estados Unidos?

La pregunta está algo equivocada en los supuestos. Los electrones no tienen un orbital fijo como los planetas.

Por ejemplo:

El electrón 1s de hidrógeno es en teoría tan grande como el universo. La probabilidad de encontrar el electrón de dicho hidrógeno decae exponencialmente a medida que se aleja del núcleo en la forma que se muestra a continuación ([matemática] a_0 = 5.29 \ veces 10 ^ {- 11} [/ matemática] [matemática] m [/ matemática ]; Radio de Bohr)

Entonces, en principio, si tengo un átomo de hidrógeno a mi lado y mediría la posición del electrón, existe la probabilidad de que el electrón sea detectado a 15,000 km del núcleo, pero esa probabilidad es increíblemente pequeña.

De hecho, solo encontrar el electrón a unos pocos nanómetros ([matemática] 1 [/ matemática] [matemática] nm = [/ matemática] [matemática] 10 ^ {- 9} [/ matemática] [matemática] m [/ matemática]) ya es tan pequeño que es extremadamente improbable que lo detecte allí.

Si y no. Sí, porque, desde un punto de vista matemático, la probabilidad de que el electrón sea detectado en los Estados Unidos no es cero. No porque, en física, cualquier cosa menor que [matemática] 10 ^ {- 100} [/ matemática] se considera cero. La probabilidad de detectar un electrón en el estado 1s (el estado fundamental) a una distancia [matemática] r [/ matemática] es [matemática] \ dfrac {e ^ {- r / a_0}} {\ sqrt {\ pi} a_0 ^ {3/2}} [/ math] donde [math] a_0 [/ math] es el radio de Bohr. Google me dice que Nueva York está a 5909511 metros de París. Al conectar los valores, vemos que la probabilidad de que un neoyorquino detecte el electrón del átomo de hidrógeno de nuestro parisino es aproximadamente [matemática] 1.06 \ por 10 ^ {- 6823314} [/ matemática] (cortesía de la calculadora de alta precisión). Eso es mucho menos que [matemáticas] 10 ^ {- 100} [/ matemáticas]. Ese es un valor imposiblemente pequeño.

Desde Francia en los Estados Unidos, nunca. Desde los Estados Unidos en Francia, bien seguro. Es una broma. La probabilidad es divertida, a veces es tan pequeña como para ser una mentira. En realidad, si un electrón francés está en los EE. UU., No estaría fuera de su órbita, sería su órbita. Algún múltiplo entero enorme de su energía de estado fundamental. Pero no solo sus orbitales se acercan solo minuciosamente a medida que aumentan los múltiplos enteros de energía, la cantidad de energía requerida sería tan grande que ninguna explosión nuclear podría suministrarla. Sin embargo, si el electrón dejó su propio orbital y entró, digamos los orbitales de una molécula de agua, los electrones de esas moléculas de hidrógeno y oxígeno han entrado en los Estados Unidos muchas veces, a medida que el vapor de agua viaja por el mundo.

No.

Significa que podría , aunque la probabilidad es baja.

Pero no puede predecir tal cosa, ni aún detectarla (por lo tanto, “encontrado” es sólo marginalmente apropiado). Y como todos los electrones son idénticos, ¿cómo lo sabrías? – Entonces “can” es igualmente problemático.

Entonces, estrictamente la respuesta debería ser “Sí”, pero no si está especificando el punto en el tiempo o la ubicación remota. Por lo tanto, estoy más feliz con “No” porque en realidad no logrará hacerlo, ni sabrá que ha sucedido.

El mismo pensamiento cuántico se ha utilizado para sugerir que no es imposible que una nueva jarra de mermelada “Oxford” de Frank Cooper se materialice en el aire en mi sala de estar. No es imposible en las mentes de la mecánica cuántica que tienen un dominio horrible en el que pensar. Estoy razonablemente seguro de que eso no va a suceder en ningún momento en los próximos dos mil millones de años.

¿Te das cuenta de que el hilo de mi respuesta es Sí y No? Estamos en el ámbito de la mecánica cuántica, después de todo.

Si, podria. Pero es muy poco probable.

Por lo general, en materia densa, el electrón y el átomo se habrían separado, y han seguido adelante. Ha entrado un electrón diferente.

Pero en las profundidades del vacío externo, podría ser que un electrón y un protón estén a miles de millas de distancia. Sin embargo, no diríamos que la cosa es un átomo de hidrógeno.

El uso estándar de los físicos es “no una vez en la era del universo” para significar lo mismo que “nunca”. Multiplique una de las respuestas que se encuentran aquí (Zane Jakobs) por un límite superior en todos los electrones del universo (¡no solo todos los electrones en Francia!) ([Matemáticas] <10 ^ {82} [/ matemáticas]) y verá que "nunca" es la respuesta correcta a la pregunta "¿Cuándo se encontrará el electrón de un átomo de hidrógeno en Francia en los Estados Unidos?"

En mi opinión no hay respuesta porque no puedes etiquetar electrones. Si encontraras un electrón en los Estados Unidos, ¿cómo sabrías que pertenece a un átomo de hidrógeno en Francia? También creo que el problema aquí es que el desplazamiento de la función de onda se aproxima a cero en el infinito, pero creo que hay que tener mucho cuidado con los infinitos. Puede decir que tiene una probabilidad extraordinariamente pequeña de que esté allí, como dicen otras respuestas, pero ¿qué significa eso? En mi opinión, significa nunca.