Planck Constant: ¿Cómo surgió h bar? ¿Cuál es su significado? ¿Cuál es la diferencia con la h normal?

Bien, voy a contar una historia increíble. La historia de por qué Max Planck fue una de las mentes más grandes que ha caminado en este planeta.
Como todos sabemos, Max Planck recibió el premio Nobel por su trabajo que estableció los fundamentos de la mecánica cuántica, el concepto de “Quanta”. Fue la primera persona en explicar el espectro solar y refutar la hipótesis de Raleigh-Jean de la “catástrofe ultravioleta”.
Te sorprenderá saber que todos estos resultados a los que llegó Planck no fueron porque estaba pensando en la radiación del cuerpo negro y el espectro solar. Estaba buscando respuestas para una pregunta mucho más fundamental que era “Si conozco a una linda chica de otra galaxia, ¿cómo le diré mi estatura?”.
Esta era la pregunta fundamental que plagaba su mente. Pensó que la persona que viene de otra galaxia no tendrá idea de lo que llamamos “centímetro, metro, etc.”. Quería establecer una unidad fundamental de medida que fuera constante, independientemente de dónde y qué midiera.
Se dio cuenta de que lo único que era (y sigue siendo) constante en todo el Universo eran las leyes de la Física. Su objetivo era utilizar las leyes fundamentales de la física para encontrar la respuesta a su pregunta. Este pensamiento se le ocurrió a fines del siglo XIX y principios del siglo XX. En ese momento, las únicas constantes universales conocidas por la humanidad era la constante gravitacional de Newton G.
[matemática] G = 6.673 * 10 ^ {- 11} m ^ 3 Kg ^ {- 1} s ^ {- 2} [/ matemática].
Aunque no estaba del todo establecido que la velocidad de la luz en el vacío era una constante fundamental, la gente ya había comenzado a adivinar que lo era.
[matemáticas] c = 2.99 * 10 ^ {8} ms ^ {- 1} [/ matemáticas].
Las dimensiones fundamentales básicas son: longitud, tiempo y masa. Pensó que para derivar unidades universales para tres dimensiones, necesitaba tres constantes universales. Así fue como pensó en la constante que ahora conocemos como la constante de Planck, h.
[matemáticas] h = 6.626 * 10 ^ {- 34} m ^ {2} Kg s ^ {- 1} [/ matemáticas].
Ahora podía finalmente, usando las tres constantes universales derivar la unidad fundamental de longitud que llamó “La longitud de Planck” y otras unidades fundamentales de masa y tiempo llamadas Masa de Planck y Tiempo de Planck respectivamente, que eran independientes del lugar donde se realizaban las mediciones. Esto seguiría siendo cierto hasta que se rompan las leyes fundamentales de la naturaleza y la física. Estas unidades seguirían siendo las mismas independientemente de si las mediciones se hicieron aquí en la Tierra o en algún lugar de la galaxia de Andrómeda.
Puede permutar las diversas constantes universales dimensionalmente para lograr la unidad fundamental de longitud, masa y tiempo.
[math] \ mathrm {The \, Planck \, Length}, l_ {p} = \ sqrt (\ frac {hG} {c ^ 3}) [/ math]

[math] \ mathrm {The \, Planck \, mass}, m_ {p} = \ sqrt (\ frac {hc} {G}) [/ math]

[math] \ mathrm {The \, Planck \, time}, t_ {p} = \ sqrt (\ frac {hG} {c ^ 5}) [/ math]

Si trabaja las matemáticas, está bastante claro que estas unidades no son prácticamente viables. Considerando el bloque de construcción más pequeño de la materia, es decir, el átomo (por simplicidad), el diámetro de dicho átomo sería del orden de [matemáticas] 10 ^ {23} l_ {p} [/ matemáticas].

A pesar de que esta contribución de Max Planck no es ampliamente conocida, fue durante este pensamiento que acuñó el término “Quanta”, el paquete de energía fundamental. Es bastante asombroso ver cómo un pensamiento simple y fundamental sentó las bases de lo que ahora llamamos “teoría del campo cuántico”.

Max Planck fue y seguirá siendo la mente más grande que jamás haya pisado nuestra Tierra.

Editar: me di cuenta de que no respondí la pregunta que se hizo inicialmente. Básicamente h y [math] \ hbar [/ math] tienen las mismas unidades. No hay una diferencia fundamental entre ellos que no sea un factor de 2pi. Lo más importante es el origen de la constante de Planck y su significado. Espero que esta respuesta proporcione información sobre cómo surgió. Simplemente tienes que admirar la pura imaginación científica de Max Planck.

Realmente me gusta la descripción de Jimmy a continuación, ciertamente ha hecho bien en mantenerse alejado de la academia. Es decir, la respuesta ortodoxa es tan errónea que no lo diré.

Fui Dirac quien resumió que cuando se trata de funciones de onda, tenían que describirse en radianes, de ahí la división por 2pi, que por cierto se conoce como la constante de Dirac, y solo se aplica a las funciones de onda.

Por ejemplo, conocemos el principio de incertidumbre de Heisenberg con respecto a la posición y el impulso:

Originalmente, Heisenberg pensó que esto era una corrección para el “efecto observador” en un sistema, de ahí el término, incertidumbre. Es decir, el acto de observación afecta al sistema, por cualquier medio, a esta cantidad. Luego quedó claro que esta no era una ecuación dependiente del observador, esto se aplicaba a la forma axial de las funciones de onda.

Como un ejemplo realmente malo pero correcto, un fotón virtual en electrónica de radio, llamado ‘efecto de campo cercano’, vive exactamente 3 longitudes de onda, no las longitudes de onda pi como cabría esperar, pero 3. El problema es; ¿Cómo se corta una porción de una longitud de onda que es 0.14159265359…. lo que significa que nunca deja de existir. Al cortar el corte en 2pi obtenemos el resultado entero 3, como pi / pi = 1.

Entonces, en cierto sentido, h-bar se extiende h hasta el infinito, porque está dividido por pi, no puede haber un valor entero.

Lo que nos lleva a la explicación de Nitish a continuación. pi no es un número irracional con infinitos decimales.

El medio correcto para determinar pi se llama cuadrar el círculo , inventado por los antiguos griegos, pero es cierto. Los matemáticos han olvidado qué es pi, físicamente, y elaboran algoritmos que funcionan para siempre, pero todos son incorrectos.

Si observamos los valores PK y SR, cuando alcanzan la longitud de Planck, 10 ^ -35 metros, el proceso se detiene. La única forma de tener un número infinito de lugares decimales es que el círculo sea de diámetro infinito, lo que requiere un dominio infinito, que este cosmos NO.

Cuadrar el círculo no es una opción para ser reemplazado por un algoritmo que representa un círculo de diámetro infinito en un dominio infinito …

Ten eso en mente.

Debido a que las cosas en la mecánica cuántica se “cuantizan” en una convención, la usamos para cuantificar cosas en un “ciclo” de acción en el círculo unitario. La cuantización o saltos enteros discretos en los valores es un concepto fundamental en la mecánica cuántica y surge de forma natural en las matemáticas al analizar partículas puntuales como “ondas de materia” u ondas de Broglie. En cualquier caso, se pueden observar 2 pi en un ciclo de la unidad de acción, ya que h bar es una unidad de acción en julios por segundo como unidades, durante un ciclo alrededor del círculo de la unidad. Esto no se muestra en la vida diaria (el factor de cuantificación) porque la barra h es del orden de 1.6 * 10 – 35 metros (una longitud de planck). Una escala muy pequeña para trabajar. La “espuma cuántica” aparece en estas pequeñas escalas. En aplicaciones donde la frecuencia se expresa en términos de radianes por segundo (“frecuencia angular”) en lugar de ciclos por segundo, a menudo es útil absorber un factor de 2π en la constante de Planck.

La barra h es solo una notación breve para reducir la complejidad de una ecuación.
Al igual que usamos las reglas de suma de Einstein en la relatividad.
Como la barra h es la cantidad de acción de un sistema físico, se usa en casi todas partes y en lugar de escribir h / 2pie cada vez que la escribimos como barra h.

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