¿Qué es la luz compuesta de partículas u ondas?

Con más de 100 respuestas existentes, podría ser un poco presuntuoso de mi parte creer que puedo agregar algo útil a lo que ya se ha dicho. Bien, soy propenso a ser presuntuoso a veces, o al menos no me aterra equivocarme . En cualquier caso, hice algunas búsquedas en las respuestas para la aparición de algunos términos que necesariamente aparecerán en lo que estoy a punto de decir y no encontré ninguno. Solo busqué en una sola pantalla, ¡pero tenía muchísimo texto!

Durante mucho tiempo he creído que el problema de la dualidad onda-partícula aún no se ha eliminado. En ese proceso, no he llegado a creer que nunca se entenderá más allá de lo que ahora se supone. Antes de informarle de una buena demostración que respalda mi optimismo, aquí hay una lista de cosas que lo preparan para la frase final al final:

1. Como muchos han dicho, la teoría de campo cuántico (QTF) es un marco muy exitoso que concibe los “fotones” como una perturbación de propagación del continuo espacio-tiempo.
2. Desde el artículo de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico en 1905, se acepta generalmente que los fotones se comportan individualmente como “partículas” y que estas partículas transportan una cantidad de energía “cuantificada” proporcional a la frecuencia de las ondas de propagación que se visualizan en la concepción óptica clásica. de luz y la descripción de QTF.
3. ¡Espere! Deténgase por un segundo y suspenda su temor de estar a punto de enfrentar un profundo enigma y, en cambio, piense de manera muy simple … ya sabe, la forma en que Einstein le gustaba pensar. Lo que la mayoría de las respuestas aportan es que “detectamos” características similares a las partículas de los fotones cuando intentamos medir cosas bajo la presunción de que estamos examinando propiedades similares a las partículas. En la alternativa, “detectamos” características similares a ondas cuando medimos cosas en una escala espacialmente amplia que, naturalmente, mostrará o no mostrará algunas características de onda, que por definición son patrones distribuidos espacialmente.
4. ¿Qué tan grandes son las partículas que a veces detectamos como una manifestación de fotones? Usando modelos de superposición de partículas en propagación, terminamos con una mancha de la “densidad de probabilidad” de la partícula, pero no tenemos idea de si la partícula es, en cualquier momento, en realidad una partícula de distinto tamaño finito distinto de cero. Quiero decir, el enfoque de distribución de probabilidad examina cada “punto” en el espacio alrededor de lo que suponemos que es una partícula y cada punto tiene efectivamente un volumen cero en el límite del diferencial. Al final, las matemáticas funcionan, pero no estamos seguros de que nuestro modelo de superposición sea ​​lo mismo que un modelo de realidad “completo” o casi “completo”, solo funciona en la medida en que lo usemos como un modelo matemático de probabilidad La densidad como una ayuda para imaginar dónde están las partículas místicas probablemente se pueda encontrar si tenemos la capacidad de buscarlas. Sin embargo, milagrosamente este modelo de densidad de probabilidad es útil siempre que supongamos que cada superposición de probabilidad que tratamos matemáticamente como un modelo de un fotón se puede agregar simplemente en cada punto de superposición con otros modelos para otros fotones y la mecánica cuántica que sabemos hacer utilizar esta idea realmente funciona, al menos para algunos propósitos.
5. Como aspectos de cómo entendemos los fotones, las ondas no se cuantifican , sino que las partículas se vuelven a cuantificar . Esto tiene el práctico resultado de que al menos algo sobre nuestros fotones tiene una calidad distintiva, precisa y similar a partículas. Es decir, cuando medimos el contenido de energía de un fotón midiendo cuánta energía cede cuando se absorbe, obtenemos valores consistentes distintos. ¡Hey, … llaman a esto mecánica “cuántica” por una razón!
6. Para saltar a la pregunta en sí, lo que llamamos “luz” es una colección de partículas que se propagan colectivamente como si fueran parte de un sistema de ondas, incluso hasta la posibilidad de que solo haya una de esas partículas “onduladas” en un tiempo en el experimento Cada partícula tiene una energía definida que obedece a una ley de cuantificación que ha sido probada sin fin. Esto puede desafiar un poco sus percepciones e imaginación entrenadas en macroscopia, pero es un concepto bien definido y, francamente, no veo ningún conflicto real en los dos aspectos. Simplemente coexisten … se acostumbran.
7. Pero tal vez todavía necesite alguna visualización que lo haga sentir mejor al respecto. Tal vez le hayan dicho que sucede algo extraño cuando dispara un fotón a la vez a través de una disposición de doble rendija y, sin embargo, el patrón de impactos detrás de las rendijas reconstruye la misma distribución de probabilidad de impacto en la pantalla posterior como si las ondas de los fotones interactuaban entre sí, sin importar que no hubiera dos o más fotones lo suficientemente cerca como para interactuar detrás de las rendijas durante este lento experimento. Dos palabras: no se asuste .
8. ¿Dónde de lo anterior dijimos que la partícula y el modelo de la misma como una superposición de ondas que se propaga requieren que el contenido de energía (i, e, el aspecto de la partícula) del fotón debe viajar dentro del paquete de ondas de tal manera que los dos son manifestaciones de exactamente lo mismo? Vuelve y lee atentamente, ¿Es eso lo que dije? La respuesta es NO, eso no es lo que dije. Trabajé duro para NO decir eso, porque no afirmo, o necesito afirmar, que es cierto.
9. Muchos de los que leen esto pueden saber sobre la teoría de la onda piloto de David Bohm. Realice algunas búsquedas en Google para obtener información sobre esto. En YouTube incluso puedes encontrar videos de entrevistas de David Bohm. Hay un famoso libro de texto de Mecánica Cuántica de Bohm. Yo mismo tengo una copia. En cualquier caso, la idea, en el contexto en el que nos encontramos, es que Bohm trata el paquete de ondas y la cantidad de energía como coexistentes, pero no dos versiones de la misma cosa. Más bien, son dos aspectos de una cosa que coexisten hasta que se destruye el fotón, por ejemplo, por absorción. Una consecuencia de esta conceptualización es que el aspecto ondulatorio de un solo fotón podría simplemente atravesar ambas ranuras abiertas y, bueno, “interferir” consigo mismo. ¿Suena loco? Bohm no lo creía, pero muchos físicos menos aventureros no aceptan esto como algo más que una curiosidad.
10. Pero, hablando de YouTube … recientemente apareció el siguiente video y hace un muy buen trabajo al demostrar realmente, como modelo, cómo puedes construir una onda piloto que acompañe a una partícula (no un fotón real). En el video, el demostrador establece la analogía del experimento de la doble rendija de un fotón a la vez y, de hecho, ¡puedes VER literalmente cómo la onda piloto atraviesa ambas rendijas! El enlace al video es

El video anterior es presentado por ese tipo inteligente que hace la serie Minute Physics y opina que no prueba directamente que funcione con fotones. Sin embargo, sí demuestra cómo podría ser suficiente para permitir que alguien demuestre que sí funciona igual con los fotones. Personalmente, como una especie de apuesta, diría que casi seguramente conducirá a una demostración equivalente de lo que realmente está sucediendo con los fotones. A estas alturas, algún emprendedor experimental ya puede haberlo hecho.

Epílogo : Aquí está mi pronunciamiento filosófico personal sobre todo lo anterior: detrás de cada misterio hay una confusión. Comprender (incluso si es incorrecto) es lo opuesto a la confusión.