¿Cuál es una explicación simple de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica que me puede ayudar a comprender mejor ambas?

Para comprender bien esta teoría, debe tener una buena formación en física y matemáticas. Su nivel de grado todavía no está bien preparado para comprender completamente ambas teorías, por lo que trataré de hacer la respuesta lo más simple posible para que pueda comprender los principios básicos. de estas teorías Primero, la teoría de la relatividad tiene dos ramas, la teoría especial de la relatividad descubierta en 1905 por Einstein, considera que la velocidad, el tiempo y la posición son relativos, no absolutos, como dice la física de Newton, las leyes de la física toman la misma forma en cualquier marco de referencia inercial El tiempo en un marco en movimiento se ralentiza en relación con el marco del observador. Cada objeto que se mueve con una velocidad cercana a la velocidad de la luz C se considera una partícula relativista que debe obedecer la teoría especial de la relatividad. Cualquier objeto con masa en reposo no cero no puede moverse con una velocidad igual a la velocidad de la luz (C = 299792458 = ~ 3 X 10 ^ 8 m / seg), que es constante, ya que necesita energía infinita que no puede ser. En general, estos son el principio principal de la teoría especial de La segunda rama de la relatividad es la teoría general de la relatividad descubierta por Einstein en 1915, es más general que el STR, describe el universo como un tejido espacio-temporal (como una red) curvado bajo el efecto de la distribución de energía-materia. efectos, como poner Una bola de 1 kg en una red apretada desde sus cuatro esquinas.

Entonces cada estrella, planeta, etc. se mueve en su órbita curva.

Para la mecánica cuántica tampoco es fácil entenderlo sin un alto formalismo matemático, pero intentemos lo más simple posible. Primero, comprendamos que hay dos mundos, el macroscópico, con el que podemos lidiar usando la física clásica de Newton. , Maxwell y otros grandes físicos antes de 1900.

Cuando en 1900 Planck descubrió la cuantificación de la energía, no es continua, sino que está hecha de cuantos cada uno con energía E = hf, donde H es constante de Planck = 6.63 X 10 ^ -34 j.seg. Yf es su frecuencia, como onda, También en 1924, de-Broglei postuló que cada objeto en movimiento está asociado con una onda, su longitud de onda L = h / p, donde h es constante de Planck y p es su momento = mv = masa * velocidad. Todo esto conduce al descubrimiento de la mecánica cuántica para tratar con el otro mundo, el mundo microscópico, el mundo de los objetos atómicos y subatómicos. Estos objetos se describen por función de onda, esta función de onda tiene características estadísticas, lo que significa que la probabilidad es la forma de encontrar o medir el valor de tales sistemas u objetos microscópicos. Por lo tanto, los principios fundamentales de la mecánica cuántica son,

1-La probabilidad es la forma de lidiar con la materia o partículas

2-Debido a este principio no hay lugar para el determinismo

3-Debido a los comportamientos de tales objetos microscópicos que son sensibles a cualquier observación, no es posible medir, por ejemplo, la posición y el momento exactamente al mismo tiempo, pero hay un error determinado como.

dx dp = h / 2 pi. Esto se llama principio de incertidumbre.

Entonces, la mecánica cuántica se ocupa del mundo atómico y subatómico, se considera la teoría general y la física clásica es su aproximación cuando h → 0.

Esta es la respuesta más simple.

La teoría de la relatividad es la ciencia que describe cómo los sistemas en movimiento se relacionan entre sí. Su postulado básico es que las leyes de la física deben ser las mismas para todos los observadores, independientemente de su propio movimiento. Esta idea, que tiene una formulación matemática precisa, contradice la intuición cotidiana, ya que creemos que “sabemos” que las cosas funcionan de manera diferente para un observador que se mueve rápidamente frente a un observador estacionario (pero estamos equivocados). La teoría también describe la gravedad.

La física cuántica es la ciencia de las cosas con pocos grados de libertad. (El número de grados de libertad mide cuántas formas diferentes puede moverse una cosa. Una partícula en tres dimensiones puede moverse en tres direcciones principales posibles, por lo que tiene tres grados de libertad. Un sistema de dos partículas independientes tiene seis grados de libertad. Y así sucesivamente.) Su postulado básico es que las soluciones “clásicas” se pueden combinar para crear nuevas soluciones que no tienen sentido en la física clásica (una partícula en “dos lugares a la vez”) pero que describen correctamente la realidad, en contra de nuestra intuición.

El tema común en ambas áreas de la física es que es tan importante “desaprender” la intuición clásica como lo es aprender la física y las matemáticas reales detrás de estas dos familias de conceptos para lograr una comprensión real.

No entenderá estas teorías de Wikipedia, Quora, videos de YouTube y similares. En el mejor de los casos, obtienes una ilusión de comprensión, pero lo más probable es que termines con una falsa comprensión y conceptos erróneos. Si está seriamente interesado, los libros de texto son el único camino posible.

Con respecto a Einstein, a quien se menciona en los detalles de la pregunta, desempeñó un papel fundamental en ambas áreas. La teoría de la relatividad (tanto la teoría “especial” que trata sobre el movimiento uniforme como la teoría “general” que trata sobre el movimiento arbitrario y acelerado y también la gravedad) fue principalmente su creación. También ofreció la primera explicación moderna del efecto fotoeléctrico, estableciendo que la luz también consiste en cuantos (fotones). Por esta razón, a finales de 1999, la revista Time, famosa por su función de “persona del año”, declaró a Albert Einstein “persona del siglo”.

En primer lugar, te recomiendo que aprendas matemáticas, si quieres entender algo de física debes saber muy bien las matemáticas.

No hay separación entre las matemáticas y la física, tienes que aprender matemáticas como matemática y aplicar eso en problemas de física, por ejemplo, tienes que aprender álgebra, geometría, cálculo, etc.

Para comprender la teoría de la relatividad, ahora puede avanzar en matemáticas como la geometría diferencial y el cálculo del tensor y debe visualizar la dimensión espacio-tiempo en su cabeza, porque no puede ahogarse en el papel.

Por otro lado, la mecánica cuántica es un poco más fácil, porque las matemáticas de la mecánica cuántica solo funcionan en 3 dimensiones (x, y, z), por ejemplo, tienes que aprender el espacio de Hilbert, los números complejos de probabilidad, la teoría de grupos, etc.

Una cosa que debes recordar es que no imagines el electrón como una pequeña bola y el núcleo del átomo como una gran bola.

La forma en que debería verse el electrón, por ejemplo, es como una onda, porque nadie en este mundo no vio el electrón como una partícula, sino solo como la probabilidad de encontrar el electrón allí.

Gracias Mendrit.

Relatividad – ¡Ve a la fuente!

La “Relatividad” de Abert Einstein, en formato PDF ”

El libro pretende ser una introducción para el lector general. Las explicaciones son claras.

Mecánica cuántica: “Si crees que entiendes la mecánica cuántica, no entiendes la mecánica cuántica” (Cita de Richard Feynman).

Hay muchos libros de introducción sobre la mecánica cuántica. Por ejemplo, “Mecánica cuántica para tontos”, aunque no lo he leído, no puedo recomendarlo.

Aprendí sobre Relatividad y Mecánica Cuántica cuando era un adolescente de los libros de Georg Gamow ‘Mr. Tompkins in Wonderland ‘y’ Mr. Tomkins explora el átomo. ¡Caprichoso pero preciso!