¿Qué es una ola?

El conocimiento físico de las ondas cambia drásticamente y continuamente a lo largo de sus estudios y carrera (y el mío apenas ha comenzado)

Inicialmente, las olas fueron un modelo muy exitoso para estudiar el transporte de energía a través del espacio, es decir, ondas de agua y sonido. No hay ninguna partícula fundamental asociada en este contexto, solo una serie de partículas que se comportan de tal manera que se observe un movimiento oscilatorio. ¿Por qué fue exitoso este modelo?

  1. Muchos movimientos en física tienen movimiento oscilatorio, para ser más específicos, muchas situaciones donde hay un potencial parabólico, que es una buena aproximación a los mínimos potenciales, se observa movimiento oscilatorio. El movimiento oscilatorio es una de las bases fundamentales para la formación de ondas.
  2. Serie de Fourier: Este fue un avance tan monumental. Básicamente nos permite descomponer cualquier movimiento repetitivo en ondas sinusoidales.

Entonces las ondas parecían convertirse en una noción fundamental en física, compartiendo la misma ubicuidad que las partículas. Esto fue cuando hubo un gran debate sobre si la luz es partículas u ondas, durante este tiempo se hicieron muchas conexiones entre las propiedades de las ondas y sus propiedades, como la relación del número de onda y la frecuencia con el momento y la energía, etc.

Luego, cuando QM hizo su base, el modelo de “ondas” permitió formar las matemáticas de la función de onda.

Luego continúas yendo a una abstracción cada vez mayor, conceptos como ondas gravitacionales y teoría de cuerdas.

Sidney Coleman: “La carrera de un joven físico teórico consiste en tratar el oscilador armónico en niveles cada vez mayores de abstracción”.

¡Aah no exactamente olas pero lo suficientemente cerca!

Una onda es una oscilación fluctuante, vibrante o, más simplemente, una transferencia de energía desde cualquier punto del espacio a otro.

Hay 2 tipos de ondas: ondas mecánicas como ondas de sonido que se propagan por colisión y ondas electromagnéticas que no requieren un medio y, por lo tanto, están presentes en el vacío como ondas de radio y radiación infrarroja.

¡Las más recientemente descubiertas (2016) son las ondas gravitacionales, que son causadas por fenómenos cósmicos como la colisión interestelar y causan ondas a través del tejido del espacio y el tiempo!

Quizás la aplicación más interesante de la ecuación de onda es el comportamiento de las partículas en la mecánica cuántica.

La ecuación de Schrödinger describe la densidad de probabilidad de una partícula.

La ecuación de Dirac es una ecuación de onda relativista que detalla las interacciones electromagnéticas.

Las teorías de ondas son un componente fundamental en la física de partículas y este campo de la mecánica cuántica.

¿Una ola en física? No soy un gran admirador de pasar las definiciones cotidianas en inglés sin una muy buena razón.

Ola: muévete de aquí para allá con un movimiento oscilante.

Por ejemplo, como agitar la mano.

A un nivel de física aplicada muy pragmático, si puedo modelar matemáticamente (simular) la distribución de una propiedad de un objeto en el espacio o el tiempo como una función armónica – Wikipedia, entonces es una onda (es decir, de naturaleza ondulatoria).

En la práctica, cuando se describen ondas analíticamente, rara vez hay que ir más allá de simples variaciones en la función exponencial – Wikipedia, y en particular su simple encarnación trigonométrica como la función seno – Wikipedia.