¿Cuáles son las explicaciones más simples de la física / mecánica cuántica?

La palabra “explicación” significa la reducción de algunos hechos nuevos a los ya conocidos. Y la palabra “simple” podría ser un sinónimo de la palabra “corto”. La forma más corta de hacer una reducción de los fenómenos de la física cuántica al sentido común de todos los días es decir que todo lo que creíamos que eran cuerpos regidos son, de hecho, ondas. Después de decir esta frase mágica, debes hacer una pausa y disfrutar de un efecto producido por tus palabras.

También debe agregar que el hecho muy importante que es la piedra angular de la física cuántica es que no hay forma de reducir completamente el comportamiento cuántico al mundo de los cuerpos macroscópicos. Uno tiene que aceptarlo; y esta es una forma en que la física hace su trabajo. Acepta hechos básicos del experimento y usa estos pocos hechos como principios para explicar todas las demás cosas. El hecho básico es: todas las partículas manifiestan propiedades de onda. El cuerpo rígido es una ilusión.

Pero podría dar una explicación mucho más detallada de por qué las ondas “pretenden” verse como cuerpos rígidos en nuestro mundo macroscópico cotidiano. La óptica ofrece el mejor fondo para eso. Puede ver un rayo de un puntero láser en una habitación oscura (debido a los reflejos del polvo en el aire). Parece una línea estrecha, no cambia su forma cuando la mueves, se ve como un caballo rígido. Sin embargo, si lo apunta sobre un vidrio delgado (podría ser una bombilla, hecha de vidrio delgado) bajo un ángulo de pastoreo, podría ver reflejos en la pared que parecen tiras brillantes y oscuras. Es la interferencia de la luz, un fenómeno de naturaleza puramente ondulada. Por lo tanto, puede darse cuenta de que, bajo ciertas condiciones, un conjunto de ondas podría verse como ondas o podría imitar un comportamiento rígido del cuerpo. Depende de una relación de dos escalas espaciales, es decir, la longitud de onda de una onda y el tamaño de un sistema físico, que lo detecta. Todas las partículas son ondas, como los fotones, pero en el mundo macroscópico las ondas “pretenden” verse como cuerpos rígidos, solo porque la proporción de estas escalas es muy pequeña.

Y aquí hay otra pregunta crucial que es importante para la “explicación” de la física cuántica. Esta es una pregunta de cómo podemos describir prácticamente el mundo de las olas si estamos hechos de objetos macroscópicos, donde el comportamiento de las olas está oculto. La respuesta es: a) todo lo que podríamos hacer es utilizar mediciones realizadas por nuestros dispositivos macroscópicos como fundamento para la descripción del mundo b) tales mediciones producirían un enorme efecto inevitable en las ondas de partículas microscópicas. La física cuántica es una forma de incorporar el efecto inevitable de la medición de una partícula de onda microscópica mediante un dispositivo macroscópico en una teoría, que podría predecir el resultado futuro de algún experimento. Todas las dificultades para “comprender” la física cuántica están aquí. Solíamos creer que podíamos medir la posición de una bala por medio de un fotodetector tantas veces como fuera necesario para reconstruir su trayectoria. Cada medida tiene un efecto insignificante en la trayectoria de la bala, por lo que nuestro procedimiento es significativo, así como los métodos mecánicos clásicos para predecir la trayectoria. En el mundo cuántico, cada medición cambiaría drásticamente las propiedades de una bala microscópica, por lo que la trayectoria ya no tiene sentido. La función de onda “mágica” es una forma en la que describimos el comportamiento de una partícula cuántica, obtenida como resultado de múltiples mediciones. Pero ahora podría tener un sentido de distribución de probabilidad solamente.

Después de “explicar” todas estas cosas “simples”, podría darle a su compañero un libro de Landau, Lifshitz v.3 y decirle que hay detalles “técnicos”.

Sin detalles demasiado complicados y conceptos confusos, imagina que estás acostumbrado a comprender con qué estás directamente en contacto, conoces las leyes y reglas que explican cualquier fenómeno que hayas observado, y de repente descubres otro mundo con comportamientos completamente diferentes. Comportamiento wavelet, su energía discreta, sus variables dinámicas físicas se describen por diferentes funciones, de caracteres estadísticos, es un mundo con un estado demasiado delicado, se ve afectado por la observación del observador, sus leyes y reglas son bastante diferentes de las que usted solía saber en el mundo clásico, el método probabilístico es el medio para conocer los valores medidos de las variables dinámicas a través de sus operadores físicos de acuerdo con el espacio que desea utilizar, el espacio espacial o de momento. El principio de incertidumbre juega un papel principal en su mundo. estado físico El mundo tiene la propiedad de onda y la propiedad de partícula al mismo tiempo, solo el evento físico decide qué personaje debe usarse Por lo tanto, la mecánica cuántica está tratando con el mundo microscópico, el mundo que es el origen del mundo macroscópico, el mundo de gran escala, el determinismo y ciertas medidas, no tiene ningún papel para el principio de Planck constante e incertidumbre en sus comportamientos. La teoría general de la naturaleza y la física clásica es su límite donde la constante de Planck – → 0.

La mecánica cuántica difiere de una manera muy fundamental de la física clásica o newtoniana. A medida que la masa y el tamaño de un cuerpo clásico se reducen a un punto en el que ya no es posible determinar simultáneamente su posición y momento, se supone que el cuerpo debe hacer una transición del mundo clásico al mundo cuántico.

En el mundo cuántico, el comportamiento de un cuerpo no está determinado por las leyes del movimiento de Newton sino por el principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio estipula que uno no puede medir la posición y el momento de un objeto cuántico simultáneamente. Uno puede medir solo una de estas dos cantidades y medir una inmediatamente introduce una gran incertidumbre en la otra.

Entonces, por ejemplo, si uno mide con precisión la posición de un electrón, su momento se vuelve muy incierto ya que necesita un fotón de alta energía para medir la posición del electrón y este fotón imparte un gran impulso al electrón al golpearlo. Lo contrario también es cierto. Si uno mide el impulso del electrón con precisión, su posición adquiere un alto grado de incertidumbre. Esto se puede hacer excitando un electrón desde una superficie metálica (ya sea térmica o electrostáticamente). Este electrón emitido está en un estado de momento definido y eso obliga a la posición del electrón a volverse incierta y conduce a una onda de electrones que ocupa un gran espacio de volumen a través de la cual viaja.

La física cuántica son las ciencias sobre la física de las entidades que están incluidas en los átomos, por lo tanto, son más pequeñas que los átomos.