¿Cómo explicaría los principios de la mecánica cuántica en términos simples?

La mecánica cuántica es la teoría que explica el comportamiento cuántico. Nadie podría hacerlo mejor que Richard Feynman al describir el comportamiento cuántico:

En su propia letra así como en sus propias palabras. Lo siguiente son extractos de la conferencia de Feynman sobre el comportamiento cuántico.

La “mecánica cuántica” es la descripción del comportamiento de la materia y la luz en todos sus detalles y, en particular, de los acontecimientos a escala atómica. Las cosas a muy pequeña escala se comportan como nada de lo que tienes experiencia directa. No se comportan como olas, no se comportan como partículas, no se comportan como nubes, o bolas de billar, o pesos en resortes, o como cualquier cosa que hayas visto.

El resultado de los eventos en un experimento ideal solo puede describirse en términos de amplitudes de probabilidad. El cuadrado del valor absoluto de una cantidad que QM llama amplitud de probabilidad da la probabilidad de ese resultado.

Suma las amplitudes de probabilidad antes de cuadrar el resultado en los casos en que un evento puede ocurrir de varias maneras alternativas. (Este requisito es diferente a la probabilidad como se aplica generalmente)

Si realiza la medición en cualquier objeto y puede determinar el componente de su momento con incertidumbre, no puede, al mismo tiempo, conocer su posición con mayor precisión que el producto del momento y colocar un número fijo definido dado por la naturaleza.

En QM no existe una interpretación establecida de este comportamiento, solo que la manipulación matemática basada en este comportamiento produce resultados con una precisión asombrosa.

La mecánica cuántica se puede considerar básicamente como un conjunto de leyes que se utilizan para predecir el comportamiento de partículas muy pequeñas.

Con partículas muy pequeñas, no podemos observarlas sin afectarlas también.

Con un objeto de tamaño normal podemos observarlo sin molestarlo. Podemos considerar que tiene varias propiedades que pueden cambiar con el tiempo, como la posición, la velocidad, la temperatura, etc. Llamamos a la colección de todas estas propiedades el “estado” del objeto.

Con partículas muy pequeñas, “medir” una propiedad de un estado podría afectar las mediciones posteriores de otra propiedad. Por lo tanto, tenemos que decidir qué propiedades vamos a medir y aceptar que cada medición “estropeará” algo más que podríamos haber elegido medir.

Si hay dos propiedades que podemos medir con éxito al mismo tiempo sin que una se confunda con otra, decimos que son “observables compatibles”.

Si medimos la misma propiedad dos veces, esperamos obtener el mismo resultado cada vez, a menos que la propiedad cambie con el tiempo o algo perturbe las mediciones intermedias de partículas. Esto es lo mismo que con los objetos de tamaño normal. Una silla se queda donde se coloca, a menos que se esté moviendo para empezar, o esté perturbada. Mediciones posteriores de la propiedad de “posición” de la silla nos dan los mismos resultados cada vez.

Pero si medimos dos propiedades incompatibles diferentes de una partícula muy pequeña, una tras otra, la segunda medición estará conectada a la primera solo por una ley estadística, proporcionada por la mecánica cuántica.

En otras palabras, medir “A” y encontrar que tiene un valor de “1” podría significar, por ejemplo, que si luego medimos “B”, existe una probabilidad del 50% de medir “1” y una probabilidad del 50% de medir “-1”.

Es como si medir la posición de una silla significara que había un cincuenta por ciento de posibilidades de que una medición de su velocidad descubriera que se está moviendo, y un cincuenta por ciento de posibilidades de que no se esté moviendo.

Habiendo medido “B”, ya no podríamos suponer que medir “A” nos daría un valor de “1” nuevamente, ya que medir B perturba la propiedad A.

Además, midiendo “B” como, digamos “1”, habríamos establecido el valor de esa propiedad en “1”, en el sentido de que las mediciones adicionales en la propiedad “B” siempre producirán el valor “1” , al menos si no sucede nada en el medio.

El aparato matemático de la mecánica cuántica se puede interpretar como partículas existentes en una mezcla (superposición) de estados. Por lo tanto, una partícula normalmente no puede estar en un estado definido, pero puede tener una propiedad “A” que está en una mezcla de ser “1” y “-1”.

Esto incluso sería cierto para la posición, con partículas que aparentemente existen en varios lugares al mismo tiempo, sin estar realmente en ninguno de esos lugares. Solo cuando realmente realizamos alguna medición de posición, la partícula parece tomar una posición definida.

Este negocio de cambiar de estar en una superposición (mezcla) de estados a tener un estado definido real se conoce como “colapso de la función de onda”. Las leyes probabilísticas que conectan las mediciones en la mecánica cuántica a menudo tienen la forma de una onda. Por lo tanto, eso ha provocado un gran debate sobre si este “colapso” es real o solo aparente, o si la ola es realmente real o solo aparente.

Aunque me he referido a las “propiedades” aquí, como si las partículas transportaran valores de propiedades fijas con ellas (como una silla que lleva su temperatura con ella), realmente debería decir “observables”, porque de ninguna manera está claro que las partículas diminutas en realidad tienen valores definidos de todas sus “propiedades” de estado todo el tiempo.

Esta es una publicación que encontré en reddit. Espero eso ayude:

La física tal como la entendemos parece descomponerse una vez que miramos a un nivel lo suficientemente pequeño. La mecánica cuántica es un campo que intenta comprender la rareza en el nivel de los electrones (partículas / ondas pequeñas reales).
La metáfora para entender QM es el gato de Schrodinger (Schrodinger fue un famoso físico de mecánica cuántica, y este es su experimento mental):

Imagina que pones un gato dentro de una caja fuertemente fortificada. Dentro de esa caja, colocas una bomba que tiene un 50% de posibilidades de explotar en un período de tiempo determinado. Ahora, en nuestro nivel de física, supondríamos que cuando miras dentro de la caja, el gato está vivo o el gato está muerto, con una probabilidad del 50% de cada resultado. Si abres la caja y el gato está muerto, puedes suponer que “la bomba explotó”. Si abres la caja y el gato está vivo, puedes asumir que “la bomba no explotó”.
Con QM, sin embargo, no es tan simple. Hay muchas matemáticas detrás de lo que estoy a punto de explicar, y todo funciona, pero es increíblemente difícil de entender. Entonces, digamos que ha pasado la cantidad de tiempo dada, y es hora de que miremos en el cuadro. Según QM, antes de mirar dentro de la caja, el gato está vivo y muerto, y la bomba explotó y no explotó . Solo cuando miras dentro de una vista, ya sea un gato vivo o muerto, el gato se vuelve vivo o muerto. Antes de mirar, ambos eran al mismo tiempo.
“¡¿Qué?!” ¿tu dices? “¡Eso no tiene sentido!” Y tendrías razón. Pero es por eso que QM es tan confuso, porque en nuestra escala del universo, este tipo de efecto no tiene sentido. Pero en la escala cuántica, tiene mucho sentido.

Si tratamos de mirar un electrón, es una locura. La posición de un electrón no está definida por donde estaba hace un segundo, está definida por lo que se llama una nube de probabilidad. Es decir que un electrón tiene un X% de posibilidades de estar por aquí, y un Y% de posibilidades de estar por allá. No podemos saber con certeza dónde está hasta que realmente miramos. Esto se debe a que el electrón está en lo que se conoce como superposición. Existe simultáneamente en todos los lugares al mismo tiempo, pero cuando lo miramos (u ‘observamos’), aparentemente elige estar en un lugar en particular. Esta ‘elección’ de su posición se conoce como colapso de la función de onda de la partícula (es decir, su probabilidad de estar en un lugar en particular).
Es una locura confusa, porque lógicamente suponemos que tiene que estar en el lugar A o B, ¡pero está en A y B en el mismo momento! ¡Además, de alguna manera nuestra visión del electrón hace que elija una posición! ¿Qué tiene que ver un observador con algo ?
Eso es QM en pocas palabras. No puedo hablar con carreras en el campo, pero supongo que la mayoría de los físicos en el Gran Colisionador de Haldron son ingenieros de QM. También se está investigando mucho sobre la computación cuántica, que esencialmente aprovecha la naturaleza impredecible de los electrones para crear computadoras increíblemente pequeñas que son exponencialmente mucho más rápidas que nuestras computadoras hoy en día.

Esta pregunta ya la respondí, puedes seguirla en http: // quora . En resumen, los principios de la mecánica cuántica se aplican en los sistemas microscópicos, los átomos y los sistemas subatómicos, sus principios principales son:

1-Cada uno de estos sistemas, como el electrón, se tratan como partículas y ondas al mismo tiempo.

2-Este sistema físico o partícula se describe mediante una función, es una función de onda de característica estadística, con longitud y frecuencia de onda, su longitud de onda viene dada por L = h / p, donde h es una constante universal llamada constante de Planck, su el valor es 6.63 X 10 ^ -34 J.sec. (joule.second), y p es el momento de la partícula, p = mv, masa X velocidad.

3-No se puede encontrar la posición y el momento exacto de dicha partícula al mismo tiempo porque se ve afectada por el procedimiento de medición, por lo que siempre hay una desviación en X y P tal que dX dP = h / 2pi. Este es el principio de incertidumbre en QM.

4-Para encontrar los valores de la energía, el momento, la posición, por ejemplo, debe usar la probabilidad que es (0–100)%, no hay una forma determinista de medir las cosas, sino una forma probabilística.

5-QM es la teoría general, su límite cuando h— → 0 es la física clásica (FÍSICA NEWTONIANA)