¿Existe una teoría cuántica de la fricción?

Resumiendo la respuesta de John Bailey a ¿Cómo pueden originarse las fuerzas de fricción y de contacto a partir de las fuerzas electromagnéticas?
La fricción solo puede explicarse a nivel de partículas con mecánica cuántica. El principio de exclusión de Pauli explica cómo las moléculas ocupan un volumen. En la fricción, a medida que las moléculas son empujadas y empujadas, absorben y liberan energía. A medida que dos superficies de contacto que son rugosas a niveles microscópicos se deslizan entre sí, la fuerza requerida para mantener este movimiento se transforma en el calor de la fricción deslizante.

Sí, hay modelos de algunas formas de fricción sin contacto que se han formulado como una teoría de campo cuántico ( es decir, muchos osciladores armónicos diferentes).

Del resumen de la teoría del campo cuántico de la fricción de van der Waals:

La fricción de van der Waals entre dos sólidos semi-infinitos, y entre una pequeña partícula neutra y un sólido semi-infinito se estudia utilizando la teoría del campo cuántico térmico en la formulación de Matsubara. Mostramos que la fricción al orden lineal en la velocidad de deslizamiento se puede obtener de las funciones de equilibrio de Green y que nuestro tratamiento se puede extender para cuerpos con geometría compleja. La fricción calculada concuerda con la fricción obtenida utilizando una modificación dinámica de la teoría de Lifshitz, que se basa en el teorema de fluctuación-disipación. Demostramos que debería ser posible medir la fricción de van der Waals en un experimento de fricción sin contacto utilizando equipos de última generación.

Referencia:

1. http://journals.aps.org/prb/abst …

Aquí hay un ejemplo:
http://iopscience.iop.org/1367-2 …
Pero, estoy respondiendo, quiero dejar en claro que la fricción en su propia fuente es un efecto electromagnético y, por lo tanto, está sujeto a todas las reglas de la mecánica cuántica. La fricción son las fuerzas laterales entre macro objetos. Recuerde que dos objetos macro no se “tocan” realmente. Una partícula en ambas superficies del objeto tiene electrones en órbita. Son fermiones y obedecen el principio de exclusión de Pauli (los fermiones con el mismo giro no pueden estar en la misma posición). La posición de los electrones es de hecho un efecto cuántico. Los campos de fuerza entre ellos definen la fricción. No sé el estado exacto de la investigación sobre la naturaleza cuántica de la fricción, pero debido a las consideraciones anteriores, la explicación detallada de la fricción no puede hacerse sin la mecánica cuántica. Estoy seguro de que es mucho más complicado de lo que lo describo aquí, pero tal vez da algunas ideas sobre cómo pensar en la fricción a nivel subatómico.

Ok, entonces no soy un físico de doctorado, pero esto es lo que pienso sobre la fricción en lo que se refiere a la mecánica cuántica. Recuerde que en la mecánica cuántica hay fuerzas de tracción y fuerzas de empuje, fuerzas que repelen y atraen. Pero no existe una fuerza lateral real, por lo que la fricción tal como se define no es un problema. Si se descubriera que existe fricción a nivel cuántico, ¡aprovechar esa capacidad sería increíble!

No tengo ni idea, pero me encantaría escuchar a alguien con verdadero conocimiento de esta área explicarlo para los laicos aquí. Encuentro el tema de QM fascinante y desconcertante … y muy divertido, si se presenta en términos que podamos entender.